陸相頁(yè)巖游離油定量表征及其影響因素
——以蘇北盆地高郵凹陷古近系阜寧組二段為例

劉天，劉小平，劉啟東，段宏亮，劉世麗，孫彪，化祖獻(xiàn)

［1.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 油氣資源與工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)（北京） 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石化 江蘇油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009］

常規(guī)油氣產(chǎn)量難以滿(mǎn)足日漸增長(zhǎng)的油氣需求，各國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)都在從常規(guī)油氣轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣新領(lǐng)域。隨著近年對(duì)新油氣領(lǐng)域的不斷探索，非常規(guī)油氣資源的地位在當(dāng)前能源需求中不斷上升，美國(guó)頁(yè)巖油氣革命改變了世界能源格局，拓展了油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。北美海相頁(yè)巖沉積主要形成于缺氧、低能的海相沉積環(huán)境，頁(yè)巖層系分布面積大，盆地構(gòu)造穩(wěn)定性好，優(yōu)質(zhì)烴源巖大面積穩(wěn)定發(fā)育，巖相類(lèi)型相對(duì)單一，頁(yè)巖油油質(zhì)輕、黏度低［1-4］。中國(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)起步較晚，隨著油氣地質(zhì)理論的突破創(chuàng)新和工程技術(shù)的進(jìn)步，鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、三塘湖盆地、松遼盆地、渤海灣盆地、蘇北盆地、四川盆地等的陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)均取得了重大突破［5-11］。中國(guó)陸相頁(yè)巖主要形成于半深水—深水湖相沉積環(huán)境，頁(yè)巖層系分布面積較小、巖相類(lèi)型多樣，盆地構(gòu)造活動(dòng)性強(qiáng)，頁(yè)巖油以重質(zhì)組分為主，黏度高、氣油比低［12-13］。中國(guó)陸相頁(yè)巖與北美海相頁(yè)巖相比地質(zhì)條件更為復(fù)雜，主要在3個(gè)方面亟待研究：①陸相頁(yè)巖沉積相變快，頁(yè)巖油源儲(chǔ)非均質(zhì)性強(qiáng)；②陸相未熟-低熟富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖分布廣，頁(yè)巖油黏度高、可流動(dòng)性較差；③陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層礦物成分和孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型復(fù)雜多變，原油流動(dòng)機(jī)理和有效動(dòng)用條件不明。

頁(yè)巖油在納米孔隙內(nèi)主要以吸附態(tài)和游離態(tài)兩種形態(tài)存在，游離態(tài)油賦存于微裂縫、層間隙以及孔隙中，不受分子間相互作用力束縛可以流動(dòng)；吸附態(tài)油吸附于巖石礦物表面或者干酪根剛性大分子骨架內(nèi)外表面，沒(méi)有流動(dòng)性，以高密度的“固體”形式存在［14-15］。目前技術(shù)件下，游離態(tài)油是產(chǎn)出頁(yè)巖油中的主要構(gòu)成部分。頁(yè)巖游離油量表征方法主要有熱解S1法［15-16］、含油飽和度法［17］、熒光定量法［18-19］、溶劑萃取法［20］、核磁法［21-23］及分子模擬法［24-25］等手段，熱解S1法簡(jiǎn)單快捷，能實(shí)現(xiàn)不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油分離及定量表征，然而因存在輕烴散失而需要校正結(jié)果；溶劑抽提法分析過(guò)程復(fù)雜繁瑣，同樣存在輕烴散失，溶劑、粒徑以及抽提方式的改變也會(huì)引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化；核磁共振離心法實(shí)驗(yàn)無(wú)損快速，但由于礦物、儲(chǔ)層致密等因素導(dǎo)致驅(qū)替不充分，無(wú)法有效充分表征游離油量；分子模擬法可有效模擬游離油微觀賦存特征，但模擬條件單一，難以有效復(fù)現(xiàn)游離油復(fù)雜賦存特征。頁(yè)巖含油性非均質(zhì)性極強(qiáng)，游離油量受巖相、礦物組分、有機(jī)質(zhì)（豐度、類(lèi)型和成熟度）及潤(rùn)濕性、孔隙結(jié)構(gòu)、原油物理化學(xué)性質(zhì)（密度、黏度、含蠟量、族組分、氣油比等）、溫度與壓力等諸多因素影響，已有學(xué)者對(duì)頁(yè)巖游離油賦存及其影響因素開(kāi)展了一定研究，但相關(guān)的認(rèn)識(shí)尚未統(tǒng)一［26-27］。

蘇北盆地高郵凹陷古近系阜寧組二段（阜二段）頁(yè)巖油取得重大突破，部署井成功放噴投產(chǎn)，然而對(duì)頁(yè)巖游離油缺乏精細(xì)表征等相關(guān)研究，頁(yè)巖游離油分布非均質(zhì)性強(qiáng)、富集高產(chǎn)因素認(rèn)識(shí)不清。本文基于全巖衍射分析、有機(jī)碳測(cè)定、常規(guī)熱解及高壓壓汞等實(shí)驗(yàn)，利用多溫階熱解、二維核磁共振及有機(jī)質(zhì)抽提等手段定量表征了頁(yè)巖游離油量，對(duì)不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油進(jìn)行了定量分析，明確了阜二段頁(yè)巖礦物組分、有機(jī)質(zhì)及儲(chǔ)層對(duì)頁(yè)巖游離油量的影響，系統(tǒng)探討了中低成熟度頁(yè)巖游離油影響因素，為蘇北盆地高郵凹陷頁(yè)巖油勘探選區(qū)和目標(biāo)評(píng)價(jià)奠定基礎(chǔ)，對(duì)于深化陸相頁(yè)巖游離油富集規(guī)律認(rèn)識(shí)具有一定指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)概況

蘇北盆地面積3.6×104km2，位于中國(guó)東部江蘇省和安徽省之間。蘇北盆地受造山帶及斷裂帶控制，是形成于晚白堊世的一個(gè)裂谷盆地。自白堊世以來(lái)，蘇北盆地經(jīng)歷了儀征、吳堡、真武和三垛4次大構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。蘇北盆地構(gòu)造演化可分為張性斷裂階段、后期斷裂階段及拗陷階段。蘇北盆地構(gòu)造格局復(fù)雜，整體表現(xiàn)為“兩坳一隆”。兩個(gè)坳陷中分布多個(gè)小型凹陷或凸起，中間受建湖隆起相隔。高郵凹陷為蘇南隆起、柘垛及吳堡低凸起圍繞，東接白駒凹陷［28］。高郵凹陷圍繞其沉降中心，由南向北發(fā)育深凹帶、斷階帶及斜坡帶，取樣井X1井是在蘇北盆地高郵凹陷花莊地區(qū)阜二段部署的頁(yè)巖油井。阜寧組位于下部斷-拗陷期構(gòu)造層，廣泛分布于蘇北盆地各凹陷（圖1）。按照沉積環(huán)境和巖性組合特征阜寧組自下而上可劃分為阜一段至阜四段［29］。高郵凹陷阜二段總厚度可達(dá)300 m以上，沉積環(huán)境為半深湖-深湖，根據(jù)巖性將阜二段分為5個(gè)亞段。

2 樣品和實(shí)驗(yàn)

2.1 樣品

為了系統(tǒng)進(jìn)行蘇北盆地高郵凹陷阜二段游離油定量表征及其影響因素研究，采集了蘇北盆地高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖樣品，巖性主要為頁(yè)巖（圖1）。樣品分析包括X射線(xiàn)衍射定量30個(gè)樣品、高壓壓汞實(shí)驗(yàn)11個(gè)樣品、有機(jī)質(zhì)抽提及二維核磁共振5個(gè)樣品、常規(guī)熱解、冷凍熱解和有機(jī)碳定量分析30個(gè)樣品。

2.2 實(shí)驗(yàn)

頁(yè)巖樣品自地下采集至開(kāi)展測(cè)試分析前普遍存在3個(gè)階段輕烴散失：①頁(yè)巖離開(kāi)地下到達(dá)地面后，溫-壓條件改變致使氣態(tài)烴膨脹快速散失；②在沒(méi)有包裹封閉的條件下，入庫(kù)保存的頁(yè)巖樣品輕烴組分發(fā)生緩慢散失；③頁(yè)巖樣品因分析測(cè)試前的樣品加工或粉碎破壞原始儲(chǔ)集條件而造成烴類(lèi)組分散失［30］。本次研究通過(guò)兩組頁(yè)巖樣品開(kāi)展輕烴恢復(fù)校正：一組頁(yè)巖樣品在密閉取心、液氮保存條件下進(jìn)行冷凍碎樣熱解實(shí)驗(yàn)；另一組頁(yè)巖樣品放置一個(gè)月后進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)。兩組頁(yè)巖樣品在采集、放置及實(shí)驗(yàn)處理中所測(cè)得累積差值即為輕烴散失量。

多溫階熱釋烴分析使用Rock-Eval 6儀器進(jìn)行，共計(jì)30個(gè)樣品。起始溫度200 ℃并恒溫1 min得到S1-1，為熱揮發(fā)輕質(zhì)組分含量。溫度段200～350 ℃得到S1-2，為中-高分子量組分含量。溫度段350～450 ℃時(shí)得到S2-1，為吸附態(tài)的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和稠油組分含量。溫度段450～600 ℃得到S2-2，為干酪根熱降解生成的組分含量。其中S1-1反映的是實(shí)際游離油量，S1-1+S1-2反映了最大游離油量，S1-2反映的是吸附油量［16］。

二維核磁共振實(shí)驗(yàn)使用美國(guó)巖心公司MRCore-040V型23 MHz核磁共振儀器，定量檢測(cè)常規(guī)處理下頁(yè)巖樣品內(nèi)含1H化合物的縱向弛豫時(shí)間（T1）和橫向弛豫時(shí)間（T2），共計(jì)5個(gè)樣品。有機(jī)質(zhì)抽提實(shí)驗(yàn)利用DCM溶劑通過(guò)索氏萃取法對(duì)樣品內(nèi)可溶于溶劑的物質(zhì)進(jìn)行抽提，萃取在70 ℃下進(jìn)行48 h以量化頁(yè)巖樣品中的滯留油。提取實(shí)驗(yàn)后，再次進(jìn)行二維核磁共振實(shí)驗(yàn)。

高壓壓汞使用安東帕康塔PoreMaster 60壓汞儀，在25 ℃環(huán)境下對(duì)有機(jī)質(zhì)抽提后圓柱狀頁(yè)巖樣品施加壓力0.001～400 MPa，共計(jì)11個(gè)樣品。對(duì)汞施加的壓力大于或等于孔隙喉道的毛管壓力時(shí)，汞就克服毛管阻力進(jìn)入孔隙，根據(jù)進(jìn)汞的孔隙體積分?jǐn)?shù)和對(duì)應(yīng)壓力，可以得到毛管壓力與巖樣含汞飽和度的關(guān)系，根據(jù)測(cè)得的毛管壓力曲線(xiàn)換算孔隙大小及孔徑分布。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 巖石學(xué)特征

高郵凹陷阜二段頁(yè)巖樣品由多種礦物組成。礦物組分以黏土礦物、石英、白云石、長(zhǎng)石和方解石為主，礦物含量范圍分別為9.4 %～56.2 %，9.3 %～41.4 %，1.0 %～68.0 %，0.9 %～27.9 %和0.4 %～41.3 %，礦物組分平均含量分別為32.7 %，26.1 %，20.3 %，11.7 %和9.2 %。頁(yè)巖礦物可分為長(zhǎng)英質(zhì)（石英和長(zhǎng)石）、黏土礦物和碳酸鹽礦物（方解石、白云石和鐵白云石）［31］，平均含量分別為36.3 %，28.2 %和31.3 %（圖2；表1）。

3.2 有機(jī)地化特征

有機(jī)質(zhì)豐度代表著生油巖中有機(jī)質(zhì)的富集程度，決定了生油巖的生烴潛力。TOC是單位質(zhì)量巖石中有機(jī)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；生烴潛量（S1+S2）指巖石熱解所獲得游離烴與干酪根熱解烴含量的總和，二者是評(píng)價(jià)頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐富度的重要指標(biāo)。參照陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)評(píng)價(jià)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［32］，烴源巖主要為中-好烴源巖（圖3a）。

圖3 高郵凹陷X1井阜二段烴源巖評(píng)價(jià)Fig.3 Evaluation map of E1 f 2 source rocks of Well X1 in Gaoyou Saga.TOC與S1+S2關(guān)系散點(diǎn)圖；b.Tmax-HI交匯圖

有機(jī)質(zhì)類(lèi)型決定了有機(jī)質(zhì)生烴能力和生成的烴類(lèi)產(chǎn)物特征，最高熱解峰溫（Tmax）和氫指數(shù)（HI）之間的關(guān)系通常用于有機(jī)質(zhì)類(lèi)型評(píng)估，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅱ1型，較少Ⅰ型和Ⅱ2型（圖3b）。頁(yè)巖Ro為0.70 %～0.72 %，縱向變化小，處于成熟階段（表2）。

表2 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖地球化學(xué)特征Table 2 Geochemical characteristics of E1 f 2 shale of Well X1 in Gaoyou Sag

3.3 儲(chǔ)集特征

研究區(qū)儲(chǔ)集空間發(fā)育多種類(lèi)型，頁(yè)巖以礦物基質(zhì)孔為主，包括礦物粒間孔、晶間孔和溶蝕孔，也可見(jiàn)納米-微米級(jí)有機(jī)質(zhì)孔（圖4）。阜二段頁(yè)巖的進(jìn)汞曲線(xiàn)較為相似，整體呈現(xiàn)兩段式特征，在突破排驅(qū)壓力后，進(jìn)汞量隨著進(jìn)汞壓力的增加而迅速增加。樣品S-11和S-5退汞效率較高，孔喉的連通性好、孔喉差異小，比孔體積分別為0.047 cm3/g和0.045 cm3/g（圖5；表3）。

表3 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖儲(chǔ)層特征Table 3 Reservoir characteristics of E1 f 2 shale of Well X1 in Gaoyou Sag

圖5 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖高壓壓汞曲線(xiàn)Fig.5 The mercury intrusion curves of E1 f 2 shale at Well X1 in Gaoyou Sag

3.4 含油性特征

對(duì)密閉低溫保存冷凍處理和常溫放置保存常規(guī)處理的兩組頁(yè)巖樣品分別熱解，對(duì)比得到輕烴恢復(fù)系數(shù)，結(jié)合多溫階熱釋烴分析得到校正后游離油量。頁(yè)巖輕烴散失量為0.23～3.00 mg/g，平均1.02 mg/g；輕烴恢復(fù)系數(shù)（K恢復(fù)）為1.29～4.61，平均2.15；頁(yè)巖熱解游離油量為1.17～7.41 mg/g，平均為3.81 mg/g（表4；圖6）。

表4 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖含油性參數(shù)Table 4 Oil-bearing parameters of E1 f 2 shale at Well X1 in Gaoyou Sag

圖6 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖熱解游離油量Fig.6 Free oil contents of E1 f 2 shale at Well X1 in Gaoyou Sag through pyrolysis

對(duì)頁(yè)巖中可動(dòng)用游離態(tài)烴類(lèi)化合物（輕、重?zé)N類(lèi)化合物）和可溶有機(jī)質(zhì)進(jìn)行抽提，抽提后二維譜圖中各信號(hào)強(qiáng)度減小、總氫含量降低，各區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度有明顯減弱（圖7）。根據(jù)前人研究［33-34］，以樣品S-11為例，基于T1/T2比值和T2值將譜圖劃分了4個(gè)區(qū)域：①區(qū)域?yàn)轭?lèi)固體有機(jī)質(zhì)信號(hào)區(qū)，包括干酪根、固體瀝青和重質(zhì)油等；②區(qū)域?yàn)檩p質(zhì)油，具有較好的可動(dòng)性；③區(qū)域?yàn)橘x存于頁(yè)巖孔隙的游離或吸附水；④區(qū)域?yàn)榈V物表面的羥基、結(jié)合水或結(jié)構(gòu)水（圖7）。

圖7 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖樣品S-11抽提前（a）、后（b）二維核磁共振譜圖Fig.72D NMR spectra pre-extraction（ a） and post-extraction（ b） of S-11 from E1f 2 shale of Well X1 in Gaoyou Sag（①—④為信號(hào)區(qū)間。①區(qū)域?yàn)轭?lèi)固體有機(jī)質(zhì)信號(hào)區(qū)，包括干酪根、固體瀝青和重質(zhì)油等；②區(qū)域?yàn)檩p質(zhì)油，具有較好的可動(dòng)性；③區(qū)域?yàn)橘x存于頁(yè)巖孔隙的游離或吸附水；④區(qū)域?yàn)榈V物表面的羥基、結(jié)合水或結(jié)構(gòu)水。）

根據(jù)譜圖劃分，統(tǒng)計(jì)各區(qū)間信號(hào)強(qiáng)度及總信號(hào)占比（表5），乘以頁(yè)巖所測(cè)得1H化合物總量得到不同相態(tài)化合物的絕對(duì)量（表6）。抽提前頁(yè)巖樣品類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)含量為2.04～7.00 μL/g，輕質(zhì)烴含量0.62～1.80 μL/g；抽提后頁(yè)巖樣品類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)含量為0.72～3.77 μL/g，輕質(zhì)烴含量0.56～1.33 μL/g。

表5 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖二維核磁抽提信號(hào)Table 5 2D NMR extraction signals of E1 f 2 shale of Well X1 in Gaoyou Sag

表6 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖二維核磁抽提結(jié)果Table 6 2D NMR extraction results of E1 f 2 shale at Well X1 in Gaoyou Sag

4 討論

4.1 游離油量定量表征

圖7 中譜圖②區(qū)代表頁(yè)巖中流動(dòng)性較高輕質(zhì)烴類(lèi)流體的信號(hào)區(qū)間，抽提前核磁輕質(zhì)烴和熱解游離油量有良好相關(guān)關(guān)系（圖8a）。有機(jī)質(zhì)抽提對(duì)頁(yè)巖類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)中重質(zhì)組分、可溶有機(jī)質(zhì)和輕質(zhì)組分進(jìn)行了提?。▓D8b），核磁輕質(zhì)烴抽提差和游離油量、抽提后類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)與TOC有良好的線(xiàn)性關(guān)系（圖8c，d），說(shuō)明抽提后的殘留①代表了抽提后殘留以吸附態(tài)存在的烴類(lèi)流體化合物和不溶類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)；殘留②區(qū)間信號(hào)代表束縛于孔隙的輕質(zhì)烴類(lèi)化合物，在此次的抽提條件下這些有機(jī)組分未能實(shí)現(xiàn)動(dòng)用。綜上，有機(jī)質(zhì)抽提和二維核磁共振實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^表現(xiàn)出頁(yè)巖油不同賦存狀態(tài)差異性并對(duì)其開(kāi)展定量評(píng)價(jià)，核磁法得輕質(zhì)烴與熱解游離油量有良好的關(guān)系，可以有效表征游離油量。

圖8 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖二維核磁共振抽提結(jié)果分析Fig.8 Analysis of 2D NMR extraction results of E1 f 2 shale of Well X1 in Gaoyou Saga.核磁輕質(zhì)烴含量和熱解游離油量關(guān)系；b.核磁輕質(zhì)烴和類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)抽提結(jié)果；c.核磁輕質(zhì)烴抽提差和熱解游離油量關(guān)系；d.核磁抽提后類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)含量和TOC關(guān)系

頁(yè)1亞段頁(yè)巖恢復(fù)后核磁游離油量3.16 μL/g，熱解游離油量平均為3.36 mg/g；頁(yè)2亞段頁(yè)巖恢復(fù)后核磁游離油量平均1.86 μL/g，熱解游離油量平均為3.79 mg/g。二維譜圖中游離油、吸附油及自由水區(qū)域界限明顯，抽提前后各區(qū)域信號(hào)顯示無(wú)明顯變化。頁(yè)3亞段頁(yè)巖恢復(fù)后核磁游離油量5.14 μL/g，熱解游離油量平均為4.42 mg/g。二維譜圖中游離油、吸附油及自由水區(qū)域分隔界限明顯，抽提后各組分有明顯減少，游離油量及其占比高。頁(yè)5亞段頁(yè)巖恢復(fù)后核磁游離油量1.22 μL/g，熱解游離油量為1.17 mg/g，二維譜圖游離油和吸附油區(qū)域信號(hào)顯示不明顯，吸附烴占比較高（圖9）。

4.2 游離油量影響因素

4.2.1 礦物組分

礦物成分影響著儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型、發(fā)育特征及其物理性質(zhì)，礦物對(duì)烴類(lèi)物質(zhì)的吸附能力不同導(dǎo)致烴類(lèi)流體的非均質(zhì)分布，影響著頁(yè)巖游離油的局部富集［35］。隨著頁(yè)巖長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量的增加，輕質(zhì)烴在游離油量中的占比增多、頁(yè)巖油可動(dòng)性增強(qiáng)，游離油量先增大后減小。隨黏土礦物含量增加，類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)抽提差在總體中占比增多，吸附油量增加（圖10）。石英含量增加說(shuō)明沉積期內(nèi)陸源碎屑輸入量增加，為沉積水體提供大量養(yǎng)分，有利于低等水生生物的生存，提升了古生產(chǎn)力；當(dāng)長(zhǎng)英質(zhì)含量為40 %時(shí)，古生產(chǎn)力達(dá)到峰值，陸源碎屑輸入量會(huì)稀釋沉積有機(jī)質(zhì)［36］。黏土質(zhì)頁(yè)巖具有高比表面積和較強(qiáng)烴類(lèi)吸附能力［16］，高黏土礦物含量導(dǎo)致頁(yè)巖油的吸附位點(diǎn)、吸附油量和吸附比例增多，從而游離油量減少［37］。

圖10 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖礦物含量與游離油量和吸附油量關(guān)系Fig.10 Correlations between minerals and free， absorbed oil contents of shale from X1 Well of E1 f 2 in Gaoyou Saga.輕質(zhì)抽提差/游離油量vs.長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量；b.熱解吸附油量vs.長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量；c.有機(jī)質(zhì)抽提差/類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)含量vs.黏土礦物含量；d.熱解吸附油量vs.黏土礦物含量

4.2.2 有機(jī)質(zhì)

游離油量隨著TOC增加而增加（圖11a）。有機(jī)質(zhì)豐度是烴源巖生烴的物質(zhì)基礎(chǔ)，決定了生烴潛力，當(dāng)TOC較低時(shí)，干酪根產(chǎn)生的油量無(wú)法滿(mǎn)足原位吸附/溶脹能力，因而無(wú)法向外排出烴類(lèi)。隨著TOC的增加，頁(yè)巖油達(dá)到原位吸附/膨脹極限，以游離狀態(tài)滯留在頁(yè)巖孔隙和裂縫中，游離油量逐漸增加［15］。

圖11 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖TOC（a）和有機(jī)質(zhì)類(lèi)型（b）與游離油量關(guān)系Fig.11 Correlations between TOC（a）， types of organic matter（b） and free oil contents of shale from X1 Well of E1f 2 in Gaoyou Sag

Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根頁(yè)巖的游離油量最高（圖11b）。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與有機(jī)母質(zhì)來(lái)源密切相關(guān)，不同有機(jī)質(zhì)類(lèi)型具有不同的生烴潛力。Ⅰ型和Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自藻類(lèi)、細(xì)菌和浮游生物，具有強(qiáng)生油能力，在生烴過(guò)程中頁(yè)巖內(nèi)部超壓促進(jìn)裂縫發(fā)育進(jìn)而加速排油，生成的有機(jī)酸使長(zhǎng)石等礦物發(fā)生溶解作用形成孔隙，為頁(yè)巖游離油提供賦存空間［38-39］。

4.2.3 儲(chǔ)層物性及孔縫結(jié)構(gòu)

頁(yè)巖儲(chǔ)層對(duì)頁(yè)巖游離油量的影響主要在于儲(chǔ)集空間、儲(chǔ)層物性及孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙度、比孔體積、半徑均值和游離油量呈正相關(guān)關(guān)系（圖12）。頁(yè)巖內(nèi)部烴類(lèi)通過(guò)運(yùn)移優(yōu)先占據(jù)臨近孔隙，且隨著成熟度的進(jìn)一步增加與生烴相關(guān)的有機(jī)質(zhì)孔大量形成，頁(yè)巖中的大量微納米級(jí)無(wú)機(jī)孔隙和有機(jī)孔隙為頁(yè)巖油的賦存提供了空間［40］。儲(chǔ)集空間大小及連通性影響著頁(yè)巖油的游離及賦存，阜二段頁(yè)巖儲(chǔ)層礦物粒間孔、溶蝕孔等有效孔隙發(fā)育，孔隙比孔體積大、連通性好，可以提供有效的游離油儲(chǔ)集空間及滲流通道，高孔隙度、高比孔體積、高半徑均值有利于游離油流動(dòng)與富集。

圖12 高郵凹陷X1井阜二段頁(yè)巖孔隙度（a）、比孔體積（b）及孔喉半徑均值（c）與游離油量關(guān)系Fig.12 Correlations between Porosity（a）， Specific Pore Volume（b）， Median value of pore throat radius （c） and free oil contents of shale from Well X1 of E1 f 2 in Gaoyou Sag

5 結(jié)論

1） 高郵凹陷阜二段頁(yè)巖以混合質(zhì)頁(yè)巖為主；TOC為0.61 %～3.70 %，烴源巖品質(zhì)為中-好級(jí)別，處于成熟階段；儲(chǔ)集空間主要為晶間孔、粒間孔和有機(jī)孔；熱解游離油量為1.17～7.41 mg/g。

2） 二維核磁譜圖分為輕質(zhì)油、類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)、羥基化合物和水4個(gè)區(qū)域，抽提前、后頁(yè)巖輕質(zhì)烴含量平均分別為1.23 μL/g和0.79 μL/g，類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)含量平均分別為3.59 μL/g和2.03 μL/g。

3） 二維核磁共振結(jié)合有機(jī)質(zhì)抽提實(shí)驗(yàn)?zāi)芏吭u(píng)價(jià)游離油、表征頁(yè)巖油不同賦存狀態(tài)差異性，抽提后類(lèi)固體有機(jī)質(zhì)含量和TOC有良好相關(guān)關(guān)系，抽提前核磁輕質(zhì)烴含量、核磁輕質(zhì)烴抽提差都與熱解游離油量有較好線(xiàn)性關(guān)系。

4） 游離油量隨著長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量增加呈先增后減趨勢(shì)，與TOC整體上為正相關(guān)關(guān)系；Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖游離油量較其他類(lèi)型大；適中的成熟度演化使烴類(lèi)輕組分增多、可動(dòng)性增強(qiáng)，游離油量增多。只有高孔隙度、高比孔體積及高孔喉半徑均值的頁(yè)巖儲(chǔ)層有利于游離油富集。