从生烃角度分析排烃效率的影响因素

张文华 薛海涛 田善思 等

摘 要：烃源岩生烃对排烃效率有着重要的影响，其影响因素主要可以分为有机质的丰度、有机质的类型、有机质的成熟度三个方面。通过研究松辽盆地北部齐家古龙凹陷青山口组各类型有机质的原始生烃潜力，并计算古12井和英16井的排烃效率，分析其有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度对排烃效率的影响，得出以下结论：有机质丰度越好，排烃效率越高，当TOC>2%时，排烃效率变化不明显；有机质类型越好，排烃效率越高；有机质成熟度越高，排烃效率越高。

关 键 词：有机质丰度；有机质类型；有机质成熟度；排烃效率

中图分类号：TQ 028 文献标识码： A 文章编号： 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

排烃效率对于常规和非常规油气的勘探都有重要的指导作用，排烃效率对于定量评价烃源岩，相对准确地计算油气资源量，动态地分析油气的运聚过程及其与圈闭形成时期的匹配关系，进而预测油气的分布规律都有重要的理论和实践意义。烃源岩的排烃效率是受烃源岩的生烃量及其自身的残烃量控制的。烃源岩的生烃量则受有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度的影响，烃源岩的残烃量不仅受上述三种因素的影响，还受烃源岩自身的性质（岩性、孔隙度、渗透率等）的影响[1，2]。本文主要研究有机质丰度、类型和成熟度对排烃效率的影响。

松辽盆地青山口组是该盆地主要的烃源岩层，烃源岩厚度大，成熟度从低熟到高成熟阶广泛分布，有机质类型也涵盖了不同的类型，TOC变化也大，有利于对研究烃源岩内部因素对排烃效率的影响。通过获得的齐家古龙青山口组样点的热解数据、有机质丰度和成熟度数据，总结不同有机质类型的原始生烃潜力。选取数据点多的古12井和英16井，利用生烃潜力法计算排烃效率，寻找有机质类型、丰度、成熟度对排烃效率的影响。

1 排烃效率计算

本次实验应用生烃潜力法计算排烃效率[3]，生烃潜力法基于排烃门限的概念[4]，以物质平衡原理为理论基础，在资料的搜集和处理过程中都比较简便易得，并且适用于单井的排烃效率计算。收集松辽盆地北部青山口组的热解数据资料，建立不同类型有机质的生烃潜力指数剖面（S1+S2）/TOC，如图1。从图中可以确定各类型的有机质排烃门限，既生烃潜力指数在演化过程中开始减小时所处的埋深条件，此时的生烃潜力指数为原始生烃潜力指数。从图中可以看出Ⅰ型干酪根的原始生烃潜力为750 mg/g TOC，Ⅱ1型为600 mg/g TOC，Ⅱ2型为350 mg/g TOC，Ⅲ型为100 mg/g TOC。

从实验数据较多的井中选取英16井和古12井计算各自的排烃效率，原始生烃潜力指数与残余生烃潜力指数（S1+S2）/TOC的差就为单位有机碳排出的烃量。单位有机碳排出的烃量加上残留烃量就是生烃量，两者的比值即为排烃效率，结果如表1。

表1 古12井和英16井排烃效率计算结果

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

井号 深度/m 层位 HI类型 TOC，% S1/（mg·g-1） S2/（mg·g-1） Ro，% 原始生烃潜力/（mg·g-1） TOC 生烃量/（mg·g-1）

TOC 排烃量

/（mg·g-1）

TOC 排烃效率，%

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

图1 松辽盆地齐家古龙青山口组

各种类型有机质的原始生烃潜力图版

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

2 各因素对排烃效率的影响

2.1 有机质丰度对排烃效率的影响

理论上岩石中有机质丰度越高，生烃量大，有机纳米孔隙容留烃比排出的烃少很多，排烃效率增大。实际按照以上的计算结果，绘制古12井和英16井有机质丰度（TOC）与排烃效率的关系散点图，如图2、3所示，古12井和英16井的排烃效率随着其有机质丰度的增加而增大，表明实际中有机质丰度越高，烃类就越容易排出。同时，在TOC大于2%后，能够看到排烃效率变化不是很明显。

2.2 有机质类型对排烃效率的影响

由于不同类型有机质来源、组成有很大差别，不同有机质的成烃潜力，成烃期次，成烃产物也不一样。目前国内外对干酪根类型的划分有很多种方法[5，6]，本次主要根据本次研究使用IH-Tmax图版来划分有机质类型，把有机质类型主要分为四类：Ⅰ型，Ⅱ1型，Ⅱ2型，Ⅲ型。有机质类型不同，生烃能力不一样，什么时候生烃以及生成的产物都有差异，对排烃效率影响也不一样，不同有机质类型对排烃效率有着很大的影响。古12井中Ⅱ2型的排烃效率比Ⅲ型的高，但是由于有机质丰度（TOC）差别很大，不排除只受有机质丰度的影响；但是从英16井中可以明显的看出在有机质丰度相近的情况下，有机质类型越好的，排烃效率就越高。如图4、5。

图2 古12井TOC与排烃效率关系散点图

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

图3 英16井TOC与排烃效率关系散点图

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

2.3 有机质成熟度对排烃效率的影响

有机质成熟度直接影响着有机质的生烃量和生烃门限，同时对生成产物也有影响，直接影响着原油的密度粘度等，对产物成分也有影响，低熟与成熟阶段主要产油，高成熟阶段主要产气及油裂解成气，气比油更容易排出。从古12井成熟度（Ro）与排烃效率的关系散点图可以看出（图6），成熟度越高，排烃效率越大。从图7可以看出，英16井成熟度与排烃效率的关系不是很明显，但是不同类型的有机质的成熟度和排烃效率的关系就很明显，即就单一的成熟度影响因素来说，成熟度越高，排烃

图4 古12井不同类型有机质TOC与排烃效率关系散点图

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

图5 英16井不同类型有机质TOC与排烃效率关系散点图

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

图6 古12井成熟度（Ro）与排烃效率关系散点图

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

图7 英16井成熟度（Ro）与排烃效率关系散点图

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

图8 英16井Ⅰ型有机质成熟度

（Ro）与排烃效率关系散点图

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

图9 英16井Ⅱ1型有机质成熟度

（Ro）与排烃效率关系散点图

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

效率越大，如图8、9。同时也说明从生烃角度对排烃效率的影响是各影响因素共同作用的结果。

3 结 论

本文利用生烃潜力法计算古12和英16井的排烃效率，并剖析了有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度对排烃效率的影响，得出三点结论：

（1）当TOC<2%时，排烃效率随有机质丰度的增大而增高，当TOC>2%时，变化不明显；

（2）在有机质丰度和成熟度相似的情况下，有机质类型越好，排烃效率越高；

（3）相同类型有机质的成熟度越高，排烃效率越高。

参考文献：

[1]陈中红，刘伟.控制东营凹陷烃源岩排烃的几个关键因素 [J].华南理工大学学报（自然科学版），2007，22（6）：40-43.

[2]张晓宇，梁卫.油气初次运移的控制因素与排烃效率[J].江汉石油学院学报.1993，15（2）：23-26.

[3]祝厚勤，刘平兰，庞雄奇，等.生烃潜力法研究烃源岩排烃特征的原理及应用[J].中国石油勘探，2008（3）：5-9+8.

[4]庞雄奇.排烃门限控油气理论与应用[M].北京：石油工业出版社，1995：1-297.

[5]马中振，庞雄奇，孙俊科，等.生烃潜力法在排烃研究中应注意的几个问题[J].西南石油大学学报（自然科学版），2009，31（1）：14-18+182.

[6]Price L C. Aqueous Solubility of Petroleum as Applied to Its Origin and Primary Migration[J]. AAPG Bulletin， 1976， 60（2）： 213-244.