排烃效率计算参数的校正及其应用

闫海洋，李 理

（1. 大庆钻探工程公司地质录井一公司， 黑龙江 大庆 163411；　2. 中国石油集团长城钻探工程有限公司苏里格气田分公司， 辽宁 盘锦124010）



排烃效率计算参数的校正及其应用

闫海洋1，李 理2

（1. 大庆钻探工程公司地质录井一公司， 黑龙江 大庆 163411；2. 中国石油集团长城钻探工程有限公司苏里格气田分公司， 辽宁 盘锦124010）

近年来人们通常利用常规地化资料结合物质平衡法对排烃效率进行计算，但由于岩石热解实验流程的原因导致一部分沸点超过300 ℃的重烃和一部分胶质-沥青质高温热分解产生的烃进入到裂解烃S2中（此两部分记为ΔS2），使得残留烃量（S1）被评价低了，干酪根潜在生烃能力（S2）被评价高了，使得应用校正前的热解参数计算得到的排烃效率比真实值偏高。利用已有的氯仿沥青“A”与族组成数据对热解参数进行校正，结合化学动力学法对松辽盆地J86井青一段泥岩进行了排烃效率计算。结果表明校正前后的排烃效率差别很大，排烃效率计算中参数的校正非常有必要，J86井校正后排烃效率比校正前的低15.7%；且干酪根类型越差，校正前后排烃效率相差的越多，Ⅱ型干酪根热解参数校正前排烃效率比校正后的高69.8%。

排烃效率；原始生烃潜力恢复；S2校正；化学动力学

排烃效率是油气资源评价过程中的重要参数之一，目前人们可以通过建立压实、多项渗流等排烃模型［1，2］，用热模拟实验装置进行烃源岩的生排烃模拟实验［3-5］，或结合靶区地化数据与地质资料来进行分析，计算排烃效率。然而排烃研究涉及的学科面广，且实验室模拟的排烃与地质条件下差异巨大，实验条件的不同：开放体系与半开放体系，低温与高温、有水条件与无水条件、加压与不加压（地静压力、流体压力）、样品粉碎与不粉碎，致使源岩排烃量的计算模型及实验模拟得到的排烃效率各不相同。

近年来人们将源岩的生、排烃机理与物质平衡原理相结合，应用常规地球化学资料对排烃效率进行计算，所需资料较易获得，可应用于任何勘探程度的地区。但由于地化资料中的热解数据中S1、S2并不能完全代表源岩中的残留烃与干酪根残余生烃潜量，使得计算出的生烃量与残留烃量并不准确，对排烃效率的计算有着较大的影响。本文通过对比抽提前后热解参数的方法对源岩热解参数进行了校正，用校正前后的热解参数结合物质平衡法对松辽盆地齐家凹陷 J86井进行了排烃效率的计算与对比，结果显示利用校正前后热解参数计算出的排烃效率相差很大，对热解参数进行校正很有必要。

1　岩石热解数据的校正

自Tissot等20世纪70年代提出“干酪根晚期热降解生烃”理论以来，地化专家们试图建立一种快速简便的实验方法来定量评价干酪根的生烃量，岩石热解技术应运而生。法国石油研究院研制的Rock-Eval II型、VI型热解仪通过对粉碎后岩样进行热解得到残留烃S1、裂解烃S2及Tmax等参数。该热解方法具有经济快捷等特点，在烃源岩定量评价中得到了广泛应用［6-9］。由于热解分析条件所限，裂解烃（S2）量中包含一部分高碳数烃类和胶质、沥青质裂解烃量；用S1来代表岩石中的残留烃，会忽略一部分沸点高于300 ℃的高碳数烃。用校正后的S2值来进行原始生烃潜力评价和生烃量计算，更接近地质实际。

岩石热解技术在烃源岩定性、定量评价领域已得到了广泛应用。但由于实验流程的原因导致一部分沸点超过 300 ℃的重烃和一部分胶质-沥青质高温热分解产生的烃进入到裂解烃S2中（此两部分记为ΔS2），使得残留烃量（S1）被评价低了，干酪根潜在生烃能力（S2）被评价高了。进而会对以上述参数为研究基础的页岩含烃量、有机质类型、烃源岩生烃量、有机质成熟度等评价结果产生影响。本文选取不同埋藏深度样品，首先将样品粉碎，混合均匀，将样品分为两份，一份直接进行热解，另一份先进行氯仿沥青“A”抽提，然后进行热解，将ΔS2（S2-S2抽提后）加在S1上当做残留烃，用S2抽提后当做源岩干酪根剩余残余生烃潜量，来对热解参数进行校正（图1）。

图1　热解参数的烃类组分分布Fig.1 Hydrocarbon component distribution of pyrolysis parameters diagram

图2　（S2-（HC总烃-S1））与抽提后S2相关关系图Fig.2 Original （S2-（HC总烃-S1）） and extractive S2diagram

当没有进行抽提前后热解实验时，用现有的热解数据与氯仿沥青“A”、族组分数据、HC总烃（mg/g岩石）=“A”（%）×10×K饱+芳，（K饱+芳为“A”中饱和烃与芳烃所占比例）数据亦可对 S2进行校正，S2校正后=S2-（（HC总烃-S1））本文用Ro为0.5%～0.7%的18个样品，进行了抽提前后热解、氯仿沥青“A”与族组分分析，如图2可见此方法对于低成熟样品也可以应用。

2　排烃效率的计算

排烃效率（F排）可用排烃量除以生烃量来进行定量计算，如式（1）所示。其中，为烃源岩的原始生烃潜力（mg HC/g 岩石），可由残余生烃潜力进行恢复计算，如式（2）-（6）.其中：式（2）中IH（mg HC/g TOC）为样品现今氢指数，F为生烃转化率， IH0′（mg HC/g TOC）为现今有机质的原始氢指数；式（5）中B0（mg HC/g 岩石）为原生沥青量，ΔS（mg HC/g 岩石）为现今单位有机碳的排烃量；式（6）中1.2为有机质转化为有机碳的系数；式（3）是I0′转化为相对原始有机质丰度H的氢指数。上述参数中生烃转化率F的确定最为关键，本文利用化学动力学法对排烃效率F排进行了计算［10］，计算结果见图3。

图3　J86井生烃转化率剖面图Fig.3 J 86# Hydrocarbon conversion profile

TOC0：原始有机质丰度；

F ：生烃转化率；

B0：原生沥青；

获得了烃源岩的原始生烃潜力，结合现今生烃潜力对J86井青一段泥岩的排烃效率进行了定量计算。由计算结果图4可以看出，使用校正前热解参数计算的平均生烃量为14.5 mg/g，排烃量为13.7 mg/g，排烃效率为94.2%；而使用校正后热解参数计算的平均生烃量为 12.9 mg/g，排烃量为 9.9 mg/g，排烃效率为76.7%。Ⅱ型干酪根热解参数校正前排烃效率平均值为91.3%，校正后排烃效率平均值为21.5%，相差69.8%，可见使用校正后热解参数计算排烃效率是很有必要的。

图4　J86井排烃效率计算地化剖面图Fig.4 J 86# Geochemical profile

3　结 论

（1）岩石热解技术由于实验流程的原因导致一部分沸点超过 300 ℃的重烃和一部分胶质-沥青质高温热分解产生的烃进入到裂解烃S2中，使得残留烃量（S1）被评价低了，干酪根潜在生烃能力（S2）被评价高了，热解参数需要用抽提前后热解的方式来进行校正，在没有抽提前后热解参数实验的情况下，可以用氯仿抽提与热解实验的方法进行代替。

（2）由J86井校正前后排烃效率可以看出，热解参数校正前的排烃效率平均值为94.2%，校正后为76.7%，校正前后排烃效率相差17.5%，且干酪根类型越差，校正前后排烃效率相差越大。利用校正后热解参数对排烃效率进行计算十分必要。

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Calibration and Application of Parameters to Calculate Hydrocarbon Expulsion Efficiency

YAN Hai-yang1，LI Li2
（1. Daqing Drilling Engineering Company Geological Logging No.1 Branch, Heilongjiang Daqing 163411，China；2. Sulige Gas Field Branch of CNPC Great Wall drilling company, Liaoning Panjin 124010，China）

Expulsion efficiency is traditionally calculated by material balancing with standard geochemistry data. However, the original parameter values by rock pyrolysis experiment are inadequate for this way. Two keys neglected in the progress of rock pyrolysis experiment: heavy hydrocarbons with boiling points over 300 ℃, hydrocarbons formed during thermal decomposition of gum asphalt are considered part of S2(marked ΔS2), which reduces the value of S1and increases the value of S2.Thus, expulsion efficiency obtained by primary pyrolysis parameters is higher than true value. In this paper, pyrolysis parameters were calibrated, then the expulsion efficiency of mudstones in Qing Ⅰ Member of J 86# was calculated with the corrected parameters and chemical kinetics. The studies show that the expulsion efficiencies obtained by the corrected parameters and the original ones are significantly different, the calibration of pyrolysis parameters is quite necessary. The data show that the expulsion efficiency of Jin 86# is decreased by 15.7%, and the poorer the kerogen type, the lower the reduction rate (kerogenⅡup to 69.8%).

hydrocarbon expulsion efficiency; the original potential of hydrocarbon generation; S2calibration; chemical kinetics

闫海洋（1986-），男，黑龙江省大庆市人，2006年毕业于东北石油大学地球化学专业，研究方向：从事地质录井工作。E-mail：515164231@qq.com

TQ 018

A

1671-0460（2016）05-0983-03

2016-03-07