论文部分内容阅读
【摘要】通过对塔里木盘地下赋存的沥青砂岩进行热模拟实验，实验结果显示沥青在热裂解作用下能生成烃类，生烃过程中既有液态烃生成也有气态烃生成，烃量随着温度的变化而变化，表现出烃类裂解特征。沥青砂岩、重质油与低成熟度一般品质的海相烃源岩生烃潜力大体相当。沥青生烃确实存在，但成藏贡献尚需进一步由油气地球化学验证支持。
【关键词】塔里木盆地 沥青 重质油 生烃特征 生烃潜力研究
塔里木盘地的地形具有多旋回叠合的特征，随着时间的推移，油气长期成藏，古生界地质下常年积累，在地质下油气成藏改造破坏慢慢形成了一种产物沥青，这种产物在塔里木盆地下普遍分布。研究人员从沥青的岩石学特征、分布、成因、成藏历史等方面进行了大量研究，结果发现沥青作为一类特殊的有机物质，在热作用的推动下继续生成烃类，成为后期油气成藏的有效烃源。下面具体分析一下沥青生烃特征与生烃潜力，这不仅能够进一步丰富塔里木盘地生烃理论，对于塔里木盘地油气勘探也具有重要的现实意义。
1 通过热模拟实验研究生烃过程
（1）塔里木盘地地质中沥青普遍分布，但具体成因多样，本实验采用志留系沥青砂岩样品，通过热模拟试验，与鹰山组灰岩重质油热模拟实验进行对比，具体查看沥青生烃过程，是否和重质油一致，并观察生烃特征。本热模拟实验分三部分组成，分别为高压反应釜、温控装置和产物收集装置，下面重点介绍一下沥青的实验过程。
对本样品进行4组热模拟实验，对整个过程反复研究观察，记录下随着温度的变化烃类是如何生成的。观察的温度从150—550℃，查看5—9个不同的温度点，对不同温度点的热模拟生烃过程进行查看，记录下生烃量的种类和大小，具体热模拟实验步骤如下：第一：进样。在高压釜中放入50克沥青砂岩，再加入5克的水，将高压釜抽成真空，冲入氮气，反复进行3次，最后一次温度升至常压后密封。第二：升温。利用温控装置将反应釜加热，使温度从常温升至指定的温度，恒温24小时不变。第三：产物的收集、计量。将高压反应釜温度降至200℃，打开高压釜，显示生成二种烃类，第一种是“气态烃”，它是通过冷凝器收集的气态产物。第二种是液态烃，它有三种烃类组成，一种是“凝析油”，它是气态产物在冷凝器中冷却得到的液态烃；将高压釜温度降至常温，然后打开实验装置，用二氯甲烷洗液态烃，得到另外一种产物，称为“轻质油”；取出实验剩余样品，用氯仿抽提，提出“沥青A”，称为“残留油”；这样液态烃共收集到三种烃类，分别为“凝析油”、“轻质油”、“残留油”，三者的总量即为液态烃的生成量。
（2）实验结果。
热模拟实验各阶段得到的烃类化合物为：总烃、气态烃、液态烃、凝析油、轻质油、残留油，反映了沥青岩石经过裂解变化生成各种烃类的情况。从实验过程来看，沥青砂岩所生成的烃类表现出随着温度的升高烃量变化的过程。在150—450℃时，总烃、液态烃、生烃总量逐渐降低；升至450—550℃时，趋于稳定；在150—300℃时，气态烃表现出先慢慢上升，随着温度快速升高，升至300—450℃，最高升至450—550℃时，趋于稳定。从以上反映出烃类生成量随着温度的变化而变化的曲线特征。液态烃组成中，“轻质油”的生成量表现为先增后减的变化趋势。重质油热模实验，总烃与液态烃生成量是先降低后渐趋于稳定的变化趋势，而气态烃是先增后减趋于稳定的趋势。重质油中加岩样与不加岩样，各种烃类产物的变化基本一致，但是生烃量存在一定的差别，这是因为岩石矿物生烃过程中的催化作用不一致造成的。
2 生烃的特征
2.1 生烃热裂解特征
通过上述的热模拟实验，显示不管是沥青还是重质油都是随着热模温度的升高，样品热演化温度也随着提高，其最后的产物烃的生成量也表现出先逐渐降低后趋于稳定的变化特征。这说明沥青、重质油在热作用下都将发生一系列的热裂解反应，生成烃类，长链烃会断键变为短链烃，而含杂原子的非烃断键变为低分子烃类生成物，还能缩聚成更大分子量的高缩聚物质和固体碳，最后生成甲烷和死碳。热模拟实验总烃生成量的变化正好反应了这一演变过程。根据物质守恒定律，重质油或沥青不断产生出烃类，总烃生成量逐渐降低，生成死碳，死碳逐渐累积并从烃类脱出。这一演变过程说明了重质油或沥青在热裂解过程中的具体变化趋势为：长链—短链—气态烃。
2.2 液态烃产量分析看生烃特征
从热模拟实验看出，不管是重质油还是沥青砂岩的生烃过程，最后都能得到液态烃和气态烃产出。沥青岩石热演化过程前期，液态烃总产出量包括凝析油、轻质油、残留油，三者的产量明显大于气态烃产出量，并且还可以看到轻质油产量高峰期；到了后期，三者产出量开始下降，气态烃产出量大幅度上升，直至以气态烃为主直至趋于稳定。这个实验过程总结为实验前期是以产“液态烃”为主，后期是产“气态烃”为主。表现出前期总烃逐渐降低，热演化后期总烃趋于稳定的“生烃”特征，说明沥青砂岩或重质油作为烃源的生烃潜力已消耗殆尽。
3 生烃潜力
通过对沥青、重质油的热模拟实验，与烃源岩的生烃潜力过程进行比较。显示两者与海相烃源岩生烃潜力相当。下面具体通过热模拟实验对生烃潜力进行说明，样品采用低成熟度海相烃源岩，样品岩性为泥晶灰岩，有机碳含量为0.39%。实验仪器、实验方法及过程与前面所讲的沥青的实验过程一样，这里就不具体叙述了。对这一实验过程总结为：当温度达到从150℃升至450℃时，总烃、液态烃一开始先逐渐降低；温度升至450—550℃后趋于稳定；气态烃在150—300℃时表现出先慢慢上升，温度快速升高，升至300—450℃，直至升至450—550℃时，生烃趋于稳定。这一过程说明海相烃源岩的总烃生成量、气态烃生成量与重质油、沥青大体相当，但液态烃生成量较小，但也相差不大，反应出古油藏破坏的产物—沥青、重质油都具有生烃潜力，是地质中生烃的烃源。
4 小结
油藏破坏的产物沥青、重质油、海相烃源岩一直是地质中生烃的烃源，其生烃潜力巨大，沥青、重质油、海相烃源岩都表现出烃类热裂解特征，生烃中既有液态烃又有气态烃，其生烃潜力与一般品质的海相烃源大体相当，生烃特征一致。地质中沥青、重质油生烃，将为油气勘探实践提供更大的帮助。
参考文献
[1] 赵文智，何登发，等.中国复合含油气系统的
基本特征与勘探技术[J].石油学报， 2001[2] 秦建中.中国烃源岩.北京：科学出版社，2005
【关键词】塔里木盆地 沥青 重质油 生烃特征 生烃潜力研究
塔里木盘地的地形具有多旋回叠合的特征，随着时间的推移，油气长期成藏，古生界地质下常年积累，在地质下油气成藏改造破坏慢慢形成了一种产物沥青，这种产物在塔里木盆地下普遍分布。研究人员从沥青的岩石学特征、分布、成因、成藏历史等方面进行了大量研究，结果发现沥青作为一类特殊的有机物质，在热作用的推动下继续生成烃类，成为后期油气成藏的有效烃源。下面具体分析一下沥青生烃特征与生烃潜力，这不仅能够进一步丰富塔里木盘地生烃理论，对于塔里木盘地油气勘探也具有重要的现实意义。
1 通过热模拟实验研究生烃过程
（1）塔里木盘地地质中沥青普遍分布，但具体成因多样，本实验采用志留系沥青砂岩样品，通过热模拟试验，与鹰山组灰岩重质油热模拟实验进行对比，具体查看沥青生烃过程，是否和重质油一致，并观察生烃特征。本热模拟实验分三部分组成，分别为高压反应釜、温控装置和产物收集装置，下面重点介绍一下沥青的实验过程。
对本样品进行4组热模拟实验，对整个过程反复研究观察，记录下随着温度的变化烃类是如何生成的。观察的温度从150—550℃，查看5—9个不同的温度点，对不同温度点的热模拟生烃过程进行查看，记录下生烃量的种类和大小，具体热模拟实验步骤如下：第一：进样。在高压釜中放入50克沥青砂岩，再加入5克的水，将高压釜抽成真空，冲入氮气，反复进行3次，最后一次温度升至常压后密封。第二：升温。利用温控装置将反应釜加热，使温度从常温升至指定的温度，恒温24小时不变。第三：产物的收集、计量。将高压反应釜温度降至200℃，打开高压釜，显示生成二种烃类，第一种是“气态烃”，它是通过冷凝器收集的气态产物。第二种是液态烃，它有三种烃类组成，一种是“凝析油”，它是气态产物在冷凝器中冷却得到的液态烃；将高压釜温度降至常温，然后打开实验装置，用二氯甲烷洗液态烃，得到另外一种产物，称为“轻质油”；取出实验剩余样品，用氯仿抽提，提出“沥青A”，称为“残留油”；这样液态烃共收集到三种烃类，分别为“凝析油”、“轻质油”、“残留油”，三者的总量即为液态烃的生成量。
（2）实验结果。
热模拟实验各阶段得到的烃类化合物为：总烃、气态烃、液态烃、凝析油、轻质油、残留油，反映了沥青岩石经过裂解变化生成各种烃类的情况。从实验过程来看，沥青砂岩所生成的烃类表现出随着温度的升高烃量变化的过程。在150—450℃时，总烃、液态烃、生烃总量逐渐降低；升至450—550℃时，趋于稳定；在150—300℃时，气态烃表现出先慢慢上升，随着温度快速升高，升至300—450℃，最高升至450—550℃时，趋于稳定。从以上反映出烃类生成量随着温度的变化而变化的曲线特征。液态烃组成中，“轻质油”的生成量表现为先增后减的变化趋势。重质油热模实验，总烃与液态烃生成量是先降低后渐趋于稳定的变化趋势，而气态烃是先增后减趋于稳定的趋势。重质油中加岩样与不加岩样，各种烃类产物的变化基本一致，但是生烃量存在一定的差别，这是因为岩石矿物生烃过程中的催化作用不一致造成的。
2 生烃的特征
2.1 生烃热裂解特征
通过上述的热模拟实验，显示不管是沥青还是重质油都是随着热模温度的升高，样品热演化温度也随着提高，其最后的产物烃的生成量也表现出先逐渐降低后趋于稳定的变化特征。这说明沥青、重质油在热作用下都将发生一系列的热裂解反应，生成烃类，长链烃会断键变为短链烃，而含杂原子的非烃断键变为低分子烃类生成物，还能缩聚成更大分子量的高缩聚物质和固体碳，最后生成甲烷和死碳。热模拟实验总烃生成量的变化正好反应了这一演变过程。根据物质守恒定律，重质油或沥青不断产生出烃类，总烃生成量逐渐降低，生成死碳，死碳逐渐累积并从烃类脱出。这一演变过程说明了重质油或沥青在热裂解过程中的具体变化趋势为：长链—短链—气态烃。
2.2 液态烃产量分析看生烃特征
从热模拟实验看出，不管是重质油还是沥青砂岩的生烃过程，最后都能得到液态烃和气态烃产出。沥青岩石热演化过程前期，液态烃总产出量包括凝析油、轻质油、残留油，三者的产量明显大于气态烃产出量，并且还可以看到轻质油产量高峰期；到了后期，三者产出量开始下降，气态烃产出量大幅度上升，直至以气态烃为主直至趋于稳定。这个实验过程总结为实验前期是以产“液态烃”为主，后期是产“气态烃”为主。表现出前期总烃逐渐降低，热演化后期总烃趋于稳定的“生烃”特征，说明沥青砂岩或重质油作为烃源的生烃潜力已消耗殆尽。
3 生烃潜力
通过对沥青、重质油的热模拟实验，与烃源岩的生烃潜力过程进行比较。显示两者与海相烃源岩生烃潜力相当。下面具体通过热模拟实验对生烃潜力进行说明，样品采用低成熟度海相烃源岩，样品岩性为泥晶灰岩，有机碳含量为0.39%。实验仪器、实验方法及过程与前面所讲的沥青的实验过程一样，这里就不具体叙述了。对这一实验过程总结为：当温度达到从150℃升至450℃时，总烃、液态烃一开始先逐渐降低；温度升至450—550℃后趋于稳定；气态烃在150—300℃时表现出先慢慢上升，温度快速升高，升至300—450℃，直至升至450—550℃时，生烃趋于稳定。这一过程说明海相烃源岩的总烃生成量、气态烃生成量与重质油、沥青大体相当，但液态烃生成量较小，但也相差不大，反应出古油藏破坏的产物—沥青、重质油都具有生烃潜力，是地质中生烃的烃源。
4 小结
油藏破坏的产物沥青、重质油、海相烃源岩一直是地质中生烃的烃源，其生烃潜力巨大，沥青、重质油、海相烃源岩都表现出烃类热裂解特征，生烃中既有液态烃又有气态烃，其生烃潜力与一般品质的海相烃源大体相当，生烃特征一致。地质中沥青、重质油生烃，将为油气勘探实践提供更大的帮助。
参考文献
[1] 赵文智，何登发，等.中国复合含油气系统的
基本特征与勘探技术[J].石油学报， 2001[2] 秦建中.中国烃源岩.北京：科学出版社，2005