潘銀華，黎茂穩(wěn)，孫永革，李志明，李璐赟，廖玉宏

(1.浙江大學(xué) 地球科學(xué)系，杭州 310027；2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126； 3.頁巖油氣富集機(jī)理和有效開發(fā)國家重點實驗室，江蘇 無錫 214126；4.中國科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國家重點實驗室，廣州 510640；5.中國地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院，武漢 430074)

隨著常規(guī)石油資源的不斷消耗，非常規(guī)油氣資源愈來愈受到重視，并逐漸成為當(dāng)今油氣勘探領(lǐng)域的熱點。從地質(zhì)特征上看，頁巖油主要以自生自儲、原位或近源成藏為主，賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖層段及其夾層內(nèi)，在成熟富有機(jī)質(zhì)泥頁巖區(qū)大面積連續(xù)分布、局部富集。頁巖油主要形成于有機(jī)質(zhì)演化的生油窗內(nèi)(即液態(tài)烴生成階段)。江漢盆地潛江凹陷發(fā)育多個含鹽韻律層，為鹽巖層與鹽間層頻繁交互沉積，其中鹽間地層屬于較好的生油層，其生成的油氣由于上下鹽巖的有效封堵，從而形成自生自儲的鹽間泥質(zhì)白云巖油藏[1-4]。根據(jù)以往的油氣勘探認(rèn)識，鹽間頁巖油主要發(fā)育在物源供給不充分時期的云質(zhì)頁巖中，具有層多、分布廣的特點；其烴源條件具有有機(jī)質(zhì)豐度高、母質(zhì)類型好、產(chǎn)油率高和生烴潛力大等特點[5-7]。其中，潛江組潛三段頁巖含有較高含量的脆性礦物，有利于在外界壓力下產(chǎn)生微裂縫，是潛江組鹽間頁巖最有利的勘探層段[6,8]。但由于鹽間頁巖儲集空間復(fù)雜多變，以及頁巖油流體在頁巖中的流動規(guī)律認(rèn)識不清等諸多問題，目前對鹽間頁巖油資源的勘探開發(fā)程度仍有限。因此，研究鹽間頁巖油形成演化及賦存機(jī)理對于鹽間頁巖油資源評價和勘探開發(fā)顯得尤為重要。

人工熟化烴源巖方法常用于研究自然系統(tǒng)中不同條件(如溫度、時間、壓力、水的存在和源巖礦物組成等)對烴源巖生排烴及其生成油氣的組成的影響，還可用于確定沉積盆地的生烴史及生烴強(qiáng)度等[9]。但不同的熱模擬條件下(如開放系統(tǒng)或封閉系統(tǒng)，加水或無水，恒溫或非恒溫等)所觀測到的實驗結(jié)果均有明顯的差異。例如，開放體系和封閉體系熱模擬條件下生烴量雖然接近，但兩者在生烴產(chǎn)物組成上卻有很大區(qū)別，開放體系下的液態(tài)烴產(chǎn)物含有更多的極性組分，而封閉體系下的液態(tài)烴產(chǎn)物更接近于油藏原油[10-11]。此外，熱模擬實驗中水的存在能夠為油氣的生成提供氫源且能促進(jìn)排烴過程[12]。

地層孔隙熱壓生排烴模擬實驗是研究烴源巖熱演化機(jī)理、油氣資源評價和油氣源對比等的重要手段之一[13-14]。以往的模擬實驗技術(shù)主要強(qiáng)調(diào)溫度、壓力和時間，而忽視了地層流體壓力、生烴空間和高溫高壓地層水等因素對烴源巖生排烴過程的影響。例如，常規(guī)高壓釜模擬通常是在比樣品孔隙空間大得多的反應(yīng)空間以及高溫高壓條件下進(jìn)行的。而地層孔隙熱壓生排烴模擬屬于可控生排烴體系，可根據(jù)實驗需要來設(shè)定多種實驗條件，如實驗溫度和時間、施加的靜巖壓力、地層流體壓力、排烴方式及排烴壓力等[14]。相比以往的模擬實驗技術(shù)，它可同時考慮烴源巖樣品的原始孔隙、生烴空間以及與地質(zhì)條件相近的地層流體壓力和上覆靜巖壓力等多種因素，來模擬烴源巖的生排烴過程。由于鹽間云質(zhì)頁巖層系屬于相對封閉的頁巖油系統(tǒng)，地層孔隙熱壓生排烴模擬實驗可以更有效地模擬地質(zhì)條件下鹽間云質(zhì)頁巖的生排烴過程。然而，有關(guān)鹽間云質(zhì)頁巖的地層孔隙熱壓生排烴模擬實驗研究工作目前尚未見有報道。為此，本研究對潛江凹陷潛三段的一個未熟的云質(zhì)頁巖烴源巖樣品開展地層孔隙熱壓生排烴模擬實驗，研究了云質(zhì)頁巖在成熟階段(主要是生油窗)的生排烴行為以及排出烴組成隨熱成熟度的變化。本研究旨為深入了解潛江凹陷鹽間云質(zhì)頁巖層系中頁巖油形成演化、評價鹽間頁巖油資源提供理論支持。

1 樣品與實驗

1.1 樣品

樣品采自江漢盆地潛江凹陷潛江組潛三段地層，為其中一個含鹽韻律層的鹽間層巖心樣品，巖性為云質(zhì)頁巖，基本地球化學(xué)特征見表1。其中，該烴源巖原始樣品的總有機(jī)碳含量為2.97%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型；實測的鏡質(zhì)體反射率(Ro)約為0.4%(可測點少)。結(jié)合巖石熱解Tmax和產(chǎn)率指數(shù)(IP)，顯示該樣品處于未熟階段。王芙蓉等[8]對潛江組鹽間頁巖油的有機(jī)質(zhì)特征研究結(jié)果顯示，潛三段烴源巖樣品的TOC主體分布在1.0%～4.0%，平均為2.53%；有機(jī)質(zhì)以腐泥型和腐殖腐泥型為主，且總體處于低熟—中等成熟階段。因此，本研究所選取的烴源巖樣品在研究區(qū)烴源特征上具有代表性。

1.2 熱壓生排烴模擬實驗

模擬實驗儀器為中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所研制的地層孔隙熱壓生排烴模擬實驗儀。實驗具體流程包括制樣裝樣、加溫加壓模擬以及產(chǎn)物收集和定量等[13-14]?？紤]到烴源巖的非均質(zhì)性，同時盡可能保持烴源巖樣品的有機(jī)質(zhì)賦存方式、孔隙結(jié)構(gòu)與組成特征等，將樣品搗碎至20目左右，充分混合均勻，每組模擬溫壓點取一小份烴源巖樣品(約100 g)。在裝卸樣品臺上用約5 MPa的上覆靜巖壓力(相當(dāng)于200～300 m埋深)壓制成直徑為35 mm的小圓柱體巖心(孔隙度約20%左右)。

表1 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖熱壓生排烴模擬實驗的原始樣品的基本地球化學(xué)特征

注：Ip=S1/(S1+S2)。

將巖心樣品置入反應(yīng)釜后，進(jìn)行試漏和注水，按照設(shè)定的靜巖壓力進(jìn)行壓實，并以升溫速率1 ℃/min升至設(shè)定的溫度，達(dá)到設(shè)定溫度后恒溫48 h。本研究共設(shè)定了10組溫壓條件下生排烴模擬實驗，實驗條件如表2所示。生烴產(chǎn)物收集包括生成氣、排出油、殘留油和固樣殘渣。當(dāng)反應(yīng)釜溫度降到150 ℃時，打開排烴閥門收集生排烴系統(tǒng)中的油氣水混合物，將分離的氣體產(chǎn)物作為生成氣；烴源巖排到高壓釜內(nèi)壁與樣品室之間的空隙和連接管道內(nèi)空間的油以及油氣水混合物分離后的油一同合并為排出油；模擬實驗后賦存在模擬實驗殘渣中的油，使用氯仿索氏抽提后獲得的抽提物為殘留油。其中，排出油和殘留油之和即生成油，生成油和烴氣之和即總烴。

1.3 生烴產(chǎn)物分析

將生成氣體使用計量管定量后，使用氣相色譜儀分析氣體組成和含量。排出油進(jìn)行沉淀瀝青質(zhì)后，在氧化鋁—硅膠層析柱上使用正己烷、二氯甲烷∶正己烷(3∶1，v/v)、二氯甲烷∶甲醇(2∶1，v/v)依次洗脫飽和烴、芳烴和膠質(zhì)組分。模擬實驗后的固體殘渣取部分做巖石熱解分析，分析儀器為Rock-Eval 6型巖石熱解儀[15]；殘渣的鏡質(zhì)體反射率使用Easy%Ro法進(jìn)行計算。

表3展示了不同模擬溫度點固體殘渣的全巖熱解參數(shù)。隨溫度的增加，有機(jī)碳含量(TOC)、石油潛力(S2)和氫指數(shù)(IH)逐漸降低，而氧指數(shù)(IO)和Tmax逐漸增加，代表了烴源巖逐漸生烴的過程。通過Easy%Ro法計算的殘渣鏡質(zhì)體反射率范圍為0.50%～1.37%，涵蓋了整個生油窗階段。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同熱壓模擬實驗生烴產(chǎn)率的變化

不同熱壓模擬實驗條件下的生烴產(chǎn)物，包括殘留油、排出油和烴氣的含量對原始樣品總有機(jī)碳含量(2.97%)分別進(jìn)行歸一化后獲得的產(chǎn)率如表4所示。圖1也展示了生烴產(chǎn)率隨EasyRo的變化趨勢。隨著模擬溫度的增加，EasyRo在0.50%～1.37%之間，且在1.0%～1.3%之間達(dá)到生油高峰，總生油產(chǎn)率由61.61 mg/g逐漸增加至258.57 mg/g(圖1a)。在模擬溫度為260～330 ℃(EasyRo=0.50%～0.85%)時，殘留油產(chǎn)率逐漸增加至最大值(134.07 mg/g)，而排出油和烴氣產(chǎn)率緩慢增加(表4，圖1b)，說明干酪根不斷發(fā)生熱降解并以生成瀝青為主；在模擬溫度大于330 ℃(EasyRo> 0.85%)，殘留油產(chǎn)率逐漸下降，而排出油和烴氣產(chǎn)率持續(xù)增加，尤以排出油產(chǎn)率增加最為顯著，說明生油階段主要與殘留油發(fā)生熱降解有關(guān)；在模擬溫度在360 ℃左右時，排出油產(chǎn)率達(dá)到其最大值(226.18 mg/g)。殘留油產(chǎn)率和排出油產(chǎn)率的變化趨勢與SPIGOLON等[9]的加水熱解模擬實驗結(jié)果基本一致。在模擬溫度為380 ℃時，排出油產(chǎn)率稍有下降，烴氣產(chǎn)率由360 ℃時的39.51 mg/g迅速增加至77.72 mg/g。烴氣產(chǎn)率的快速增加部分與生成的油發(fā)生熱裂解有關(guān)，同時也有來自干酪根裂解氣的貢獻(xiàn)，這說明烴源巖有機(jī)質(zhì)演化階段已由生油階段逐漸過渡到生濕氣階段。

表2 江漢盆地潛江凹陷鹽間云質(zhì)頁巖的熱壓生排烴模擬實驗條件

注:熱壓生排烴模擬實驗條件中，埋深、流體壓力和上覆地層壓力均根據(jù)研究區(qū)埋藏演化史而設(shè)定。巖石密度取每100 m埋深增約0.006 6 g/cm3；上覆地層壓力根據(jù)公式P=ρ·g·h計算獲得，其中h為埋深，ρ為對應(yīng)埋深的上覆地層巖石密度，g為重力加速度；地層流體壓力取1.5倍的靜水壓力值。

表3 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖不同熱壓生排烴模擬實驗固樣殘渣的全巖熱解參數(shù)

注:S2轉(zhuǎn)化率(%) = [(S2原始-S2殘余)/S2原始] × 100，其中，S2原始取260 ℃時的S2值，即4.87 mg/g。

表4 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖不同熱壓模擬實驗生烴產(chǎn)物產(chǎn)率及轉(zhuǎn)化率

注:總生烴量= (殘留油+排出油+烴氣)；總生油量= (殘留油+排出油)；總排烴量= (排出油+烴氣)；轉(zhuǎn)化率(%)= (各溫度點的總排烴量/最大總排烴量)×100，其中，最大總排烴量為298.75 mg/g。

在生瀝青階段，排出油和烴氣均緩慢增加(圖1b)，這可能是伴隨干酪根裂解形成瀝青(即殘留油)的同時，瀝青也裂解形成了小部分具相態(tài)分異的原油和烴氣并排出烴源巖體系。烴源巖在生烴的同時也不斷地排烴，但生成烴首先要滿足有機(jī)質(zhì)本身和礦物顆粒表面的吸附后才會開始大量排烴[16]。當(dāng)殘留油達(dá)到最大產(chǎn)率時，有機(jī)質(zhì)和礦物顆粒表面的吸附烴不再增加，排烴作用增強(qiáng)，因此排出油產(chǎn)率快速增長。在排出油產(chǎn)率達(dá)到最大值時(取360 ℃溫度點的產(chǎn)率)，殘留油產(chǎn)率為32.39 mg/g，占?xì)埩粲妥畲螽a(chǎn)率(134.07 mg/g)的24.2%，這部分殘留油被認(rèn)為在更高有機(jī)質(zhì)演化階段仍對形成液態(tài)烴(凝析油)和原生氣有貢獻(xiàn)[9]；而在排出油最大產(chǎn)率點上，烴氣產(chǎn)率僅占總排烴量的14.9%，但在380 ℃時烴氣產(chǎn)率已占總排烴量的26.0%，說明在生濕氣階段烴氣產(chǎn)率的迅速增加除了與干酪根的裂解有關(guān)外，還與生成的油發(fā)生熱裂解有關(guān)。此外，排出油最大產(chǎn)率點與生油高峰十分接近，說明烴源巖生排烴過程是邊生邊排的過程。研究表明有機(jī)質(zhì)生油過程為“干酪根→瀝青→原油”分兩步的轉(zhuǎn)化過程[17-18]。LEWAN[19]也認(rèn)為殘留油和排出油兩者之間存在“前驅(qū)體—產(chǎn)物”關(guān)系。本研究中熱壓模擬實驗生烴產(chǎn)率的定量結(jié)果同樣也反映了這樣的過程。然而，根據(jù)物質(zhì)平衡計算，排出油最大產(chǎn)率明顯要高于殘留油最大產(chǎn)率(圖1b)，這可能說明了干酪根向瀝青轉(zhuǎn)化與瀝青向原油轉(zhuǎn)化這兩個過程是同時進(jìn)行的，且這兩個過程的轉(zhuǎn)化程度在不同成熟階段存在差異。此外，由于本研究采用氯仿索氏抽提來獲取殘留油，具有揮發(fā)性的C15-烴類的虧損也有可能是造成排出油最大產(chǎn)率高于殘留油最大產(chǎn)率的原因之一。

圖1 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖 不同熱壓模擬實驗生烴產(chǎn)物產(chǎn)率隨EasyRo的變化

由熱壓模擬實驗獲得的成烴演化趨勢與TISSOT和WELTE[20]提出的干酪根熱降解生烴演化模式基本吻合。TISSOT模式[20]認(rèn)為有機(jī)質(zhì)成熟階段(即熱催化生油氣階段)和高成熟階段(即熱裂解生濕氣階段)所對應(yīng)的Ro分別為0.7%～1.3%和1.3%～2.0%，而生油高峰所對應(yīng)的Ro在1.0%左右。本研究中云質(zhì)頁巖烴源巖的生油高峰對應(yīng)EasyRo值在1.0%～1.3%，而進(jìn)入生濕氣階段對應(yīng)的EasyRo> 1.3%。蒲秀剛等[2]對潛江凹陷潛江組鹽間段的成烴演化特征研究也表明，該地區(qū)在Ro≈1.02%時達(dá)到生油高峰。因此，本研究的熱壓生排烴模擬實驗在一定程度上能夠反映研究區(qū)地質(zhì)條件下烴源巖的生排烴過程。

2.2 EasyRo和轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

轉(zhuǎn)化率(TR)常用來表示有機(jī)質(zhì)演化生烴過程，用于表示干酪根向油氣轉(zhuǎn)化的程度，通過轉(zhuǎn)化率可以計算出生烴量等。計算轉(zhuǎn)化率的方法除了根據(jù)反應(yīng)物的分解過程外，還可根據(jù)生成物的形成過程來計算。例如，常用的方法是采用巖石熱解參數(shù)S2來比較原始生烴潛力和殘余生烴潛力之間的關(guān)系[20]，即S2轉(zhuǎn)化率(%)= [(S2原始-S2殘余)/S2原始] × 100。考慮到原始烴源巖樣品和模擬樣品在地質(zhì)條件和模擬實驗條件之間或多或少存在差異，本研究以第一個模擬溫度點(260 ℃)的S2作為起始點，以便更合理地進(jìn)行對比分析。表3中列出了不同熱壓模擬實驗的S2轉(zhuǎn)化率。隨模擬溫度增加，S2轉(zhuǎn)化率由0逐漸增加至94.3%，顯示了干酪根逐漸轉(zhuǎn)化為油氣(殘余油、排出油和烴氣)的過程。

SPIGOLON等[9]的研究僅考慮了生烴產(chǎn)物中的總排烴量(即排出油與烴氣之和)，用總排烴量來計算轉(zhuǎn)化率[轉(zhuǎn)化率(%)= 各溫度點的總排烴量/最大總排烴量 × 100]，以考察排出烴的地球化學(xué)性質(zhì)隨成熟度增加至排出烴最大產(chǎn)率時的變化。本研究采用該方法計算了不同熱壓模擬實驗的轉(zhuǎn)化率(表4)，隨模擬溫度的增加，轉(zhuǎn)化率由3.5%逐漸增加至100%。這一變化趨勢和由S2計算的轉(zhuǎn)化率的變化趨勢雖然相似，但所描述的對象有差異，由總排烴量計算的轉(zhuǎn)化率側(cè)重于描述烴源巖在生油窗內(nèi)排出烴的變化情況。本研究也基于該方法對排出油和烴氣組成隨熱成熟度的變化做了討論。

由圖2所示，由總排烴量計算的轉(zhuǎn)化率與EasyRo之間服從較嚴(yán)格的玻爾茲曼分布(擬合系數(shù)R2= 0.998)。玻爾茲曼分布函數(shù)常用于描述由電場或溫度梯度等外場而引起的系統(tǒng)變化。隨成熟度增加，不同熱壓模擬實驗條件下的轉(zhuǎn)化率呈“S”型增長趨勢，表現(xiàn)為排出烴(排出油和烴氣)產(chǎn)率依次經(jīng)歷了緩慢增加—快速增加—緩慢增加3個變化階段(圖2)。值得注意的是，擬合S型曲線的線性拐點所對應(yīng)的EasyRo=0.85%，轉(zhuǎn)化率為25%。該拐點的EasyRo值恰好對應(yīng)于殘留油最大產(chǎn)率時的EasyRo值，反映了在生瀝青階段殘留油產(chǎn)率達(dá)最大值以后，排出烴產(chǎn)率開始快速增加，即排烴快速進(jìn)行。SPIGOLON等[9]的封閉體系加水熱模擬實驗同樣顯示，轉(zhuǎn)化率為20%～25%時殘留油產(chǎn)率達(dá)到最大值。由總排烴量計算的轉(zhuǎn)化率與EasyRo的關(guān)系可以有效地描述生油窗內(nèi)烴源巖的排烴行為，可作為熱成熟度的有效標(biāo)尺。另外，通過該方法可根據(jù)盆地埋藏演化史估算的Ro值來推算總排烴量的轉(zhuǎn)化率，這能夠為石油資源評價提供非常有益的信息。

圖2 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖 不同熱壓模擬實驗條件下轉(zhuǎn)化率與EasyRo的關(guān)系

2.3 排出烴組成隨熱成熟度的變化

2.3.1 排出油組成的變化

排烴量是評價烴源巖有效生烴條件的重要指標(biāo)之一，而計算排烴量是油氣資源評價的一個重要環(huán)節(jié)。烴源巖在生油窗階段生成的但滯留于烴源巖層系的液態(tài)烴是頁巖油資源的主體部分。因此，本研究著重討論了熱模擬實驗中排出烴組成隨熱成熟度的變化情況。圖3展示了不同熱壓模擬實驗排出油族組成的分布情況，可以看出，隨熱成熟度的增加，非烴(膠質(zhì) +瀝青質(zhì))的相對含量逐漸減少，而C15+飽和烴和芳烴組分則逐漸增加，其中C15+飽和烴組分增加更明顯，反映了排出油組成逐漸富烴的過程。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分中的大分子—極性化合物在成熟階段通過去雜原子化和熱裂解等反應(yīng)過程形成相對小分子烴類[17]，同時改善了烴類流體的流動性，因而更利于排烴。這一結(jié)果論證了圖1中殘留油和排出油產(chǎn)率曲線的變化趨勢，即殘留油(即瀝青)中大分子化合物熱裂解形成更多的小分子流動相，也促進(jìn)了烴源巖的排烴。

圖4展示了排出油族組成含量隨轉(zhuǎn)化率的變化情況。轉(zhuǎn)化率在0～25%之間時，排出油的瀝青質(zhì)組分的相對含量稍有下降，而飽和烴和芳烴組分的相對含量有輕微的增加趨勢。但當(dāng)轉(zhuǎn)化率在25%～100%時，排出油瀝青質(zhì)組分的相對含量迅速下降，由37.04%逐漸下降至8.02%；飽和烴和芳烴組分的相對含量均明顯地增加，其中飽和烴組分由18.35%增至39.12%，芳烴組分由11.07%增至23.83%；而膠質(zhì)組分含量沒有明顯的變化。這可能說明了本研究中瀝青是排出油中烴類化合物逐漸富集的主要物質(zhì)來源。這與以往的許多研究工作的認(rèn)識是基本相符的[9,18,21-22]。

圖3 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖 不同熱壓模擬實驗排出油族組成相對含量三角圖

圖4 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖 不同熱壓模擬實驗排出油族組成含量隨轉(zhuǎn)化率的變化

2.3.2 烴氣組成的變化

烴氣的分子參數(shù)，如C1/C2、C1/(C2+ C3)和C1/(C2+C3+C4+C5)等，常用于評價甲烷和重?zé)N氣比例隨轉(zhuǎn)化率增加的變化趨勢[23-24]。當(dāng)轉(zhuǎn)化率在0～25%之間時，C1/(C2+C3+C4+C5)、C1/(C2+C3)和C1/C2具有較高的摩爾比(圖5)，說明該階段主要以甲烷氣為主。HUNT[25]認(rèn)為在低成熟階段(Ro< 0.5%)，干酪根熱成因氣以干氣為主。隨著轉(zhuǎn)化率逐漸增至25%，這些參數(shù)迅速下降至最低值，并且在轉(zhuǎn)化率大于25%之后沒有明顯變化。烴氣產(chǎn)率在生油階段尤其是生濕氣階段顯著增加(圖1，表4)，而C1/(C2+C3+C4+C5)、C1/(C2+C3)和C1/C2摩爾比參數(shù)并沒有明顯變化，這說明烴氣產(chǎn)物在轉(zhuǎn)化率大于25%時以重?zé)N氣為主。

圖5 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖 不同熱壓模擬實驗烴氣的分子參數(shù)隨轉(zhuǎn)化率的變化

圖6也展示了烴氣分子參數(shù)ln(C1/C2)與ln(C2/C3)的關(guān)系。隨成熟度的增加，ln(C1/C2)值逐漸減小，反映了干酪根初次裂解氣逐漸富集重?zé)N氣；而ln(C2/C3)值變化很小，其值在0～0.25之間。大量的研究表明，無論是在封閉體系還是開放體系熱解條件下，C2和C3烴氣的比值在整個生油窗階段基本恒定，但在高—過成熟階段該比值會受到烴類二次裂解的影響[26-28]。因此，根據(jù)ln(C1/C2)與ln(C2/C3)的關(guān)系圖(圖6)還可判定，本研究中的烴源巖樣品主要處于生油窗階段。

3 結(jié)論

(1)對潛江組鹽間云質(zhì)頁巖的熱壓生排烴模結(jié)果表明，熱壓生排烴模擬實驗在一定程度上能夠反映地質(zhì)條件下烴源巖的生排烴過程。隨熱成熟度增加，云質(zhì)頁巖烴源巖在EasyRo=1.0%～1.3%時達(dá)生油高峰；在EasyRo>1.3%以后進(jìn)入生濕氣階段。殘留油產(chǎn)率和排出油產(chǎn)率分別在EasyRo值為0.85%和1.13%左右時達(dá)到其最大值，且排出油最大產(chǎn)率高于殘留油最大產(chǎn)率，它們之間存在明顯的“前驅(qū)體—產(chǎn)物”關(guān)系，說明有機(jī)質(zhì)生油過程為“干酪根→瀝青→原油”兩步同時進(jìn)行的轉(zhuǎn)化過程。

圖6 江漢盆地潛江凹陷云質(zhì)頁巖 熱模擬樣品烴氣分子參數(shù)ln(C1/C2)和ln(C2/C3)關(guān)系

(2)根據(jù)總排烴量計算的轉(zhuǎn)化率可作為烴源巖在生油窗內(nèi)的熱成熟度標(biāo)尺，它與由Easy%Ro方法獲得的鏡質(zhì)體反射率服從較嚴(yán)格的玻爾茲曼分布，可用于描述烴源巖在生油窗內(nèi)的排烴行為，即排出烴產(chǎn)率依次經(jīng)歷了緩慢增加—快速增加—緩慢增加3個變化階段。

(3)在生油窗內(nèi)排出烴組成隨著轉(zhuǎn)化率的增加而發(fā)生明顯的變化。在轉(zhuǎn)化率小于25%時，排出油族組成變化較小，烴氣以甲烷氣為主；但在轉(zhuǎn)化率大于25%以后，排出油瀝青質(zhì)組分的相對含量迅速下降，而飽和烴和芳烴組分均明顯增加,膠質(zhì)組分在整個階段均無明顯變化，烴氣以富集重?zé)N氣為特征。在主生油階段,瀝青熱裂解形成的更多小分子烴類同時也改善了烴類流體的流動性，使得排烴作用得到增強(qiáng)。

致謝：由衷感謝中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所鄭倫舉、李廣友、趙中熙和張彩明等在熱模擬實驗和分析中給予的幫助。