從生烴角度分析排烴效率的影響因素

張文華 薛海濤 田善思 等

摘 要：烴源巖生烴對(duì)排烴效率有著重要的影響，其影響因素主要可以分為有機(jī)質(zhì)的豐度、有機(jī)質(zhì)的類型、有機(jī)質(zhì)的成熟度三個(gè)方面。通過(guò)研究松遼盆地北部齊家古龍凹陷青山口組各類型有機(jī)質(zhì)的原始生烴潛力，并計(jì)算古12井和英16井的排烴效率，分析其有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度對(duì)排烴效率的影響，得出以下結(jié)論：有機(jī)質(zhì)豐度越好，排烴效率越高，當(dāng)TOC>2%時(shí)，排烴效率變化不明顯；有機(jī)質(zhì)類型越好，排烴效率越高；有機(jī)質(zhì)成熟度越高，排烴效率越高。

關(guān) 鍵 詞：有機(jī)質(zhì)豐度；有機(jī)質(zhì)類型；有機(jī)質(zhì)成熟度；排烴效率

中圖分類號(hào)：TQ 028 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）10-2391-04

Analysis on Factors Affecting the Hydrocarbon Expulsion Efficiency

From the Perspective of Hydrocarbon Generation

ZHANG Wen-hua1，XUE Hai-tao2，TIAN Shan-si2，DU Tian-tian2， WANG Tao3

（1. Northeast Petroleum University， Heilongjiang Daqing ，163000，China；

2. China University of Petroleum， Shandong Qingdao， 266580，China；

3. CNPC Greatwall Grilling Company Fracturing and Acidizing Technology Institute， Liaoning Panjin 124010，China）

Abstract： The hydrocarbon generation of source rocks has a significant influence to the expulsion efficiency. The influence factors can be divided into three aspects： the abundance of organic matter， organic matter type and the maturity of organic matter. The expulsion efficiencies of Gu 12 and Gu 16 wells of Qijiagulong depression in Northern Songliao Basin were calculated by studying the original hydrocarbon potential of various types of organic matter of Qingshankou formation. The influence of the abundance of organic matter， organic matter type and the maturity of organic matter to the expulsion efficiency was analyzed. The results show that， the better the abundance of organic matter， the higher the expulsion efficiency； When TOC> 2%， the expulsion efficiency change is not significant； The better the type of organic matter， the higher the expulsion efficiency； The higher the maturity of organic matter ，the higher the expulsion efficiency.

Key words： Organic matter abundance； Organic matter type； Organic matter maturity ； Expulsion efficiency

排烴效率對(duì)于常規(guī)和非常規(guī)油氣的勘探都有重要的指導(dǎo)作用，排烴效率對(duì)于定量評(píng)價(jià)烴源巖，相對(duì)準(zhǔn)確地計(jì)算油氣資源量，動(dòng)態(tài)地分析油氣的運(yùn)聚過(guò)程及其與圈閉形成時(shí)期的匹配關(guān)系，進(jìn)而預(yù)測(cè)油氣的分布規(guī)律都有重要的理論和實(shí)踐意義。烴源巖的排烴效率是受烴源巖的生烴量及其自身的殘烴量控制的。烴源巖的生烴量則受有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)成熟度的影響，烴源巖的殘烴量不僅受上述三種因素的影響，還受烴源巖自身的性質(zhì)（巖性、孔隙度、滲透率等）的影響[1，2]。本文主要研究有機(jī)質(zhì)豐度、類型和成熟度對(duì)排烴效率的影響。

松遼盆地青山口組是該盆地主要的烴源巖層，烴源巖厚度大，成熟度從低熟到高成熟階廣泛分布，有機(jī)質(zhì)類型也涵蓋了不同的類型，TOC變化也大，有利于對(duì)研究烴源巖內(nèi)部因素對(duì)排烴效率的影響。通過(guò)獲得的齊家古龍青山口組樣點(diǎn)的熱解數(shù)據(jù)、有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度數(shù)據(jù)，總結(jié)不同有機(jī)質(zhì)類型的原始生烴潛力。選取數(shù)據(jù)點(diǎn)多的古12井和英16井，利用生烴潛力法計(jì)算排烴效率，尋找有機(jī)質(zhì)類型、豐度、成熟度對(duì)排烴效率的影響。

1 排烴效率計(jì)算

本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)用生烴潛力法計(jì)算排烴效率[3]，生烴潛力法基于排烴門(mén)限的概念[4]，以物質(zhì)平衡原理為理論基礎(chǔ)，在資料的搜集和處理過(guò)程中都比較簡(jiǎn)便易得，并且適用于單井的排烴效率計(jì)算。收集松遼盆地北部青山口組的熱解數(shù)據(jù)資料，建立不同類型有機(jī)質(zhì)的生烴潛力指數(shù)剖面（S1+S2）/TOC，如圖1。從圖中可以確定各類型的有機(jī)質(zhì)排烴門(mén)限，既生烴潛力指數(shù)在演化過(guò)程中開(kāi)始減小時(shí)所處的埋深條件，此時(shí)的生烴潛力指數(shù)為原始生烴潛力指數(shù)。從圖中可以看出Ⅰ型干酪根的原始生烴潛力為750 mg/g TOC，Ⅱ1型為600 mg/g TOC，Ⅱ2型為350 mg/g TOC，Ⅲ型為100 mg/g TOC。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較多的井中選取英16井和古12井計(jì)算各自的排烴效率，原始生烴潛力指數(shù)與殘余生烴潛力指數(shù)（S1+S2）/TOC的差就為單位有機(jī)碳排出的烴量。單位有機(jī)碳排出的烴量加上殘留烴量就是生烴量，兩者的比值即為排烴效率，結(jié)果如表1。

表1 古12井和英16井排烴效率計(jì)算結(jié)果

Table 1 The results expulsion efficiency of well Gu12 and well Ying16

井號(hào) 深度/m 層位 HI類型 TOC，% S1/（mg·g-1） S2/（mg·g-1） Ro，% 原始生烴潛力/（mg·g-1） TOC 生烴量/（mg·g-1）

TOC 排烴量

/（mg·g-1）

TOC 排烴效率，%

古12 1 932.5 K1qn23 Ⅲ型 0.55 0.12 0.34 1.16 100 38.18 16.36 42.86

古12 1 935 K1qn23 Ⅲ型 0.412 0.08 0.3 1.16 100 27.18 7.77 28.57

古12 2 332.9 K1qn23 Ⅱ2型 1.347 1.07 2.21 1.34 350 185.93 106.50 57.28

古12 2 336 K1qn23 Ⅱ2型 2.53 1.83 4.37 1.34 350 177.27 104.94 59.20

古12 2 364 K1qn1 Ⅱ2型 2.582 1.41 1.32 1.35 350 298.88 244.27 81.73

古12 2 368.5 K1qn1 Ⅱ2型 1.879 0.94 1.14 1.38 350 289.33 239.30 82.71

英16 1 996.1 K1qn23 Ⅰ型 2.71 1.88 12.01 1.04 750 307.08 237.71 77.41

英16 2 005.5 K1qn23 Ⅰ型 3.152 1.89 12.47 1.06 750 354.38 294.42 83.08

英16 2 009.5 K1qn23 Ⅰ型 1.86 1.42 8.47 1.07 750 294.62 218.28 74.09

英16 2 013.5 K1qn23 Ⅰ型 2.769 1.27 11.04 1.07 750 351.30 305.44 86.94

英16 2 017.5 K1qn23 Ⅰ型 1.862 1.71 8.7 1.06 750 282.76 190.92 67.52

英16 2 021.5 K1qn23 Ⅰ型 1.877 1.24 9.93 1.06 750 220.96 154.90 70.10

英16 2 025.5 K1qn1 Ⅰ型 2.265 0.96 10.3 1.06 750 295.25 252.87 85.64

英16 2 030.5 K1qn1 Ⅱ1型 2.08 1.95 9.04 1.07 600 165.38 71.63 43.31

英16 2 035.5 K1qn1 Ⅱ1型 1.829 2.12 7.14 1.07 600 209.62 93.71 44.71

英16 2 040.6 K1qn1 Ⅱ1型 1.223 1.28 4.92 1.1 600 197.71 93.05 47.06

英16 2 045.6 K1qn1 Ⅱ1型 2.16 1.89 7.94 1.1 600 232.41 144.91 62.35

英16 2 050.6 K1qn1 Ⅱ1型 1.849 1.64 7.96 1.1 600 169.50 80.80 47.67

英16 2 055.6 K1qn1 Ⅱ1型 1.072 1.08 3.86 1.11 600 239.93 139.18 58.01

英16 2 060.6 K1qn1 Ⅰ型 2.807 0.98 12.47 1.11 750 305.75 270.84 88.58

英16 2 065.6 K1qn1 Ⅰ型 1.859 1.2 8.26 1.11 750 305.68 241.12 78.88

英16 2 075.9 K1qn1 Ⅱ1型 3.056 1.8 12.16 1.11 600 202.09 143.19 70.85

英16 2 080.9 K1qn1 Ⅰ型 2.165 1.01 7.15 1.12 750 419.75 373.09 88.89

英16 2 086.1 K1qn1 Ⅰ型 4.512 2.08 14.17 1.12 750 435.95 389.85 89.43

英16 2 091.3 K1qn1 Ⅱ1型 1.362 1.22 4.51 1.13 600 268.87 179.30 66.68

英16 2 099 K1qn1 Ⅲ型 0.522 0.23 0.27 1.13 100 48.28 4.21 8.73

圖1 松遼盆地齊家古龍青山口組

各種類型有機(jī)質(zhì)的原始生烴潛力圖版

Fig.1 The original hydrocarbon potential chart of various types organic matter in Songliao Basin Qijiagulong Qingshangkou

2 各因素對(duì)排烴效率的影響

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度對(duì)排烴效率的影響

理論上巖石中有機(jī)質(zhì)豐度越高，生烴量大，有機(jī)納米孔隙容留烴比排出的烴少很多，排烴效率增大。實(shí)際按照以上的計(jì)算結(jié)果，繪制古12井和英16井有機(jī)質(zhì)豐度（TOC）與排烴效率的關(guān)系散點(diǎn)圖，如圖2、3所示，古12井和英16井的排烴效率隨著其有機(jī)質(zhì)豐度的增加而增大，表明實(shí)際中有機(jī)質(zhì)豐度越高，烴類就越容易排出。同時(shí)，在TOC大于2%后，能夠看到排烴效率變化不是很明顯。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型對(duì)排烴效率的影響

由于不同類型有機(jī)質(zhì)來(lái)源、組成有很大差別，不同有機(jī)質(zhì)的成烴潛力，成烴期次，成烴產(chǎn)物也不一樣。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)干酪根類型的劃分有很多種方法[5，6]，本次主要根據(jù)本次研究使用IH-Tmax圖版來(lái)劃分有機(jī)質(zhì)類型，把有機(jī)質(zhì)類型主要分為四類：Ⅰ型，Ⅱ1型，Ⅱ2型，Ⅲ型。有機(jī)質(zhì)類型不同，生烴能力不一樣，什么時(shí)候生烴以及生成的產(chǎn)物都有差異，對(duì)排烴效率影響也不一樣，不同有機(jī)質(zhì)類型對(duì)排烴效率有著很大的影響。古12井中Ⅱ2型的排烴效率比Ⅲ型的高，但是由于有機(jī)質(zhì)豐度（TOC）差別很大，不排除只受有機(jī)質(zhì)豐度的影響；但是從英16井中可以明顯的看出在有機(jī)質(zhì)豐度相近的情況下，有機(jī)質(zhì)類型越好的，排烴效率就越高。如圖4、5。

圖2 古12井TOC與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.2 The scatterplot of TOC and expulsion efficiency of well Gu 12

圖3 英16井TOC與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.3 The scatterplot of TOC and expulsion efficiency of well Ying 16

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度對(duì)排烴效率的影響

有機(jī)質(zhì)成熟度直接影響著有機(jī)質(zhì)的生烴量和生烴門(mén)限，同時(shí)對(duì)生成產(chǎn)物也有影響，直接影響著原油的密度粘度等，對(duì)產(chǎn)物成分也有影響，低熟與成熟階段主要產(chǎn)油，高成熟階段主要產(chǎn)氣及油裂解成氣，氣比油更容易排出。從古12井成熟度（Ro）與排烴效率的關(guān)系散點(diǎn)圖可以看出（圖6），成熟度越高，排烴效率越大。從圖7可以看出，英16井成熟度與排烴效率的關(guān)系不是很明顯，但是不同類型的有機(jī)質(zhì)的成熟度和排烴效率的關(guān)系就很明顯，即就單一的成熟度影響因素來(lái)說(shuō)，成熟度越高，排烴

圖4 古12井不同類型有機(jī)質(zhì)TOC與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.4 The scatterplot of TOC and expulsion efficiency of different types of organic matter of well Gu 12

圖5 英16井不同類型有機(jī)質(zhì)TOC與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.5 The scatterplot of TOC and expulsion efficiency of different types of organic matter of well Ying 16

圖6 古12井成熟度（Ro）與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.6 The scatterplot of the maturity（Ro）and expulsion efficiency of well Gu 12

圖7 英16井成熟度（Ro）與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.7 The scatterplot of the maturity（Ro）and expulsion efficiency of well Ying 16

圖8 英16井Ⅰ型有機(jī)質(zhì)成熟度

（Ro）與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.8 The scatterplot of the maturity（Ro）and expulsion efficiency of the typeⅠorganic matter of well Ying 16

圖9 英16井Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)成熟度

（Ro）與排烴效率關(guān)系散點(diǎn)圖

Fig.9 The scatterplot of the maturity（Ro）and expulsion efficiency of the typeⅡ1 organic matter of well Ying 16

效率越大，如圖8、9。同時(shí)也說(shuō)明從生烴角度對(duì)排烴效率的影響是各影響因素共同作用的結(jié)果。

3 結(jié) 論

本文利用生烴潛力法計(jì)算古12和英16井的排烴效率，并剖析了有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度對(duì)排烴效率的影響，得出三點(diǎn)結(jié)論：

（1）當(dāng)TOC<2%時(shí)，排烴效率隨有機(jī)質(zhì)豐度的增大而增高，當(dāng)TOC>2%時(shí)，變化不明顯；

（2）在有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度相似的情況下，有機(jī)質(zhì)類型越好，排烴效率越高；

（3）相同類型有機(jī)質(zhì)的成熟度越高，排烴效率越高。

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