松辽盆地青一段油页岩品质演化及其控制因素研究:热模拟实验的启示摘要
富含有机质的油页岩是国家重要的战略矿产资源,也是潜在页岩油藏形成的重要物质基础,但是以往主要聚焦于其有机质富集机理研究,而忽视了对其品质演化的影响因素及控制作用研究。本文选取了渤海湾盆地吉林扶余地区JFD-1井青一段(K2qn1)、JFD-4井嫩一段(K2n1)不同品质油页岩样品(TOC:4.09%、10.0%),利用高温高压热模拟设备再现其热演化过程(共设计250℃,300℃,350℃,400℃,450℃和500℃等6个温度点),并对中间产物进行了宏观-微观有机-无机地球化学测试分析。热模拟结果显示,随着加热温度增加,不同油页岩品质均呈现下降趋势,但下降规律明显不同。高品质油页岩有机碳含量(TOC)从9%降至4.8%,生烃潜力(S1+S2)从63mg/g降至2mg/g,且其品质下降拐点约出现在1.05%Ro;低品质油页岩呈现缓慢连续下降特征,TOC从5%降至2.2%,S1+S2从38mg/g逐渐降至0。高品质油页岩演化过程中,粘土矿物粘土含量随温度增加从36%逐渐降低至28%,其中伊利石含量先降后增,在Ro≈1.05%达到最小值为19%,而伊蒙混层含量则相反,在Ro≈1.05%达到最大值为73%;而低品质油页岩伊利石及伊蒙混层含量基本保持稳定,约20%和72%。生烃母质中藻质体含量在1.05%Ro之前缓慢降低(含量从26.4%降至25.4%),之后随成熟度的增大急剧降低,在1.55%Ro处降为0,次生组分拐点出现在1.55%Ro前,含量为27%,成熟度至1.2%Ro时基本没有;低品质油页岩藻质体含量缓慢降低,含量从13%逐渐降至0,次生组分拐点早于高品质油页岩,在1.1%Ro之前。不同品质油页岩生烃过程差异显示,藻类类型、含量及其与粘土矿物的有机-无机耦合作用对页岩油的形成具有重要影响。以伊蒙混层粘土矿物为主且富含藻类的高品质油页岩生油高峰早、生烃多的特点,分析认为其受藻类类型与含量差异影响。相较于一般品质油页岩,优质油页岩含有丰富的层状藻,及一定含量的结构藻。结构藻往往具有较高生烃潜力,且多以游离或者物理吸附状态与伊/蒙混层矿物结合,稳定性较差,在生烃过程中可较快的降解生烃并伴生大量有机酸。该过程有利于无序伊/蒙混层向有序化伊/蒙混层和伊利石转化,使其具有更高的催化活性,更有利于促进藻类降解生烃。而低品质油页岩中层状藻(无定形有机物形式)和伊/蒙混层形成了一种高度稳定的层间赋存有机-粘土复合物,其中的有机质占据了蒙脱石向伊利石转化所需的层间K+的固定位置,在一定程度阻碍了蒙脱石向伊利石的转化。不同品质油页岩的演化及其影响因素的明确,对页岩油勘探具有重要意义。
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