浅议生油岩评价比较热解法

2022-09-11

所谓的比较热解法实质上就是通过对采集的生油岩样品进行热解试验, 然后对试验结果进行比较分析, 即对试样中有机的平均值进行比较, 从而判断试样质量的优劣, 并以此为依据对生油岩进行评价的一种方法。借此, 本文就生油岩评价比较热解法展开研究。

一、比较热解法评价生油岩的基本原理

对生油岩进行准确识别对于石油勘探工作而言尤为重要。大量的研究表明, 生油岩生成石油的数量与质量, 不但与生油岩埋藏的时间和受热温度有关, 而且还与生油岩的有机质类型有关。大体上可将有机物的来源划分为两个方面:一方面是湖生或海生的生物, 另一方面是河流从陆地带来的植物、孢子等。由于有机物的来源不同, 从而导致了产生的干酪根类型也不相同。了解并掌握各类有机质的演化过程, 有助于促进其评价分析方法的发展。由于受各方面条件的限制, 以往的干酪根研究方法成本较高, 并且时间也相对较长, 这无法满足石油勘探的需求。为此, 一些专家学者加大了对该方面的研究力度。

自上个世纪60年代开始, 一些专家应用比较热解法对有机质进行研究, 较具代表性的如下:利用低温热解法研究海相与陆相沉积岩的有机质, 并借助气象色谱法对热解之后的产物进行分析, 在当时该研究取得了一定的成果;一些学者在不断地研究中发现, 当温度低于300摄氏度时, 可将沉积岩当中的烃类驱逐出来, 使其挥发成气态;一些学者利用高温对干酪根进行热解处理, 并对由此产生出来的烃类进行研究, 同时还进一步分析了去除无机碳之后的生油岩在400-900摄氏度条件下形成的CO2;有些学者在试验室内利用惰性气体对沉积岩进行程序升温, 经过一系列试验之后发现, 随着岩石样品埋藏深度的不断增大, 低温峰值也会随之增大, 而热解烃类的最大峰值对应的温度也会随之移向更高值。在总结前人的一系列研究成果之后, 法国石油研究院的专家对热解法进行了深入研究, 并在此基础上研制开发出了新的仪器。该方法是以程序升温加热为基础, 并在惰性气体氦气流中对沉积岩中的有机质进行热解, 然后对该过程中生成的烃类和有机CO2进行选择性检测, 并借助红外、质谱等分析手段进行验证。

二、生油岩评价比较热解法研究生油岩的评价内容

目前, 国内外对生油岩评价的方法较多, 大体上可归纳为以下几种:

1. 从有机质的丰度方面进行评价。

具体是以测定有机碳含量、烃含量以及氯仿沥青“A”含量进行确定。

2. 从有机质的类型方面进行评价。

具体是指以干酪根在显微镜下的光学研究为基础, 干酪根的H/C和O/C以及饱和烃与芳香烃的比值等进行确定。

3. 从有机质的成熟度进行方面评价。

一般是以烃类或是有机碳, 正构烷烃的分布以及干酪根的颜色等进行测定。

随着近些年来科学技术水平的不断发展和完善, 推动了测试仪器的发展, 与此同时, 开发出了以色谱+质谱+计算机几种技术联合应用研究生油岩评价范畴的方法。然而必须指出的一点是, 这些方法都只能从单一的层面上对生油岩的某个方面进行评价, 并没有一种方法能够对生油岩进行全面系统地评价, 换言之, 这些评价方法只能对生油岩进行定性, 但却并不能进行定量。大量的研究表明, 生油岩的优劣主要取决于形成生油岩的先驱物质本身的化学组分和地质条件。通常情况下, 在有机物演变成干酪根并产生烃类的过程中, 氢会逐步降低, 这就造成了C/H进一步增大。而干酪根产生油气的量除了会受到温度的影响之外, 还与其原始的C/H有关。由此可知, 对干酪根的C、H、O进行测定也能找出其有机物的来源。

比较热解法在生油岩评价中的应用

1.试验样品采集。本次试验分别从某探井内的7个层段采集了80块生油岩样品, 采样深度为5792.70-6205.00m, 平均每隔1.02采集一块岩石样品。

2.试验流程。先将岩石样品置于活塞顶端加热90摄氏度的氦气中进行吹洗, 时间为2min, 然后岩石样品中小于C7的轻烃吹入到氢离子火焰鉴定器当中, 由此获得天然气峰 (S0) ;岩石样品被顶入到热解炉当中, 并在炉内温度为300摄氏度的条件下热解3min, 随后对可溶烃 (S1) 进行测定;再将热解炉从300摄氏度程序升温至600摄氏度, 并对热解烃 (S2) 进行测定;经过热解之后岩石样品由机械手转入到氧化炉当中, 并向炉内通入空气, 使其在600摄氏度的条件下恒温5min, 最后将岩石样品的残余碳燃烧成CO2, 利用热导鉴定器对二氧化碳峰进行鉴定。

3.结果对比分析。热解分析结果如表1所示。

通过对表1中所得的分析结果进行对比可得出如下结论:1层、4层、5层的有机碳平均值要明显大于3层、6层和7层, 其中6层的有机碳平均值最低。这表明, 该探井1层、4层、5层的生油岩质量较好。

结论

总而言之, 比较热解法是目前生油岩评价过程中较为有效的一种方法, 其不但具有试验步骤简单、容易操作、速度快、时间短等特点, 而且通过试验结果的对比分析, 还能够准确判断出生油岩的具体情况, 这为生油岩的评价提供了可靠依据。在未来一段时期, 应当加大对该方法的研究力度, 并在现有的基础上进行不断改进和完善, 使该方法可以更好地为生油岩评价服务。

摘要：生油岩又被称之为烃源岩, 具体是指富含有机质且能够大量生成油气与排出油气的岩石。这类岩石中所富含的主要有机质为干酪根, 由此类岩石所构成的地层称之为烃源层。对生油岩进行评价, 能够为石油勘探提供相关的参考资料。比较热解法是目前生油岩评价中应用较为广泛的方法之一。基于此点, 本文就生油岩评价比较热解法进行浅谈。

关键词：生油岩,评价,热解法