页岩油可动性表征方法研究进展

页岩油的可动性及其表征是页岩油研究的一项核心内容,但页岩油可动性表征难度很大,需要考虑的因素很多。为加深对页岩油可动性表征的理解,评述了页岩油可动性表征领域研究进展,提出了页岩油可动性表征未来可能的发展方向。页岩油主要以吸附态和游离态2种方式赋存,游离态是主要产能贡献者,游离油的表征及其可动性是核心,当前研究方法可分为直接表征法和间接计算法2大类。直接表征法可分为热解法和抽提法,实验和分析过程都比较繁琐。间接计算法也可分为2种,即基于页岩孔隙含油饱和度的计算法和基于页岩总含油量与页岩吸附油量的差减法,前者误差较大且计算值偏高,运用页岩总含油量与页岩吸附油量的差减法得到的是最大理论可动油量,其精度主要取决于页岩吸附油量的确定,而页岩吸附主要发生于有机质(干酪根),但干酪根对页岩油的吸附机理目前研究较少。因此,查明干酪根对石油液态烃的吸附能力及其产物组成的变化规律,进而揭示干酪根对页岩油的吸附机理,是当前页岩油可动性表征研究领域值得探索的新方向。     

页岩油可动性表征方法研究进展

页岩油的可动性及其表征是页岩油研究的一项核心内容,但页岩油可动性表征难度很大,需要考虑的因素很多。为加深对页岩油可动性表征的理解,评述了页岩油可动性表征领域研究进展,提出了页岩油可动性表征未来可能的发展方向。页岩油主要以吸附态和游离态2种方式赋存,游离态是主要产能贡献者,游离油的表征及其可动性是核心,当前研究方法可分为直接表征法和间接计算法2大类。直接表征法可分为热解法和抽提法,实验和分析过程都比较繁琐。间接计算法也可分为2种,即基于页岩孔隙含油饱和度的计算法和基于页岩总含油量与页岩吸附油量的差减法,前者误差较大且计算值偏高,运用页岩总含油量与页岩吸附油量的差减法得到的是最大理论可动油量,其精度主要取决于页岩吸附油量的确定,而页岩吸附主要发生于有机质（干酪根）,但干酪根对页岩油的吸附机理目前研究较少。因此,查明干酪根对石油液态烃的吸附能力及其产物组成的变化规律,进而揭示干酪根对页岩油的吸附机理,是当前页岩油可动性表征研究领域值得探索的新方向。     

热释法在页岩吸附油定量评价中的实验探讨

采用加热释放法对页岩吸附油定量评价进行实验探索,通过设置合理的温度可以分离出不同赋存状态的烃类,并且发现分离过程可以分为三个阶段:第一阶段各种赋存状态的油都存在,且自由态油先快速分离出来;第二阶段游离态油随之出来;待第三阶段稳定时即可得出吸附量实验值,再根据吸附量相对变化率数据得出更准确的吸附量校正值,发现每克岩石吸附C_(12)H_(26)的量分布在2.80～3.30mg。在实验研究基础上,建立岩石样品中C_(12)H_(26)的挥发动力学模型,模型拟合结果和实验结果相互验证。此实验获取了页岩体系中吸附态页岩油量,为页岩油富集机理、页岩油资源评价及可动性研究提供了实用的实验技术。     

页岩油微观赋存特征及其主控因素——以鄂尔多斯盆地延安地区延长组7段3亚段陆相页岩为例

以鄂尔多斯盆地延安地区延长组7段3亚段陆相页岩为研究对象,综合利用轻烃（C₆H₁₄和C₇H₁₆）吸附、N₂和CO₂吸附、岩石热解、有机地球化学、X射线衍射（XRD）等实验手段以及Dent吸附热力学模型与Horvarth-Kawazoe （HK）、Barrett-Joyner-Halenda （BJH）孔隙结构理论解释模型,系统开展了页岩油的微观赋存特征及其主控因素研究,建立了页岩油吸附能力预测的数学模型和赋存状态演化模型。研究结果表明：基于液态烃蒸气等温吸附实验和孔隙结构理论解释模型,可揭示一定范围孔隙中（孔径小于125 nm）页岩油的微观赋存特征。页岩中的吸附油是具有一定厚度的吸附油膜,其平均厚度随孔径增加呈Langmuir型吸附曲线增长。页岩油主要赋存于孔径小于25 nm的介孔中。当孔径小于3 nm时,孔隙内以赋存吸附油为主;当孔径大于3 nm时,孔隙内主要为游离油。页岩中的游离油量与孔缝空间、含油饱和度呈正相关关系。吸附油量与脆性矿物含量、宏孔结构参数无相关性,与总有机碳（TOC）含量、黏土矿物含量、微孔和介孔的比表面积与孔体积、轻烃类型以及压力呈正相关关系,与埋深和成熟度呈先增加后降低的变化关系,且有机质是页岩中吸附油的主控因素。镜质体反射率为0.75%是页岩油赋存状态和可动性转变的成熟度界限,而镜质体反射率为0.85%~0.90%则是页岩"含油性高、可动性好"的最佳成熟度窗口下限。在延安地区,1 000~1 200 m以深是延长组7段3亚段陆相页岩油勘探开发的有利层段。     

页岩油可动资源量评价方法探讨及在东濮凹陷北部古近系沙河街组应用

中国页岩油资源潜力巨大,而页岩油的可动性评价影响了该类资源的勘探与开发。本文提出一种泥页岩油可动资源量评价方法,具体包括以下内容:1划分泥页岩层系,识别标准为:起始段和结尾段为大于2m的泥页岩段,单层泥页岩内有机质成熟度(RO)和有机碳均值大于0.5%,单层砂岩厚度小于2m,10m范围内薄砂层累计厚度小于4m,总厚度≥30m,页岩油可动资源量评价是针对狭义的泥页岩;2页岩饱和吸附油量评价模型,是基于泥页岩体积(展布、厚度)、有机碳、泥页岩密度和饱和吸附系数4个参数建立的;3原地页岩油资源量评价模型,是依据页岩含油率、泥页岩体积、岩石密度及轻烃重烃补偿系数4个参数建立的;4页岩油可动资源量评价模型,结合物质平衡原理,页岩油可动资源量等于原地页岩油资源量减去页岩油饱和吸附油量。应用上述方法对东濮凹陷古近系沙河街组沙一段、沙三上亚段、沙三中亚段、沙三下亚段泥页岩层系内页岩油资源量进行评价,结果为:沙一段、沙三上亚段、沙三中亚段及沙三下亚段泥页岩层系内页岩油可动资源量分别为1.27×108t、4.27×108t、2.73×108t和2.59×108t,柳屯洼陷具有很大的勘探潜力。     

陆相页岩油储层评价关键参数及方法

勘探开发证实,陆相湖盆发育类型多样、分布广泛的页岩油,展现出巨量的资源前景。通过梳理中国陆相页岩油的主要勘探进展和地质认识,结合不同类型页岩油地质特征,重点研究了页岩油表征的关键参数及方法。研究结果表明：①页岩油实验项目主要包括有机地球化学、岩矿组分、储集性能、流体性质和岩石力学5个方面,可以优选出页岩TOC、总孔隙度、含油量、游离油量和有效厚度5个关键表征参数;②TOC是页岩中的总有机碳含量,燃烧氧化-非分散红外吸收法是其主要实验方法;③总孔隙度是页岩储集空间占岩石总体积的比例,可采用以物性与饱和度测试方法为核心的综合表征实验方法获得;④含油量是赋存于页岩储集空间内的烃类总量,包括自然条件的赋存烃量和人工干预的潜在烃量,中—高成熟度页岩采用密闭取心方法,中—低成熟度页岩采用含油率方法;⑤游离油量是页岩层系中可动的油气量,包括地层和开发条件下理论与实际的可动油量,采用密闭取心、核磁共振等实验和实际生产资料确定等方法获得;⑥有效厚度是指采用水平井开发时,单井控制的具有商业油气价值产出的页岩层段厚度,其存在上限和下限厚度值,采用测井"七性"评价方法获得。通过针对性优选出适用页岩油表征的关键参数及方法,对支撑中国陆相页岩油储量评价和产能建设具有重要意义。     

页岩油吸附与游离定量评价模型及微观赋存机制

页岩油的赋存状态影响其可动性及可采性。为了定量评价不同赋存状态页岩油含量（吸附量与游离量）及其比例，建立了一系列数学模型，初步形成了页岩油吸附与游离定量评价理论框架，可用于分析：①非饱和吸附状态（0<p/p₀<1）下单组分烃的吸附量与游离量；②饱和吸附状态（p/p₀ ≥ 1）下单组分烃和混合烃（残余油）的吸附量与游离量及其比例。模型综合考虑了页岩油微观赋存特征（吸附相与游离相密度、吸附相厚度）、页岩孔隙微观结构（形态、大小、孔体积、比表面积）以及页岩储层物性（孔隙度、含油饱和度、视密度）。基于模型并结合中国东部湖相页岩油靶区（以东营凹陷为例），初步揭示了页岩油微观赋存机制，认识到：①页岩油吸附量与游离量及其比例受多参数综合影响；②当孔径小于约50 nm时，孔隙大小对吸附油和游离油含量及其比例影响较为显著；当孔径大于约50 nm时，孔隙大小影响较弱，此时游离油量依赖于含油孔体积。     

东营利津洼陷沙四段页岩含油气量测定及可动油率分析与研究

建立了页岩内含气量、液态轻质油、重质油的系统测定方法及页岩可动油实验方法,并对东营凹陷利津洼陷古近系沙河街组沙四段页岩样品的含气量、含液态油量、液态油性质及可动油率进行研究。研究结果表明:利津洼陷沙四段页岩含气量较低,勘探以页岩油为主。而液态油中含有较高的轻质油含量,并且具有较高的可动油比例,有利于利津洼陷沙四段页岩油的勘探开发。     

泌阳凹陷页岩油赋存特征及可动性研究

泌阳凹陷页岩油主要以吸附油和游离油两种方式赋存在较大孔隙及裂缝中,其中游离油主要赋存在层间缝、构造缝以及较大的基质孔隙内,其分布主要受基质孔隙、裂缝影响;吸附油主要赋存在有机质及黏土矿物颗粒表面。通过开展页岩可动油相关实验,建立了页岩可动油评价指标及界限,明确了可动油影响因素,实验表明,游离烃(S1)与有机碳含量比值为60 mg/g、氯仿沥青"A"与TOC比值为0.2、埋深为2 000 m时为页岩可动油门限;可动油富集程度主要与深度、有机碳含量、孔隙度和石英、长石、黏土等矿物含量有关。     

泌阳凹陷页岩油富集及可动性探讨

中国陆相页岩油资源丰富,但近年来的开发实践并没有取得预期的效果。针对这一问题,本文应用显微镜薄片观察、岩石热解、低温氮气吸附、页岩油吸附实验、高压压汞和核磁共振等实验对泌阳凹陷页岩油富集及可动性主控因素进行了研究。结果表明：页岩油富集层段TOC含量较高,无机大孔隙较为发育。页岩油富集时饱和烃含量较高,沥青质含量较低,由此页岩油的可动性较好。粘土矿物是页岩比表面积的主要贡献者,是页岩油吸附的主要载体,粘土矿物含量越低,页岩油的可动性越好。泌阳凹陷纵向上页岩油富集的最佳深度为2 800 m,页岩油在3 000 m以深API度较高,粘度较低,具较好的可动性。泌页HF1井、安深1井深度为2 400~2 500 m,还未达到页岩油富集、可动的最佳深度段,不利于页岩油的开采。高温条件下小分子烃吸附能力较弱,深层（3 000 m以深）是该区未来的有利勘探目标。泌阳凹陷地层压力系数较小,高声波时差主要是高TOC的反映。     

鄂尔多斯盆地长7油层组页岩吸附特征与类型及吸附气量影响因素

页岩理论吸附气量是判断页岩是否具有经济开采价值的重要指标,因此研究页岩等温吸附特性与类型、计算页岩理论吸附气量对页岩含气性评价具有重要意义。为了研究鄂尔多斯盆地延长组陆相页岩的等温吸附特性,选取长7油层组8块页岩样品进行了高温、高压甲烷等温吸附实验,根据得到的等温吸附曲线特征,计算了其理论吸附气量与吸附热,判断了其吸附类型并分析了影响其理论吸附气量的主要因素。结果表明:鄂尔多斯盆地长7油层组8块页岩样品的等温吸附结果符合Langmuir吸附特征;计算出页岩样品的理论吸附气质量体积为0.57~4.35 m3/t,平均为1.98 m3/t;计算得到页岩样品的吸附热为10.67~37.67 k J/mol,平均为21.73 k J/mol,由此判断其吸附类型为物理吸附;长7油层组陆相页岩理论吸附气量主要受比表面积、有机碳含量及黏土矿物含量的影响,其中比表面积为最直接的影响因素。     

准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩油赋存特征与影响因素

综合应用地质、钻井、X衍射矿物成分分析、氩离子抛光—场发射扫描电镜—X射线能谱实验、高压压汞、岩石热解与岩心二维核磁共振实验,开展准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组页岩油赋存特征及其影响因素的研究.玛湖凹陷风城组页岩油主要存在薄膜状吸附油与充填状游离油2种赋存方式,岩相类型、岩石矿物组分与储集空间类型是页岩油赋存状态的主控...     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩层系甜点体烃类可流动性影响因素

为研究吉木萨尔页岩油甜点储层中烃类可流动性影响因素,采用场发射扫描电镜、激光共聚焦显微镜、纳米CT、高压压汞法与氮气吸附联合分析、核磁共振分析等实验技术,对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油微纳米孔隙及烃类赋存特征进行分析.结果表明:页岩油储层各类岩性的孔隙分布存在较大差异,以长石岩屑粉细砂岩最好,大于300 nm孔...     

页岩储层自发渗吸实验及润湿性研究

页岩储层一般需要水力压裂技术进行开发,压裂液在储层中的自发渗吸是页岩气藏开发的重要机理。文中利用页岩粉末装置分别在页岩油气系统和气水系统开展自发渗吸实验研究,对页岩储层的渗吸特征取得了进一步的认知。实验结果表明:页岩粉末渗吸油量高于渗吸水量,但渗吸水的速率高于渗吸油的速率。其结论与常规渗吸实验相反,主要是由于页岩中有机质纳米孔数量较多,粉末化后疏水网络能有效连接,比表面积增大,引起页岩粉末渗吸油量大于渗吸水量;同时由于有机纳米孔孔径较小,摩擦阻力较大,引起渗吸油速率降低,平衡时间延长。通过应用液-液萃取(LLE)润湿性实验和润湿性指数法进一步表明,实验页岩粉末的润湿性为弱油湿。     

济阳坳陷古近系沙河街组湖相页岩油赋存机理

为研究济阳坳陷古近系沙河街组页岩油赋存机理及其可动性,通过有机地球化学、薄片观察、低温氮吸附、高压压汞、场发射扫描电镜等实验分析,揭示了页岩油赋存机理,包括页岩油赋存的孔隙大小、吸附油/游离油比例、可动性大小及影响因素、赋存模式。常温常压条件下,残留页岩油主要赋存在孔径100 nm以下的孔隙中,游离油赋存的孔径下限为5 nm,可动油赋存的孔径下限约为30 nm;轻质组分、低TOC、高孔隙度是可动油比例高的主要原因。每种类型孔隙均可见页岩油残留,但并非所有的孔隙中都发育页岩油,孔隙的连通性及其表面润湿性决定了页岩油的富集程度与状态。图14参52     

渤海湾盆地冀中坳陷饶阳凹陷沙一下亚段页岩油可动量评价

以渤海湾盆地冀中坳陷饶阳凹陷沙一下亚段页岩油储层为例,对不同埋深层状和块状泥页岩储层岩心样品开展有机碳、热解和孔隙度等实验分析,结合研究层段测井曲线,弄清储层岩石压缩系数、原油压缩系数、地层水压缩系数和原始含油饱和度随深度的变化特征,确定块状和层状泥页岩储层最大天然可动油量随深度的变化特征。研究表明：除了在2 500 m未熟油阶段有一段高值区之外,沙一下亚段块状和层状泥页岩储层中弹性驱可动油量和溶解气驱可动油量均随深度增加而增大。块状储层弹性驱可动油率明显大于层状样品,其溶解气驱可动油率略小于层状储层。但单位体积块状泥页岩储层弹性驱可动油量、溶解气驱可动油量分别略小于和明显小于层状样品。块状和层状泥页岩储层弹性驱可动油量平均值分别为0.13×10^-3 t/m³和0.14×10^-3 t/m³,溶解气驱可动油量平均值分别为0.56×10^-3 t/m³和1.27×10^-3 t/m³。     

中-低成熟湖相富有机质泥页岩含油性及赋存形式——以渤海湾盆地渤南洼陷罗63井和义21井沙河街组一段为例

为揭示中-低成熟湖相富有机质泥页岩含油性及其赋存形式,以渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷罗63井和义21井沙一段取心段为例,采用轻烃校正后的氯仿沥青“A”含量、油饱和指数（OSI）开展了含油性定量评价,采用光薄片和扫描电镜观察以及多温阶热释分析技术,开展了滞留油赋存形式定性、定量研究。结果表明,沙一段富有机质泥页岩含油性较好,经轻烃校正后的氯仿沥青“A”平均含量和油饱和指数（OSI）分别达到1.0%以上和中等含油至油气显示级别,个别层段达到具有页岩油潜力级别;富有机质泥页岩内滞留油除以有机显微组分（沥青质体和层状藻类体等）吸附-互溶态形式赋存外,还赋存于层理缝、构造微裂缝、矿物粒间（晶间）孔隙、粒缘缝以及溶蚀孔隙内。以有机质吸附-互溶态和无机矿物吸附态赋存的重质油占总滞留油的68%～84%（平均达75%）,而以游离态赋存的轻质和中质油则占总滞留油的16%～32%（平均25%）。现实可动油量（轻烃校正量与200℃热释轻质油量之和）介于0.62～1.76 mg/g（平均1.12 mg/g）,可动油率（现实可动油量与总滞留油量之比）5.39%～9.10%（平均7.06%）。利用200℃时热释放的轻质油量和轻烃校正量之和,可以较合理地对富有机质泥页岩层系的页岩油资源潜力进行快速评价。     

岩石热解实验在页岩油储层含油性评价中的应用——以川东北地区侏罗系凉高山组为例

页岩油是保障国家长期稳产和上产的重要战略资源,含油性及可动性评价在页岩油勘探甜点预测中具有重要指导意义。采用液氮冷冻取制样和岩石热解实验方法,对川东北地区侏罗系凉高山组页岩油层系开展含油性及可动性评价实验研究和含油性影响因素分析,取得以下4点认识：（1）液氮冷冻取制样技术可有效避免样品中的轻烃损失,所获含油性参数可更为真实地反映储层含油性;（2）分段岩石热解方法可通过游离油、束缚油及固态烃含量表征储层含油性,并通过最大可动油量占比（游离油含量/总含油量）表征原油可动性;（3）凉高山组页岩油储层含油性和可动性受有机质丰度、成熟度、岩性和烃源体系的运移排烃及烃类运聚作用的共同影响,有机质丰度越大储层含油性越好,成熟度越高原油可动性越强,但储层含油性越好和可动性越强,原油越容易在储层中发生短距离运聚现象,从而改变储层含油性;（4）综合分析凉一段、凉三段的含油性、可动性、地球化学特征、物性和页岩油井的开发需求,发现凉一段为优质页岩油勘探层段。岩石热解实验手段为页岩油含油性及可动性评价提供了新思路和新方法,可有效支撑页岩油甜点区预测和开发方案设计。     

松辽盆地古龙页岩油富集主控因素及分类评价

为明确松辽盆地古龙页岩油的富集规律,进一步指导页岩油的开发部署,利用岩心实验数据及试油成果资料,从页岩油形成的烃源岩发育、热演化程度、储集空间等方面,对古龙页岩油富集主控因素进行系统分析,并在此基础上制定页岩油富集层、富集区的划分标准,明确了页岩油的空间分布规律.结果表明,古龙页岩油主要有4个富集主控因素:(1)规模发...     

页岩油原地量和可动油量评价方法与应用

页岩总油含量（TOY）和可动油含量（MOY）的计算是页岩油资源潜力评价的核心技术。根据对两次热解样品总有机碳含量（TOC）非均质性的认识,提出了一种基于两次热解数据来评价样品TOC含量非均质性的方法及一种校正吸附油含量的计算方法,并运用该方法对江汉盆地29个潜江组页岩样品和渤海湾盆地32个沙河街组页岩样品进行评价,结果显示：①TOC含量偏差平均值分别达到0.16%和0.34%,说明两组样品都存在一定的非均质性;②校正前、后吸附油含量的差值分别为0.85 mg/g和0.84 mg/g,说明进行等价TOC校正可以使吸附油含量、总油含量和可动油含量的计算结果更准确。同时,提出了一种基于页岩油密度及地层体积系数计算蒸发烃损失量的方法。采用以上新方法对鄂尔多斯盆地延长组7油层组（长7油层组）页岩油进行评价,结果显示：①吸附油含量占总油含量的63%,可动油含量占总油含量的37%,总油含量是游离烃量（S₁）的3.5倍,蒸发烃损失量约占总烃含量的9%,占S₁含量的29%;②长7油层组页岩油原地量为111.2×10⁸ t,可动油量为40.1×10⁸ t,说明长7油层组页岩油勘探潜力大。