李嘉蕊,楊 智,王兆云,唐 勇,張 洪,蔣文琦,王小妮,魏琪釗

1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083;2.中國(guó)石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院,新疆 克拉瑪依 834000;3.北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院,北京 100871

前人研究表明,游離態(tài)的頁(yè)巖油可動(dòng)性較高,是天然地層彈性能量開發(fā)方式下頁(yè)巖油產(chǎn)出的有效貢獻(xiàn)者[1-2],游離油的含量在一定程度上決定頁(yè)巖層系甜點(diǎn)發(fā)育程度[3-5]。準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組具有有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、成熟度中高等有利的油氣生成條件,表明頁(yè)巖油具有較好的物質(zhì)基礎(chǔ)[5-9];但頁(yè)巖油的賦存特征尚缺乏研究,如頁(yè)巖油賦存于何種孔隙中,以何種狀態(tài)賦存,不同賦存狀態(tài)下頁(yè)巖油的含量是多少,以及它們受何種因素影響等。因此,厘清頁(yè)巖油賦存特征和主控因素,對(duì)優(yōu)選甜點(diǎn)體具有重要意義。

為表征不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油含量,前人主要提出多溫階分段熱解法和溶劑分步抽提法兩種方式。多溫階分段熱解法的基本原理是利用分子的熱揮發(fā)能力[10],使賦存在裂縫和宏孔中的頁(yè)巖油相較于微孔中的油更容易熱釋放出來,小分子化合物相較于大分子化合物更容易熱釋放出來,游離態(tài)頁(yè)巖油相較于吸附態(tài)頁(yè)巖油更容易熱釋放出來[11]。如蔣啟貴等[12]以200、350、450、600 ℃為溫度界限,恒定升溫速度為25 ℃/min,對(duì)濟(jì)陽(yáng)坳陷泥巖熱解分析,認(rèn)為第一和第二階段的產(chǎn)物為游離油,第三階段產(chǎn)生吸附油,最后產(chǎn)生干酪根裂解油。加拿大地質(zhì)調(diào)查局[13]的延長(zhǎng)慢速加熱法(ESH法)以150、360、650 ℃為溫度界限,恒定升溫速度為10 ℃/min,分別得到游離烴、類流態(tài)烴、干酪根裂解烴的含量。溶劑分步抽提法的原理是利用不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油的不同分子極性和不同賦存空間[14],即游離態(tài)頁(yè)巖油分子極性較小,主要賦存在較大孔隙和微裂縫中,與溶劑的接觸能力較強(qiáng),易于抽提;而吸附態(tài)頁(yè)巖油分子極性較大,往往賦存在微孔和礦物、干酪根表面,與溶劑接觸能力有限,難以被抽提[15]。如關(guān)平等[16]采用氯仿、三溴甲烷、鹽酸和氫氟酸等溶劑,將遼河盆地?zé)N源巖中的有機(jī)質(zhì)劃分為不同賦存狀態(tài)并定量估算其百分含量。錢門輝等[17]采用二氯甲烷與甲醇組成的弱溶劑系統(tǒng),四氫呋喃、丙醇與甲醇組成的強(qiáng)溶劑系統(tǒng),用超聲波冷抽提的方式將中國(guó)東部盆地泥頁(yè)巖中的可溶有機(jī)質(zhì)劃分為游離態(tài)、干酪根吸附—互溶態(tài)和吸附態(tài)。此外,一些學(xué)者采用公式及算法定量分析頁(yè)巖油。李俊乾等[18]建立了一系列定量評(píng)價(jià)不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油含量及其比例的數(shù)學(xué)模型,初步形成了定量評(píng)價(jià)吸附與游離頁(yè)巖油的理論框架。宋國(guó)奇等[19]通過對(duì)中國(guó)東部陸相斷陷湖盆頁(yè)巖油的賦存特征進(jìn)行分析,建立了適用于我國(guó)陸相頁(yè)巖油資源評(píng)價(jià)方法。

基于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的對(duì)標(biāo)及分析,頁(yè)巖儲(chǔ)層游離油、吸附油的評(píng)價(jià)技術(shù),部分研究未達(dá)到定量的效果,或研究采用的不同實(shí)驗(yàn)方案,獲得的參數(shù)意義不同,未能準(zhǔn)確表述地質(zhì)體中油的賦存特征,影響頁(yè)巖油富集程度的評(píng)價(jià)。因此,針對(duì)頁(yè)巖油賦存量的評(píng)價(jià)技術(shù),目前仍需要研究新的方案。本文采用溶劑分步抽提法,通過設(shè)置升溫梯度和溶劑配比,得到不同階段產(chǎn)物的組分及含量,建立不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油定量表征方法,以期為研究區(qū)優(yōu)選甜點(diǎn)段和評(píng)價(jià)頁(yè)巖油開采效益提供支撐決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

準(zhǔn)噶爾盆地總面積約13.4×104km2,是我國(guó)大型含油氣盆地之一[20]。盆地位于塔里木古板塊、西伯利亞古板塊和哈薩克斯坦古板塊的交會(huì)處,是大型多旋回疊合含油氣盆地[21-22]。自海西期,準(zhǔn)噶爾盆地的構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了4個(gè)階段:前陸盆地階段(晚石炭世—早二疊世)、周緣前陸盆地階段(中—晚二疊世)、陸內(nèi)拗陷階段(三疊紀(jì)—白堊紀(jì)),以及陸內(nèi)盆地活化階段(古近紀(jì)—第四紀(jì))[23-24]。三疊紀(jì)時(shí)期準(zhǔn)噶爾盆地沉降穩(wěn)定,斷裂疊加使其形成坳陷發(fā)育階段[25]。晚印支期隆起,盆地形成了三疊系與侏羅系的區(qū)域不整合接觸。早白堊世湖盆面積進(jìn)一步擴(kuò)大,晚白堊世盆地抬升,沉積面積減小,形成白堊系與古近系區(qū)域不整合。新近紀(jì)和第四紀(jì)構(gòu)造活動(dòng)頻繁,整個(gè)盆地隆起,形成了近東西向的前陸盆地[26-27]。

瑪湖凹陷面積近5 000 km2,位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣,同時(shí)也位于中央坳陷西北緣,是中央坳陷的一個(gè)次級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元[28](圖1)?，敽枷蒿L(fēng)城組沉積期,潮濕與干旱環(huán)境交替出現(xiàn),湖水咸化,堿性礦物發(fā)育,主要發(fā)育濱淺湖—半深湖沉積[29]。湖盆凹陷區(qū)以半深湖—深湖相沉積為主,主要發(fā)育頁(yè)巖、白云質(zhì)頁(yè)巖、白云巖等,如瑪頁(yè)2井;湖盆斜坡區(qū)以濱淺湖—半深湖相沉積為主,在發(fā)育白云質(zhì)頁(yè)巖、白云巖等的基礎(chǔ)上,還部分發(fā)育白云質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等,如瑪頁(yè)1井、夏云1井;湖盆邊緣帶以扇三角洲外前緣、扇三角洲內(nèi)前緣沉積為主,埋深較淺,介于2 800～3 600 m,發(fā)育白云質(zhì)細(xì)粉砂巖、白云質(zhì)砂巖和砂礫巖,如瑪49井、夏87井。風(fēng)城組自下而上可劃分為風(fēng)一段、風(fēng)二段、風(fēng)三段。風(fēng)一段沉積期受到火山活動(dòng)的影響,凹陷周圍發(fā)育火山巖,凹陷中心發(fā)育泥頁(yè)巖;風(fēng)二段沉積期受到干旱氣候環(huán)境的影響,湖平面振蕩,導(dǎo)致巖相變化快,由于熱液活動(dòng)作用,以發(fā)育獨(dú)特的堿礦層為特征;風(fēng)三段沉積期湖盆萎縮,主要沉積泥頁(yè)巖、云質(zhì)巖類,沉積后期以陸源碎屑輸入為主[30]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組巖相和地層柱狀圖 據(jù)文獻(xiàn)[31]修改。

2 頁(yè)巖油賦存定量表征

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與樣品

本實(shí)驗(yàn)采用Agilent Technologies公司的7890A型號(hào)色譜儀和OGE-V巖石熱解評(píng)價(jià)儀,選取瑪湖凹陷中心區(qū)和斜坡區(qū)的瑪頁(yè)2井、瑪頁(yè)1井和夏云1井中的8塊樣品,其中3塊屬于風(fēng)三段,5塊屬于風(fēng)二段;樣品巖性主要為云質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖泥質(zhì)和含云粉砂巖,總有機(jī)碳(TOC)含量介于0.62%～2.18%,成熟度分布在0.69%～1.16%,代表了不同生烴演化階段的泥頁(yè)巖樣品(表1)。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組樣品基本信息

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)共分為3個(gè)步驟。步驟一:取適量巖心粉碎至200目,稱量并記錄樣品粉末的質(zhì)量,將巖心粉末置入燒杯或錐形瓶中,在20～30 ℃的條件下加入適量氯仿,使粉末完全被氯仿浸泡,超聲震蕩后放置在避光處?kù)o置8～12 h;隨后倒出溶劑過濾其中的粉末,過濾后將浸泡液晾干備用。巖心粉末中再加入適量氯仿,充分?jǐn)嚢杌虺曊鹗幒?重復(fù)靜置及上述流程,一般需浸泡6～9次(取決于樣品有機(jī)質(zhì)含量),直至溶劑完全無(wú)色。將多次的浸泡液集中,旋干后集中存放至樣瓶中,待溶劑完全揮干后稱重。步驟二:將用氯仿進(jìn)行室溫浸泡萃取后的殘?jiān)枚燃淄楹图状蓟旌衔?體積比93∶7)在60～70 ℃條件下進(jìn)行索氏抽提直至無(wú)色,將液相產(chǎn)物晾干稱重。步驟三:將用二氯甲烷和甲醇混合物進(jìn)行索氏抽提后的殘?jiān)?0～80 ℃條件下,用氯仿溶劑進(jìn)行索氏抽提直至無(wú)色,將液相產(chǎn)物晾干稱重。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為劃分不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油特征,以高TOC和較低TOC含量的2份典型樣品為例(圖2),對(duì)每個(gè)步驟的產(chǎn)物進(jìn)行氣相色譜分析。步驟一萃取后產(chǎn)物熱解組分主峰碳分別為C15和C18,雖存在部分輕烴散失,但剩余組分仍以輕質(zhì)烴類物質(zhì)為主。這部分烴類往往以游離態(tài)賦存于微裂縫和宏孔中[32],因此可在室溫條件下以弱極性溶劑輕易萃取出,是可動(dòng)性最好、最易開采的部分。步驟二抽提后產(chǎn)物熱解組分主峰碳均為C15,可以明顯看到C18以后的高碳數(shù)組分在這一階段明顯減少,表明該階段產(chǎn)物以游離態(tài)重?zé)N為主,主要賦存于介孔之中。步驟三抽提后產(chǎn)物熱解組分幾乎僅剩少量高碳數(shù)化合物,以膠質(zhì)瀝青質(zhì)組分為主,多呈吸附態(tài)賦存于礦物及干酪根表面,是流動(dòng)性最差、最難開采的部分。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組頁(yè)巖樣品氣相色譜特征 藍(lán)色箭頭表示同一樣品的分析順序。

頁(yè)巖油定量分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示,與實(shí)驗(yàn)流程相對(duì)應(yīng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果分為3個(gè)部分:萃取、一次抽提和二次抽提?；诘玫降挠坞x輕烴的質(zhì)量、游離重?zé)N的質(zhì)量和吸附烴的質(zhì)量后,通過下述公式確定游離油的含量、吸附油的含量(游離輕烴含量=游離輕烴質(zhì)量/萃取前巖樣粉末質(zhì)量;游離重?zé)N含量=游離重?zé)N質(zhì)量/第一次抽提前巖樣粉末質(zhì)量;游離烴含量=游離輕烴含量+游離重?zé)N含量;吸附烴含量=吸附油質(zhì)量/第二次抽提前巖樣粉末質(zhì)量)。由于每次進(jìn)行萃取/抽提都會(huì)不可避免地?fù)p失一部分原油,因此每個(gè)步驟萃取/抽提出的烴質(zhì)量略小于萃取/抽提后頁(yè)巖油質(zhì)量與萃取/抽提前頁(yè)巖油的質(zhì)量之差。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組游離油與吸附油定量分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

研究區(qū)頁(yè)巖樣品TOC含量的范圍在0.62%～2.18%之間,總烴含量介于3.6～18.48 mg/g之間,平均含量9.07 mg/g;游離烴含量為3.57～18.34 mg/g,平均含量8.98 mg/g;吸附烴含量均小于0.25 mg/g,平均0.09 mg/g。在頁(yè)巖賦存的烴類中,游離輕烴占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),最高占比達(dá)到83%,平均占到頁(yè)巖油賦存總量的76%(圖3);其次為游離重?zé)N,占比在16%～33%,平均占比23%;吸附烴含量最少,平均占比不到10%。這表明頁(yè)巖油絕大部分以游離態(tài)的形式賦存于儲(chǔ)集空間中,極少數(shù)的頁(yè)巖油以吸附態(tài)的形式賦存于干酪根及礦物表面。原因是研究區(qū)總有機(jī)碳和黏土含量整體較低,對(duì)吸附烴有顯著控制作用的有機(jī)質(zhì)孔和黏土礦物晶間孔發(fā)育少,導(dǎo)致游離油含量遠(yuǎn)大于吸附油。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組 不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油含量

3 頁(yè)巖油賦存主控因素

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油的含量均與TOC含量表現(xiàn)出良好的正相關(guān)(圖4a-d),線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.6以上,表明總有機(jī)碳對(duì)頁(yè)巖的含油性具有較強(qiáng)的控制作用。其中,TOC含量與吸附烴相關(guān)性最好,相關(guān)系數(shù)為0.710 1,這主要是由于有機(jī)質(zhì)生烴過程中會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)孔隙,這些孔隙為吸附烴提供了賦存空間,同時(shí)較大的比表面積和親油基團(tuán)為吸附烴提供高能吸附點(diǎn)位,使吸附烴受控于有機(jī)質(zhì)發(fā)育程度(圖5)。游離烴與吸附烴的比值與TOC含量和S1明顯呈負(fù)相關(guān)(圖4e-f),這主要是由于游離態(tài)頁(yè)巖油相較于吸附態(tài)頁(yè)巖油可動(dòng)性更強(qiáng),有機(jī)質(zhì)生烴演化的過程中,當(dāng)自身的滯留烴達(dá)到飽和時(shí),游離油開始向外排出,因此隨有機(jī)質(zhì)豐度的增大,頁(yè)巖樣品內(nèi)游離油/吸附油比值也相應(yīng)減小。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組TOC含量、S1與不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油的關(guān)系

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組有機(jī)質(zhì)孔隙特征

3.2 有機(jī)質(zhì)成熟度

成熟度對(duì)頁(yè)巖油賦存狀態(tài)具有十分重要的影響,表現(xiàn)為對(duì)抽提物的產(chǎn)量有一定控制作用。根據(jù)風(fēng)城組頁(yè)巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)的不同,將頁(yè)巖樣品分為低成熟度頁(yè)巖油(Ro<0.8%)、中成熟度頁(yè)巖油(0.8%1.0%)[33]?？傮w而言,隨著成熟度的增大,游離輕烴的含量呈增加趨勢(shì),游離重?zé)N和吸附烴含量呈下降趨勢(shì)(圖6)。同時(shí),輕烴的占比在高成熟頁(yè)巖樣品中最多,其次為低成熟和中成熟頁(yè)巖;吸附烴在中高成熟度頁(yè)巖中的占比相近,在低成熟頁(yè)巖樣品中的占比遠(yuǎn)超中高成熟度頁(yè)巖,表明成熟度可以很大程度上影響頁(yè)巖中流體的吸附能力。頁(yè)巖在生烴階段初期,壓實(shí)程度并不如正常頁(yè)巖那樣致密,地層具有相對(duì)較高的孔隙度,此時(shí)生成的烴類中富集重質(zhì)烴類,尤其是非烴和瀝青質(zhì),再加上干酪根結(jié)構(gòu)與頁(yè)巖油相同,頁(yè)巖油多以吸附狀態(tài)賦存于干酪根及礦物表面;隨著熱成熟度的增加,干酪根裂解并不斷向油氣轉(zhuǎn)化,烴源巖中有機(jī)質(zhì)的氫指數(shù)將減小,干酪根的結(jié)構(gòu)變得強(qiáng)烈的芳構(gòu)化和聚合化,越來越多的輕質(zhì)頁(yè)巖油(飽和烴和芳香烴)生成,因此頁(yè)巖油的吸附比例在這一階段逐漸降低[34]。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組 有機(jī)質(zhì)成熟度與不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油含量的關(guān)系

3.3 平均孔徑

由氮?dú)馕綄?shí)驗(yàn)得到的孔徑和孔體積增量分布(圖7)可以看出,風(fēng)城組②～⑦號(hào)頁(yè)巖樣品孔徑范圍基本集中在2～20 nm,呈單峰狀分布,介孔含量高。①號(hào)和⑧號(hào)頁(yè)巖樣品孔徑介于5～80 nm,分布廣泛,高于其他樣品孔徑下限,以介孔和宏孔為主,相對(duì)應(yīng)定量分析結(jié)果含烴量也最高(表1)。風(fēng)城組頁(yè)巖樣品平均孔徑與游離輕烴、游離重?zé)N、吸附烴和總烴均呈正相關(guān)(圖8),表明孔徑越大不同賦存狀態(tài)的頁(yè)巖油富集效果都更好。其中,除總烴以外,平均孔徑和游離輕烴的相關(guān)性最好,相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.880 4,與吸附烴的相關(guān)性最差,相關(guān)系數(shù)低至0.398 1,表明孔徑對(duì)于輕烴賦存的控制作用更強(qiáng)。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷 二疊系風(fēng)城組頁(yè)巖各樣品孔徑分布

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組平均孔徑與不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油含量的關(guān)系

3.4 孔隙體積

頁(yè)巖孔隙體積大小直接控制著頁(yè)巖賦存油含量,總孔隙體積與游離輕烴、游離重?zé)N、吸附烴都具有良好的正相關(guān)性(圖9a-c),但微孔、中孔、宏孔體積對(duì)不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油的影響不同。游離輕烴與游離重?zé)N和宏孔體積呈顯著正相關(guān)(圖9j,k),相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.806 4和0.784 2;與微孔和中孔的發(fā)育均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。一方面證明頁(yè)巖樣品中較大的總孔隙體積通常是由于宏孔較大而導(dǎo)致的;另一方面表明了宏孔是研究區(qū)游離油的主要賦存場(chǎng)所。吸附態(tài)頁(yè)巖油更多地受制于微孔和中孔,與宏孔的相關(guān)性相比于游離態(tài)更弱(圖9f,i,l),原因是吸附態(tài)頁(yè)巖油在宏孔中主要賦存于礦物和干酪根表面,在達(dá)到飽和吸附量后吸附態(tài)頁(yè)巖油含量幾乎不再隨烴類充注而上漲,此時(shí)充注的頁(yè)巖油以游離態(tài)賦存為主,因此游離態(tài)頁(yè)巖油和宏孔的相關(guān)性比吸附態(tài)頁(yè)巖油與宏孔的相關(guān)性更強(qiáng)。由于輕質(zhì)游離烴可動(dòng)性強(qiáng),且在地面溫度壓力下易散失,因此在掃描電鏡下難以觀察到。鏡下可觀測(cè)到的頁(yè)巖油絕大部分呈油膜狀賦存于礦物無(wú)機(jī)孔和有機(jī)質(zhì)孔表面,形成孔隙中心空而四周充填的賦存特征(圖10)。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組孔體積與不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油含量的關(guān)系

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組頁(yè)巖油賦存特征

3.5 比表面積

風(fēng)城組頁(yè)巖比表面積分布于1.87～20.27m2/g,中孔對(duì)比表面積的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于宏孔。比表面積與游離烴比例呈較弱負(fù)相關(guān),與游離重?zé)N比例呈弱正相關(guān),與吸附烴比例呈強(qiáng)正相關(guān)(圖11a-c),表明比表面積主要控制吸附烴的富集程度。游離輕烴、游離重?zé)N、吸附烴比例與微孔、中孔、宏孔比表面積整體上變化基本一致,但對(duì)于單獨(dú)的某種賦存狀態(tài)頁(yè)巖油來說,不同孔徑比表面積對(duì)其影響程度有差異。對(duì)于游離輕烴來說,其比例與微孔比表面積負(fù)相關(guān)性最強(qiáng),與宏孔比表面積負(fù)相關(guān)性最弱(圖11d,g,j),表明微孔比表面積大的頁(yè)巖能最大程度抑制游離輕烴賦存。這與烴源巖生排烴機(jī)制相關(guān),烴類生成后首先以重質(zhì)成分為主滯留在原地,當(dāng)生烴演化到達(dá)一定階段時(shí),才能在滿足干酪根自身吸附需求的基礎(chǔ)上向外排出輕烴,由于毛管堵塞作用排出的輕烴優(yōu)先進(jìn)入宏孔,無(wú)法輕易進(jìn)入微小孔隙,因此孔隙越微小能進(jìn)入的游離輕烴就越少。此外,油分子在礦物外表面的物理吸附、在黏土礦物夾層內(nèi)表面的化學(xué)吸附也會(huì)導(dǎo)致頁(yè)巖比表面積的減小。

圖11 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷二疊系風(fēng)城組比表面積與不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油比例的關(guān)系

對(duì)于游離重?zé)N來說,其比例與微孔比表面積正相關(guān)性最強(qiáng),與中孔和宏孔比表面積正相關(guān)性極弱,相關(guān)系數(shù)小于0.1(圖11e,h,k),表明重?zé)N往往賦存于微孔比表面積大的頁(yè)巖中。這是由于干酪根生烴時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量有機(jī)質(zhì)孔,這些孔多以納米級(jí)微小孔隙為主,且具有親油的特點(diǎn),此階段生成的游離重?zé)N可動(dòng)性差,就近聚集在這些有機(jī)質(zhì)孔中,比表面積越大滯留的重?zé)N越多。對(duì)于吸附烴來說,其比例與中孔正相關(guān)性最好,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.623 9(圖11f,i,l),表明中孔比表面積對(duì)于頁(yè)巖油的吸附量具有控制作用,比表面積越大,頁(yè)巖的吸附能力越強(qiáng)。

4 結(jié)論

(1)風(fēng)城組頁(yè)巖油賦存狀態(tài)包含游離態(tài)和吸附態(tài),觀察到頁(yè)巖油主要以油膜狀賦存于礦物和有機(jī)質(zhì)表面。由頁(yè)巖油定量分析實(shí)驗(yàn)分別得到游離輕烴、游離重?zé)N和吸附烴的含量,游離輕烴占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其次為游離重?zé)N。由于研究區(qū)TOC含量和黏土含量較低,吸附烴含量最少。

(2)有機(jī)質(zhì)是控制頁(yè)巖油賦存的先決條件與物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著TOC含量增大,不同賦存狀態(tài)頁(yè)巖油的含量均呈增加趨勢(shì),游離烴和吸附烴的比值呈下降趨勢(shì);隨著成熟度增大,游離輕烴的含量增加,游離重?zé)N和吸附烴含量呈下降趨勢(shì),并與生烴演化產(chǎn)物具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(3)孔隙結(jié)構(gòu)直接影響頁(yè)巖油賦存特征。孔徑越大不同賦存狀態(tài)的頁(yè)巖油富集效果都更好,但對(duì)輕烴賦存的控制作用最強(qiáng);游離態(tài)頁(yè)巖油含量與微孔和中孔的發(fā)育呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與宏孔的發(fā)育呈正相關(guān)關(guān)系,表明宏孔是研究區(qū)游離態(tài)頁(yè)巖油的主要賦存空間;吸附態(tài)頁(yè)巖油更多地受制于微孔和中孔。中孔比表面積主要控制吸附烴的富集程度;微孔比表面積大的頁(yè)巖樣品能最大程度促進(jìn)重?zé)N富集,抑制游離輕烴富集。

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)/Authors’ Contributions

李嘉蕊參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作、論文寫作和修改;楊智參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核實(shí)、初稿修改;王兆云參與實(shí)驗(yàn)思路構(gòu)思;唐勇參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核實(shí);張洪、蔣文琦參與實(shí)驗(yàn)監(jiān)督和領(lǐng)導(dǎo);王小妮、魏琪釗參與數(shù)據(jù)整理。所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

LI Jiarui participated in experimental design, operation, paper writing, and revision. YANG Zhi participated in the verification of experimental design and the revision of the first draft. WANG Zhaoyun participated in the construction of experimental ideas. TANG Yong participated in the verification of experimental design. ZHANG Hong and JIANG Wenqi participated in experimental supervision and leadership. WANG Xiaoni and WEI Qizhao participated in data compilation. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.