干酪根的性质对油气形成影响的研究

新 疆 克 拉 玛 依 油 田
夏 ６井
艾 参 一 井
９．１６
２３４５
２３７６
Ｄ．３３
Ｏ． ５
尽 管 如 此 ，随 着 油 气 勘 探 工 作 的 深 人 ，仍 有 一 些 理 论 上 和 实 际 上 的 问 题 ，需 要 人 们 重 新去 认识。 为此 ，本文选择 了 三类陆相生 油岩样品（表 １）进 行 系统研 究 ，它们 的干酪根 类 型 如 图 １所 示 。
烷 烃 馏 分 ＧＣ 分 析 和 千 酪 根 热 重 （ＴＧ）分 析 ＧＣ分 析 是 在 日本 产 的 ＧＣ一７Ａ 上 完 成 （ｏｖｉＯｌ，４＇￣／ｍｉｎ）；ＴＧ 分 析 在 美 国 杜 邦 ９５１ 型 热 重 分 析 仪 （联接 １ ０９０热 分析 系 统 ）上 完 成 。
二 、实验结果与讨论
第 一 怍 者 简 舟 ： 裴 荐 屠 男 ２５岁 助 理 研 究 员 有 机 地 化 专 业
期
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裴 存 民等 ：干酪 根 的性 质 对 曲 气 形成 影 响的 研 究
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量
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Ｔ ｍ ａｘ （。Ｃ ）
圈 １ 干 酩 根 ＨＩ—Ｔ… 分 类 图 （图 例 见 表 １）
Ｐ８５ｏ１ Ｏ．３３ ｌ０．６１０２ Ｉ｝．９ ２ Ｐ８５２１ Ｏ．５５ ０、０８７１ ７．４ Ｐ８５４１ ０．４２ ０ １３０｛ ７．７
Ｐ８５Ｏ３ ０．５０ ｌ０．１｝８９ ３．６｛ Ｐ８５２３ ０．６０ ０．０｝６ｌ ３．５７ Ｐ８５¨ ０．５５ ０、０４０ ２．‘
１９８９ 年 １２月
地 球 化 学
ＧＥＯＣＨ ＩＭ ＩＣＡ
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第 ４期
干 酪根 的 性 质对 油 气形 成 影响 的研 究
裴 存 民 周 中 毅
内容提 要 为 了研 究 干 醅根 的性 质对 油 气生 成 的 影 响 ，本 文 选择 了 三 类 不 成 熟 生 油 岩 样 品进 行了 系统 的 人 工 加热 模 拟 实 验。研 究 表 明 ，Ｉ型 干酪 根有 很 高 的 产烃 率 ，其 中的 无定 形 组 分 在 向石 ｉ由转 化 的 过程 中，首 先经 历 了一 个“沥 青化”阶 段 ，干 酪根 进 人 生 油 门 限的 早 晚 取 决
由 该 图 可 以 看 出 ，Ｉ类 生 油 岩 中 有 机 质 在 ３５０－ ３７５￣（３之 间 ， 相 当 大 的部 分 完 全 转 化 成 了 可 抽 提 物 ， 即 它 们被 “沥 青 化 ”了 。 温 度 低 于 ３５０￣（３，残 余 有 机 质 量 较 大 ， 温 度 高 于 ３７５￣Ｃ，气态 和残 余有机质量 较 大。 从可 抽提物 的族组成 分分析 结果 （表 ４）来 看 ，３５ Ｏｃｃ 对 ，烷 、芳 烃 只 组 成 了可 抽 提 物 的 Ｌ６．５１％ ，而 非 烃 ＋ 沥 青 质 却 高达 ８３％ 以上 ； 至 ３７５￣（３， 烷、芳 烃剧增 到 ５８．５５％，３７５￣（３以后 ，含量 更高 。这说 明 ，经 “沥 青化”后 ，由于 热 力继续 增 加 ，可 抽 提 物 内部 发 生 了 “分 异 ”作 用 ，导 致 了气 态 、液 态 烃 粪 和 固 体 残 余物 的 形 成 。 据 此 ， 我 们 认 为 ： Ｉ型干 酪 根 在 向 石 油 转 化 过 程 中 ，首 先 经 历 了一 个 “沥青 化 阶 段 ，然 后 ， 这 些 “沥青”在热 力作用下 发生 “分异 ”，形成 了烃类和 固体残 余物。 Ｓｈｕｌｍ￣ｎ和 Ｐｒｏｓｋｕｒｉａｋｏｕ （１９７ｉ）、Ｔｉｓｓｏｔ和 Ｖａａｄｅｎｂｒｏｏｋｅ（１９８３）分 别在研 究爱沙尼 亚库 克尔斯特 （ＫｕＫｅｒｓｉｔｅ） 和格林河 页岩 Ｉ型干酪 根时 ，Ｂｅｓｔｏｕｇｅｆｆ等 （１９８５）加热孢 粉时 ，都 获得 类 似的结果 。
０．０Ｉ３１ ０．７
Ｐ ８５Ｉ７ ２．２０ ｌ０．１５８ ３．８６ Ｐ￥５３７ ２．７３ ０．０１ ２２ １、２９ Ｐ８５５７ ．３８ ０ Ｏ０ ８ ０．２
注 ： Ｔ．Ｏ．Ｃ 为 原 始 有 机 碳 台 置 。
模拟温 度
岩石抽提钫 ／有机碳 （％
ｆ‘Ｃ ）
Ｉ型
２０ ４０ ６０ ８０
六 十年 代 ，干酪 根 作为 生油母质 为人们所 认识 ；七 十年代 ，傅家谟 和 史继 杨 （１９７５）等 的 研 究 表 明 ，干 酪 根 受 热 达 到 一 定 程 度 后 ，才 能 ＿大 量 向 石 油 转 化 。
鉴 于 来 源 于 不 同沉 积 环 境 及 具 有不 同 类 型母 质 输 人 的 生 油 岩 中 干 酪 根 在 有 机 元 素 组 成上存 在 差异 ，Ｔｉｓｓｏｔ等 （１９７４）根据 Ｈ／Ｃ、Ｏ／Ｃ原子 比把 干酪 根分为三 大 类（表 １）。此 后 的研 究 还 表 明 ，不 同 类 型 干 酪 根有 着 各 异 的 结 构 特 征 、产 烃 量 和 进 人 生 油 门 限 的 时 间 。
地
球
化
学
表 ２ 不 同粪 型生 油岩 热模 拟 可 抽 提物 分 析 结 果
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摹度、＼ 参数 样号 鬻 抽Ｔ 提０物．Ｃ 样号 （Ｒ％。 ） 抽含（％提量物） 拈Ｔ．提０枋．Ｃ 群号 （Ｒ％。 ） 抽含ｆ％提量物） 抽Ｔ．提Ｏ ．
未 加热
２５ｏ ３ｏｏ ３２５ ３５０ ３７５ ●００ ● ０ ５ｏｏ
一
、
实
验
１．人 工 热 模 拟 实 验 岩 样 粉 碎 至 １ ００目，用苯 ： 甲 醇 （５：１一 Ｖ：Ｖ）抽 提 已生 成 可 溶 有 机 质 ， 抽 提 残 渣 用 铜 箔 包 装 ，在 环 境 下 于 高 压 釜 内 密 封 加 热 。 温 度 ２５０－ ５００￣Ｃ，压 力 ５００ａｔｍ （水 热 增 压 ），时 间 １００ｈｏ 模 拟 后 的 样 品 再 用 苯 ： 甲 醇 回 收 可 溶 有 机 质 ，定 量 井 用 柱 层 析 （硅 胶 ：氧 化 铝填 充 ）分 离 可 抽 提 物 族 组 分 。 五 千 酷 根 分 离 采 用 １９８４年 石 油 部 西 安 干 酪 根 分 离 标 准 化 会 议 所 提 出的 流 程 。 分 离 后 的 干 酪 根 再 用 氯 仿 浸 泡 ，以 除 去 残 余 可 溶 有 机 质 。
ｌ
于 生 油期 降解 所 需的 话化 能 。 主盟 调 千酪根 产 烃 量 活化 能 生 油 门 限
干 酪 根 这一 术 语 是 Ｃｒｕｍ－Ｂｒｏｗｎ 在 描 述 苏格 兰 拉 提 翁 斯 （Ｌａｔｈｉｏｎｓ） 油 页 岩 中 有 机 质 时 首 次 提 出 的 。 目前 广 为 流 行 的 含意 为 ： 干 酪 根 是 “存 在 于 沉 积岩 中 不 溶 于 常 用 有 机 溶 剂 的 有 机 质 ” （Ｄｕｒａｎｄ，１ ９８０）。
从 结 构 特 征 来 看 ，我们 认 为 Ｉ型 干 酩 根 成 油 的 “沥 青 化 一分 异 ”作 用 ，是 其 中 无 定 形 组 分 的 行 为。 从 显 微 组 分 来看 ，Ｉ型 干 酪 根 含 有 相 当 多 的 无 定 形 组 分 ，其 主 要 物 质 成 分 是 类 脂 物 。 在 干 酪 根 形 成 过 程 ，由 于 它 们 与 干 酪 根 骨 架 缩 台 ， 基 团 活性 消 失 ，而 不 与 有 机 溶 剂作 用（图 ４）。 在 氧化 降解时 ，可 获得大量 链状酸 ，只有很 少一 部分芳 香酸 （ｖｉｔｏｒｏｖｉｃ， １ ９８６）。 当这 类 干 酪 根 受 热 时 ，如 果 热 力 不 足 以 破 坏 类 脂 物 与 骨 架 的 交联 键 而 使 它 们 获 得 一 定 的能 量 ，其 化 学 活性 恢 复 而 与 有 机 溶 剂 作 用 。 当 用 有 机 溶 剂 进 行 抽 提 时 ，它 们 “溶 解 ” 在 有 机 溶 剂 中 ，其 交 联 的 骨 架 也 一 起 被 “拖 拽 ”出 来 ； 当外 界 供 给 的 能 量 足 以 破 坏 交 联 键
千 酪 根 类 型 编 号 时 代 岩 性
产 地
荇 深 （ｍ ） 。（％ ）
表 １ 热 模 拟 实验 原始 样 品 Ｉ ｌＩＢ 源自ｊｌＩ Ｐ８５０ｌ
Ｐ８５２１
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灰 色泥 岩
灰 黑 色呢 岩
夹 薄 蝽ｌ条 带 黑 色 泥 岩
吉 林 扶 采 油 田 拄 １６５井
ⅡＢ 型
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５ １０ １５ ２０
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～ ５０Ｏ～
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臣 ２ 不 同类 型 干 酪根成 油演 化 模式
以 看 出 ，Ｉ型 和 ＩＩｓ型 干 酪 根 在 ３５０￣Ｃ 时 可 抽 提 物 量 最 大 ，分 别 占原 始 有 机 碳 的 ８６、９１弗和 ２２．８８％ ，ｌｌ１型 千 酪 根 在 ３２５℃ 时 最 大 ，为 ２３．９７簿。
Ｐ８５１１
悟 ．ｏ６６Ｏ ７４．９６ Ｐ８５３１
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Ｐ８ ｌ３ １、｝ ｌ１．｝２ ０ ３４、８０ Ｐ８５３３ １． Ｂ ０．１ ８７６ Ｉ｝．５｝ Ｐ８５５３ １．｝６ Ｏ ０６●８ ３．Ｂ
Ｐ８５１５ １．８ ｌ０．６９０ ｌ６．８７ Ｐ８５３５ Ｚ、１３ ０．０３９２ ３．０４ Ｐ８５５５
Ｐ￥５０５ ｏ．６２ 『０．８ ２Ｉ ２Ｏ、８５ Ｐ８５２５
０．０８２５ ６．｛０ Ｐ８５４５ ０．７１ ０．Ｉ ８０６ １ ０．７
Ｐ ８５２７
０．１６●８ １ ２．７８ Ｐ ８５４７ ０．９５ ０．●０ ２７ ２３．９
Ｐ８５０９ Ｉ．ｏ ５ ３． ｝６ ８６．９１ Ｐ８５２９ １．１ ０ Ｏ．２５５１ ２２．８８ Ｐ８５４９ １．１ ８ ０．２ ３３ １５．Ｏ
期
模 拟温度（℃）
未 加 热
２５ｏ ３ｏｏ ３２５ ３ ５０
袭 存 Ｋ 等 ： 千酪 根 的性 质 对 油气 形成 影 ｊ 勺斛 究
表 ３ 热 模 拟生 油 岩 残 余 有机 碳 含量
ｌ 残余有机碳（％）
４．０９ ４ ．ｏＤ ３．６９
—
０ ．Ｂ２
模拟温度（℃）
Ｉ 残亲有机碳ｆ％）
篷 宝 忙
模 拟温度 ｃ ｃ
图 ３ Ｉ型 千 酪 粮生 成 石 油产 物 的 热演 化
１．气 ２．抽提 物 、３．不 溶 有 机 质
这 与 本 文 实 验 结 果 ３．５５４％ 非 常 吻 合 。 据 此 ，可 以 绘 出 Ｉ型 生 油 岩 加 热 过程 中 有 机 碳 在 产物间 的分 配模式（图 ３）。
（一 ） 不 同 结 构 类 型 千 酪 根 的 最 大 产烃 率 １．千 酪 根 成 油 的 “沥 青 化 一分 异 ”模 式 表 ２、图 ２示 出 了不 同 结构 类 型干 酪 根 在各 模 拟 温 度 下 可 抽 提 物 的 定 量 分 析 结 果 ，可
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一 般 认为 ，Ｉ型陆相 于酪 根最大可 抽提物量 占原始 有机碳 的 ５０ 左 右。本实 验 获得 了 近 ８７％ 的 高 产 率 ， 实 验 结 果 可 信 程 度 如何 ？ 我 们 从 有 机 碳 质 量 平 衡 的 角 度 进 行 了 验
证 。
表 ３列 出 了 Ｉ类 热 模 拟 生 油 岩 抽 提 残 渣 中 残 余有 机 碳 的 定 量 分 析 结 果 。 由 表 可 见 ， 用 于 热 模 拟 实 验 的 Ｉ类 原 始 生 油 岩 样 品 中有 机 碳 含 量 ４、０９簿 ，３５０℃ 模 拟 后 ，抽 提 残 渣 中 残 余 有 机 碳 含 量 为 Ｏ．８ ２面 ，在 此 阶 段 ，有 机 碳的 减 少 为 ：
（４．Ｏ９—０．８２）％ 一 ３．２７％ 由 它 生成 的 可 洽 有 机 质 及 气 态 台 碳 组 分 （如 ＣＯ 、ＣＨ。等 ）应 为 （按 照 经 验 数 据 ： 可 溶 有 机 质 中 含 碳 量 为 ８３ ）：
３．２７％ × （１ｏｏ／８３）一 ３．９３９８％
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