鲕状云岩“碳”定量测试技术研究及应用

李岩 罗静 朱遂珲 赵佳男

摘      要： 以普光PG-T、PG-S井鲕状云岩为研究对象，检测其“碳”质量分数，从而定量描述焦质烃质量分数，判断储层类型;同时基于稳定碳元素守恒机理，以储层“碳”数据为桥梁，计算古构造烷烃气总量，分析古构造石油及油热解生气潜力。结果表明：储层鲕状云岩“碳”质量分数0.43%、0.36%、0.22%分别对应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型储层;普光构造鲕状云岩储层原油总量达到5.22亿t，古原油热解生成的烷烃气总量为3 722.5亿m3，截至目前，普光气田已探明的天然气地质储量为3 600亿m3，与目前的开采实际情况一致，实现了储层类型及烷烃气潜力定量化、动态化的评价。分析认为，单独依靠古石油热解产生的天然气量不能导致普光气藏的出现，下二叠龙潭组烃源岩对普光气田有着一定的贡献。

关  键  词：鲕状云岩;烷烃气;测试;守恒原理

中图分类号：TE122.2        文献标识码： A      文章编号： 1671-0460（2020）11-2540-04

Research and Application of "Carbon" Quantitative

Measurement Technology for Oolitic Dolomite

LI Yan1 ，LUO Jing2 ，ZHU Sui-hui2 ， ZHAO Jia-nan1

（1. Northeast Petroleum University， Daqing 163318， China;

2. Northwest Sichuan Gas Field of PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company， Mianyang 621700， China）

Abstract： Taking the oolitic dolomites of PG-T and PG-S wells in Puguang area as research objects， their "carbon" contents were detected so as to quantitatively describe the content of coke hydrocarbon and judge the type of reservoirs.At the same time， based on the mechanism of stable carbon element conservation， taking the "carbon" data of reservoir as a bridge， the total amount of alkane gas in the paleostructure was calculated， and the potential of gas production through paleostructure oil and oil pyrolysis was analyzed. The results show that the "carbon" contents in the oolitic dolomite of the reservoir are 0.43%， 0.36% and 0.22%，respectively， corresponding to type I， II and III reservoirs; the total crude oil of oolitic dolomite reservoir in Puguang structure reaches 522 Mt， and the total amount of alkane gas generated by pyrolysis of ancient crude oil is 372.25 billion m3. Up to now， the proved geological reserves of natural gas in Puguang gas field is 360 billion m3， which is consistent with the current actual situation of exploitation. The analysis shows that the natural gas produced by pyrolysis of paleooil alone cannot lead to the appearance of Puguang gas reservoir， and the source rock of the lower Permian Longtan formation has a certain contribution to Puguang gas field.

Key words： Organic carbon; Carbonate; Natural gas; Potential analysis

自從四川发现天然气资源以来，开展了大量的工作，陆续发现了普光、毛坝、渡口河等天然气藏，展现了良好的应用前景。为了进一步评估油气资源，以及发现更大的天然气藏，需要进一步明确成藏条件、成藏主控因素、判断气源及搞清沉积环境（图1）。

在普光构造鲕状云岩储层中的固体沥青是石油经过后期一系列物理和化学的改造作用而生成的物质，按其产生机理可分为3种：热演化成因沥青、氧化沥青（生物降解）和脱沥青（气侵、水洗）[1-2]。川东北长兴-飞仙关组礁滩储层沥青的甾萜类生物标志物分布正常，且沥青质量分数与单井日产气量之间表现出较好的正相关，这为沥青的热解成因提供了佐证[3-4]。目前常用的固体沥青测量方法为基于有机溶剂的抽提+显微镜下的观测，但是抽提时有很多沥青成分无法溶解在溶剂中，导致存在较大的误差，而且针对如何评价构造中的石油量及油热解生气量依然缺少有效的手段。

本文以普光气田鲕状云岩储层为研究目标，通过大量岩芯样品，检测储层内部有机“碳”数值，用它来定量描述固体沥青，判断储层类型，分析成藏条件;同时基于稳定碳元素守恒机理，以储层沥青“碳”数据为桥梁，分析古构造石油及油热解生气潜力，为下一步四川盆地勘探有利圈闭提供借鉴和依据。

1  储层“碳”检测

普光构造长兴组、飞仙关组储层中“碳”的饱有量与沥青有着密切的联系，鲕状云岩样品中沥青质量分数越高，所分析的“碳”值就越大。根据固体沥青中碳元素的比例介于55%～65%之间，计算出岩芯样品中沥青的质量。

选取PG-T井飞仙关组和PG-S井长兴组岩芯，以2 m左右为间距，总数为94块，检测岩芯“碳”值，分析结果列于图2。长兴组、飞仙关组的“碳”检测值分别为0.18%和0.28%，反映长兴组沥青丰度不如飞仙关组大，与前人[5-6]采用显微镜下计量的沥青结果相比，本次分析的沥青值略小，综合认为镜下检测误差大，而本文所采用的方法具有速度快、精度高的优势。

通过有机碳来定量评价沥青质量分数可以给石油其他领域提供一定的借鉴。例如页岩油和页岩气的潜力评估，可以通过有机碳定量检测来描述油气规模，评估开采的经济效益。

除了普光气田，其周边的气藏也存在着较多的固体沥青，如铁山坡、渡口河、罗家寨飞仙关组中的平均沥青丰度值分别为0.49%、0.55%、0.59%，普光的沥青丰度为0.28%，低于其他3个气田，这同前人[7]的研究认识相同，原因是下志留统生油岩步入生油主峰期时，普光位于构造低点处，此时烃源岩排出的油气优势运聚至铁山坡、渡口河等高构造部位，导致它充注的更多，因此现今普光构造的沥青质量分数远低于其他3个气田。

2  储层“碳”与储集性能

图3为结合PG-T、PG-S井长兴-飞仙关组岩芯不同类型储层的“碳”分布直方图，图中反映了储层类型与有机碳的对应关系，优质的储层有机碳质量分数高，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类碳酸盐层有机碳值为0.43%、0.36%和0.22%，显示了可通过储层有机碳值判断储层的沉积环境及类型。

图4为飞仙关组岩芯实际照片，可见鲕状云岩孔洞里布满了黑色的沥青，分析其内部成因机制认为，储层发育受沉积环境的制约，好的储层有利于油气的大量进入，而油气及有机酸的进入又可进一步使储层发生后期溶蚀作用，使储层的储集性能得到进一步的改善，二者本身是互相促进的。因此，通过有机碳可以指示储层的发育带，为后续的勘探开发优势区域提供指导。

3  古石油及油热解生气量

普光构造主要烃源岩为二叠统龙潭组和志留系泥岩，其发育海陆过渡相烃源岩，主要由碳酸盐岩和煤系（主要有碳质泥岩和暗色泥岩）组成。碳酸盐岩厚度大于120 m，有机碳质量分数较低，难以作为有效烃源岩。而碳质泥岩和暗色泥岩的厚度在  20～140 m左右（图5、图6），有机碳质量分数3%以上，部分有机碳质量分数高达8%以上;而且龙潭组泥岩在宣汉-开县一带厚度最大，达到60 m以上，生烃潜力巨大;通南巴地区泥岩在30 m左右，因此具备较好的生油气物质基础。

通过储层有机碳的定量分析可动态分析天然气的潜力。随着温度升高，普光构造石油的演化为甲烷和固体沥青，而稳定碳元素和氢元素在演化过程中处于守恒[9-10]。

设构造单位面积石油质量为X0，单位面积古石油热解形成的甲烷量为XG，目前单位面积有机碳质量分数为TOC沥青，各个深度位置处的沥青有机碳量  TOC沥青i。

列方程：

〖TOC〗_沥青=∑?〖TOC〗_沥青i =〖10〗^3··∑?〖（1-Φ_i ） H_i 〗（〖Toc〗_i-0.1）。

式中： —岩石密度，值为2.6 g·cm-3;

Toci —鲕状云岩碳质量，%;

Hi —沥青厚度，m;

Φi —储层各个深度段对应的岩层孔隙度，普光构造

面积  49.8 km2。

表1为根据上式得到的结果，可见普光构造长兴-飞仙关组古石油总量为5.22亿t，古石油热解产生的天然气储量达3 722.5亿m3。截至目前，普光气田已探明的天然气地质储量为3 600×108 m3。

虽然古油藏热解产生天然气是在已有的构造圈团中发生，其上部的嘉陵江组和雷口坡组区域性膏盐岩盖层已具备良好的封盖条件，再加上普光构造整体运行平稳，因此所热解生成的天然气损失较少。

但是单独依靠古石油热解产生的天然气量不能导致普光气藏的出现，综合前人的研究成果，分析认为下二叠龙潭组烃源岩对普光气田有着一定的贡献[1]。

4  结 论

1）川东北长兴-飞仙关组礁滩储层沥青的甾萜类生物标志物分布正常，沥青质量分数与单井日产气量之间表现出较好的正相关，佐证了普光构造鲕状云岩储层中的固体沥青为热演化成因沥青。

2）通过分析鲕状云岩储层“碳”质量分数，可有效计量、评价固体沥青的质量分数，并能间接反映普光气藏储层的发育类型，有效解决了目前常规方法无法准确计量沥青的不足，该方法简单快捷，适于推广应用。

3）利用鲕状云岩“碳”的测量，根据碳元素守恒原理，形成了普光气藏天然气潜力分析方法，该方法算出的天然气总量与目前的开发实际现状一致，真正实现了定量化、动态化的评價，同时有利于气源的判别。

4）普光气田、铁山坡、渡口河、罗家寨飞仙关组中的平均有机碳分别为0.28%、0.49%、0.55%、0.59%，普光的沥青丰度为低于其他3个气田，下志留统生油岩步入生油主峰期时，普光位于构造低点处，此时烃源岩排出的油气优势运聚至铁山坡、渡口河等高构造部位，导致它们充注的更多。

参考文献：

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