Occurrence states and quantitative characterization of lacustrine shale oil from Yanchang Formation in Ordos Basin

Xianyang LIU; Weiwei YANG; Shixiang LI; Lin SUN; Rui CHANG

doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2021.04.007

Natural Gas Geoscience >

2021 , Vol. 32 >Issue 12: 1762 - 1770

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2021.04.007

Occurrence states and quantitative characterization of lacustrine shale oil from Yanchang Formation in Ordos Basin

Xianyang LIU ^,¹^,² ,
Weiwei YANG ^,¹^,³ ,
Shixiang LI ¹^,³ ,
Lin SUN ¹^,³ ,
Rui CHANG ¹^,³

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^1. National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil and Gas Fields，Xi’an 710018，China
^2. PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China
^3. Research Institute of Exploration and Development of PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi’an 710018，China

Received date: 2021-03-17

Revised date: 2021-04-09

Online published: 2021-12-27

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The National Natural Science Foundation of China(41773035)

the Project of Exploration and Production Branch of CNPC(KT2020-06-01)

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Highlights

The exploration breakthrough of Chang 7 Member shale oil from sandstones in Ordos Basin has been made and scale effect has been realized， however， whether the mudstone and shale series have exploration potential and how to characterize the hydrocarbon occurrence states are still questions. Contrast between the shale oil and residual hydrocarbons shows that the test shale oil has high content of light and medium hydrocarbons （ $n C 25 -$ ） but very low abundance of asphaltene， while the retained hydrocarbons has high concentrations of macromolecular compounds. Analytical tests and experimental studies suggest that the oily components have poor compatibility with asphaltene， their occurrence stats are distinct， the asphaltene components are mainly adsorbed by kerogen while the oily constituents occur in the pores and fractures as free hydrocarbons. Therefore， high contents of asphaltene will not affect the mobility of shale oil. Moreover， the method of separating and extracting free hydrocarbons from shale and mudstones is not only a rapid technique for shale oil resources evaluation， but also reveals that the free hydrocarbon contents of Chang 7 Member shale and mudstones are very high with an average content of 5 mg/g， showing a significant potential of shale oil exploration from mud shales.

Cite this article

Xianyang LIU , Weiwei YANG , Shixiang LI , Lin SUN , Rui CHANG . Occurrence states and quantitative characterization of lacustrine shale oil from Yanchang Formation in Ordos Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2021 , 32(12) : 1762 -1770 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2021.04.007

0 引言

近年来中国油气需求量逐步上升，但常规油气资源产量逐年下降，油气勘探从“源外”向“源内”转变，页岩油成为中国陆上“进源找油”的主要目标和重要接替资源^［1-3］。依据热演化程度的不同^［4］，页岩油可以划分为中低成熟度页岩油（R _O<1.0%）和中高成熟度页岩油（R _O≥1.0%）^［5］。中低成熟度页岩热演化程度较低，赋存的有机质只有部分转化为油气^［6-9］，必须采用原位转化技术才能实现商业开采。本文主要讨论的是基于中高成熟度页岩中已生成并滞留其中的油气作为开采目标的页岩油。根据国家标准GB/T38718—2020《页岩油地质评价方法》^［10］统一了页岩油的概念：“页岩油是指赋存于富有机质页岩层系中的石油。富含有机质页岩层系烃源岩内粉砂岩、细砂岩、碳酸盐岩单层厚度不大于5 m，累计厚度占页岩层系总厚度比例小于30%。无自然产能或低于工业石油产量下限，需采用特殊工艺技术措施才能获得工业石油产量。”根据这一概念，鄂尔多斯盆地延长组7段（简称长7段）为典型的陆相页岩油，根据源储组合关系，可以将页岩油进一步划分为3类^［11］，其中源内夹层型页岩油已经实现了勘探重大突破和规模效益开发^［11-13］，2019年发现10亿吨级庆城大油田；纹层型页岩油风险勘探取得重要进展，拓展了鄂尔多斯盆地陆相页岩油的勘探领域^［12］；页理型页岩油直井压裂试油获得工业油流，但试采结果尚不理想。页理型页岩油是典型的源储一体、滞留聚集、连续分布的油气聚集，富有机质页岩既是生油层，也是储集层^［14］，富有机质页岩经过热演化持续生排烃，满足自身饱和或接近饱和之后发生排烃或运移，因而处于热解生排烃高峰期的富有机质页岩均有可能成为页岩油储集层。以相应层段中储集层岩石抽提物和原油中同碳数的异构烷烃和正构烷烃比值为鉴别标准，判断页岩层系中产出原油来源于页岩或非页岩致密储层^［15］。早在2002年就有文献^［16］报道在阿巴拉契亚、墨西哥湾、西西伯利亚和我国松辽、泌阳等盆地发现泥页岩裂缝型油气，颠覆了以往对于烃源岩主要是提供油气来源的生油岩，或为阻止油气继续运移、逸散的封盖层，而非油气储集层的认识。近年来，随着对页岩油勘探开发的深入，松辽盆地古龙凹陷、黄骅坳陷沧东凹陷均在页理型页岩油中发现工业油气流，并由勘探突破阶段转入评价阶段。

鄂尔多斯盆地延长组是一套内陆河流—三角洲—湖泊相碎屑岩系，自下而上是一个完整的沉积旋回，可划分为长1—长10共10个段，其中长7段位于湖泊最大湖泛期，稳定发育了一套以黑色页岩、暗色泥岩为主的富有机质烃源岩，湖盆面积达6.5×10⁴km^2［17-19］。受控于区域构造活动，长7段沉积期，地震、火山、湖底热液活动的活跃促进了淡水湖盆富有机质页岩的发育^［20］，有机质母质以低等水生藻类为主，有机质类型好，加之热演化程度适中，正处于生油高峰期，长7段厚层状泥页岩层系为滞留型页岩油聚集的主要场所。为明确泥页岩层系内滞留烃赋存状态、含量、特征及控制因素，为页岩油可动烃评价、分级资源评价及赋存机制研究奠定重要基础，本文从现有方法技术存在的问题和生产需求出发，利用有机溶剂分步萃取、重液分离提取等多种实验手段，获取鄂尔多斯盆地长7段泥页岩中游离烃与吸附烃油量与性质等重要参数，形成了实用便捷的实验技术。

1 页岩油地球化学特征

1.1　长7段湖相页岩层发育轻质油

鄂尔多斯盆地页岩油勘探初期，长庆油田就对富有机质泥页层系内油气产出进行了探索，通过直井压裂试油在页岩层获得了日产20 t以上的工业油流。原油物性与族组分分析显示，从长7段湖相页岩层产出的油油质较轻，具有饱和烃含量高、芳烃与非烃含量较低、沥青质含量极低的特征。原油密度为0.824~0.834 g/cm³，黏度为4.80~6.18 mPa·s、凝固点为12~21 ℃（表1），属于流动性好的轻质原油。原油全烃气相色谱特征也表明，长7页岩层所产出页岩油的轻中质组分含量高，色谱峰形完整，主峰碳为nC₁₅，

n C 25 +

组分含量低（图1，图2），

n C 21 -

n C 22 +

值（2.25~3.51）与（

n C 21

n C 22

）/（nC₂₈+nC₂₉）值（1.95~2.26）较高。

表1 鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩层所产出页岩油物性与族组成分析数据

Table 1 Physical properties and group compositions data analysis of shale oil produced from Chang 7 Member shale in Yanchang Formation, Ordos Basin

井号	产层	样品	密度/（g/cm³，50 ℃）	动力黏度/（mPa·s，50 ℃）	凝固点/℃	族组成/%
井号	产层	样品	密度/（g/cm³，50 ℃）	动力黏度/（mPa·s，50 ℃）	凝固点/℃	饱和烃	芳烃	非烃	沥青质
耿295	长7段	页岩油	0.824	6.18	21	48.51	8.96	9.95	0.00
木81	长7段	页岩油	0.828	4.80	17	66.46	10.06	3.98	0.50
木78	长7段	页岩油	0.834	5.27	12	53.47	10.83	5.92	0.68

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图1 木81井长7₃亚段岩层产出页岩油全烃色谱

Fig.1 The total hydrocarbon chromatograph of shale oil produced from Chang 7₃ sub-member shale of Well Mu 81

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图2 长7段富有机质页岩氯仿沥青“A”含量频率分布（226个样品）

Fig.2 Frequency distribution of bitumen “A” content in organic-rich shales from Chang 7 Member （226 samples）

1.2　页岩滞留烃含量高，但大分子烃类富集

鄂尔多斯盆地长7段富有机质页岩表现为页理发育、富有机质纹层、富草莓状黄铁矿、低黏土矿物等特征^［19］，平均有机碳含量约为14%，最高可达30%以上，属Ⅰ—Ⅱ₁型干酪根、正处于生油高峰期^［21］（R _O值为0.8%~1.3%），处于滞留烃总量高峰期^［20］，高滞留烃含量对提高单井初始产量和EUR具有重要作用^［5］。地球化学参数表明，长7段富有机质页岩沥青“A”含量主要分布在0.4%~1.0%之间，平均在0.8%左右（图2）；热解S ₁值大都分布在2~5 mg/g之间，平均在4 mg/g左右（图3）。但从族组分结果来看，富有机质泥页岩中沥青质含量较高（表2），黑色页岩氯仿沥青“A”中平均沥青质含量高达35.99%，暗色泥岩氯仿沥青“A”中平均沥青质含量为12.7%，与其产出页岩油族组分特征形成鲜明对比。这种差异说明2个问题：一是富有机质泥页岩滞留烃中的大分子极性组分不易与轻中质烃类组分一起流出，沥青质组分几乎是不可动或不可产出的；另一个是烃源岩排烃强度的不同导致残留烃性质存在差异性，黑色页岩排烃强度较大，残留烃中大分子化合物含量较高。那么高沥青质含量是否会阻碍页岩中滞留烃流动性、泥页岩中可动烃含量如何表征成为滞留型页岩油评价急需回答的问题。

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图3 长7段富有机质页岩游离烃（S ₁）频率分布（226个样品）

Fig.3 Frequency distribution of free hydrocarbons （S ₁） values in organic-rich shales from Chang 7 Member （226 samples）

表2 鄂尔多斯盆地长7段泥页岩氯仿沥青“A”族组成数据

Table 2 Group compositions data of bitumen “A” of shales in Chang 7 Member, Ordos Basin

岩性	TOC/%	岩石热解S ₁/（mg/g）	氯仿沥青“A”/%	氯仿沥青“A”族组成/%
岩性	TOC/%	岩石热解S ₁/（mg/g）	氯仿沥青“A”/%	饱和烃	芳烃	非烃	沥青质
黑色页岩	14.96（226）	4.11（226）	0.839 2（90）	27.49	19.07	17.44	35.99
暗色泥岩	3.78（135）	2.19（135）	0.617 1（63）	57.18	16.97	13.15	12.70

注：括号内为样品数量

1.3　页岩油与沥青质互溶性差

通过对比页岩层产出页岩油与滞留烃（即氯仿沥青“A”）族组成特征，滞留烃中的高含量沥青质很难与轻质烃一起开采出来，为明确两者之间的互溶性，开展了页岩油溶解沥青质实验。在6个装有长7段富有机质页岩抽提物（氯仿沥青“A”）分离出的沥青质组分（约15 mg）的玻璃瓶中加入约200 mg木78井长7段页岩油（富含轻质组分、沥青质含量极低或无）（表3）、密闭放置并按时搅拌30日（室温）。称取约100 mg原油，用正己烷沉淀沥青质的方法测定沥青质含量，测试结果显示原油沥青质含量为0.10%~1.79%，平均值为0.86%（表3）。另外用少量三氯甲烷将沥青质溶解后，再加入一定量的页岩油，在玻璃容器底部可见到明显的沥青质沉淀现象。这些实验现象表明页岩层所产出的轻质页岩油与滞留烃中沥青质组分相溶性很差，不同性质的滞留烃类赋存状态有所不同，进而需要开展相关实验研究。

表3 鄂尔多斯盆地木78井长7段页岩油与黑色页岩沥青质互溶性试验结果（1个月）

Table 3 Intersolubility experimental results between shale oil and black shale asphaltene in Chang 7 Member of Well Mu78, Ordos Basin (one month)

实验编号	实验后称取页岩油量/g	沉淀沥青质/g	实验后页岩油中沥青质含量/%
1	0.051 3	0.000 8	1.56
2	0.104 2	0.000 4	0.38
3	0.106 4	0.001 9	1.79
4	0.107 0	0.000 9	0.84
5	0.102 1	0.000 5	0.49
6	0.104 7	0.000 1	0.10

2 滞留烃评价实验方法与讨论

由于鄂尔多斯盆地长7段富有机质页岩正处于生油高峰期，滞留烃赋存状态主要以游离烃和吸附烃形式存在，这与邹才能等^{［14，22］}所阐述的页岩内部页岩油滞留模式观点一致，鄂尔多斯盆地长7段滞留烃主要以吸附态与游离态赋存于页岩层系内，受控于干酪根的化学性质和泥页岩内部的孔隙裂缝发育情况。理论上讲，残留吸附烃主要被干酪根和黏土矿物所吸附，分子极性强；游离烃主要存在于泥页岩孔隙及微裂缝中，分子极性相对较弱，因而可采用溶剂萃取法来分离游离烃与吸附烃。

2.1　游离烃实验评价技术

2.1.1　游离烃快速分离提取方法

考虑到游离烃与吸附烃在赋存空间及其分子极性的差异性，游离烃所赋存空间相对较大，与有机溶剂接触速度快，容易被萃取，而吸附烃与有机溶剂接触能力受限，较难被萃取；同时，游离态烃类一般分子极性较弱，容易被萃取，而吸附态烃类分子极性较强，不易被萃取。基于此，笔者认为在较低温度（室温）下，游离态可溶有机质（游离烃）极易被有机溶剂萃取，而吸附态可溶有机质（吸附烃）则较难被萃取。因此，适当控制有机溶剂（二氯甲烷）的萃取时间，就能够萃取得到游离态的可溶有机质（页岩油主体），残留的吸附态可溶有机质用三氯甲烷进行抽提得到。由此设计了不同浸泡时间的有机溶剂萃取可溶有机质实验，通过分析实验数据，确定游离烃有机溶剂萃取法的实验方案。

为尽可能的使游离烃分离出来，本文实验采用极性较弱的二氯甲烷溶剂。首先将岩心样品粉碎至200目以下，用万分位天平称量4份10 g左右的样品分别放入4个50 mL的离心管内，之后分别加入20 mL的二氯甲烷溶剂，第一组即刻搅拌，用离心机进行分离，倒出液体①，接着继续加入20 mL的二氯甲烷溶剂，搅拌，用离心机进行分离，倒出液体②；第二组样品搅拌浸泡15 min之后，离心分离，倒出液体①，接着再次加入20 mL的二氯甲烷溶剂，搅拌，离心，倒出液体②；第三组样品则是搅拌浸泡30 min，其他流程与第二组一样；第四组样品搅拌浸泡60 min，其他流程与第二组一样。按照此实验方案，对3个样品进行了不同时间的萃取实验，实验结果见图4。从实验结果可以看出，在1 h内，同一页岩样品的二氯甲烷萃取物含量较为稳定，未显示出明显的增高趋势，说明萃取的有机物以游离态占绝对优势，萃取的吸附态可溶有机质很少。因此，二氯甲烷即时萃取的可溶有机质可近似地看作为游离烃，进而建立了泥页岩中游离烃快速分离提取方法^［23］。

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图4 三组岩样残留游离烃二氯甲烷萃取实验结果

Fig.4 Experimental results of extraction of residual free hydrocarbon dichloromethane from three groups of rock samples

2.1.2　长7段页岩中游离烃含量、组成与影响因素

前文所述二氯甲烷快速萃取物（轻烃恢复后）可近似地看作为游离烃，这一观点从组分特征也可以得到证实。色谱分析显示，长7黑色页岩的二氯甲烷萃取物饱和烃以中质烃占优势（轻质烃散失），重质烃含量较低，与页岩层产出的页岩油组分特征较为相似（图5）。族组成分析结果表明二氯甲烷萃取物呈现出低—极低沥青质、高饱和烃特征，与产出页岩油具有较好的相似性（表4）。两者组分的相似性进一步佐证了二氯甲烷快速萃取法分离测定页岩游离烃方法的可行性。

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图5 二氯甲烷快速萃取物(a)与页岩油(b)饱和烃色谱对比

(a)里57井，长7段，黑色页岩二氯甲烷快速萃取物;(b) 木78井，长7段，页岩油

Fig.5 Saturated hydrocarbon chromatographic comparison between dichloromethane rapid extract (a) and shale oil (b)

表4 鄂尔多斯盆地长7段代表性样品二氯甲烷萃取物及其残渣三氯甲烷抽提物含量与族组成数据

Table 4 Contents of dichloromethane extracts, trichloromethane extract of residues and their group compositions for Chang 7 Member representative samples， Ordos Basin

井号	井深/m	岩性	二氯甲烷萃取物/%					二氯甲烷萃取后岩样三氯甲烷抽提物/%
井号	井深/m	岩性	萃取物	饱和烃	芳烃	非烃	沥青质	萃取物	饱和烃	芳烃	非烃	沥青质
里57	2 330.20	黑色页岩	0.483	37.72	38.89	21.64	1.75	0.335	8.77	11.11	19.88	52.63
里57	2 338.70	黑色页岩	0.286	37.89	42.63	17.89	1.58	0.163	6.21	12.42	17.39	61.49
悦67	2 029.32	黑色页岩	0.298	80.08	9.96	9.96	0.00	0.074	42.86	23.38	20.78	20.78
悦67	2 047.85	黑色页岩	0.509	0.509	42.81	15.65	9.27	0.513	4.68	9.65	6.73	73.68
盐56	3 037.30	暗色泥岩	0.869	58.91	28.03	11.56	1.50	0.292	15.14	11.95	17.13	54.18
盐56	3 057.45	暗色泥岩	0.648	50.81	33.63	14.13	1.43	0.167	14.38	12.33	19.86	52.74
罗196	2 659.08	暗色泥岩	0.557	23.91	36.30	14.57	7.17	0.406	8.76	12.37	10.82	71.13
罗196	2 663.62	暗色泥岩	0.634	34.27	35.78	15.52	5.39	0.297	11.11	14.81	15.43	60.49

通过该方法对25个长7段泥页岩样品进行游离烃含量测试，其中选取的暗色泥岩样品主要为残留氯仿沥青“A”转化率相对较高的样品。测试结果表明（图6），TOC>10%的黑色页岩样品游离烃含量在4 mg/g左右（轻烃恢复后为5.7 mg/g）；5%<TOC<10%的黑色页岩样品游离烃含量在2~4 mg/g之间（轻烃恢复后为2.8~5.7 mg/g）；部分暗色泥岩样品的游离烃含量较高，最高达0.87 mg/g。为明确游离烃含量主控因素，利用核磁共振方法，剔除了有机质含量对孔隙度的影响，得到核磁共振孔隙度，从图7可以看出，游离烃含量与核磁共振孔隙度基本呈正相关关系，说明游离烃含量主要受储层物性所控制，个别样品出现偏差应该是由样品非均质性或核磁共振测试孔隙度误差所造成。

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图6 二氯甲烷萃取物含量（游离烃）与有机碳含量关系

Fig.6 Relationship between content of dichloromethane extract （free hydrocarbon） and organic carbon

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图7 二氯甲烷萃取物含量（游离烃）与核磁共振孔隙度关系

Fig.7 Relationship between content of dichloromethane extract （free hydrocarbon） and NMR porosity

2.2　吸附烃实验评价技术

2.2.1　吸附烃有机溶剂抽提法

在二氯甲烷萃取实验的基础上，将二氯甲烷萃取后的残渣再次进行三氯甲烷（氯仿）抽提，可得到吸附烃含量。结果见图8，随着泥页岩有机碳含量的增加，吸附烃含量逐渐升高，当TOC含量为10%时，吸附烃含量在0.4 mg/g左右。从饱和烃色谱（图9）和族组成特征（表4）来看，吸附烃中重质组分含量较高，

C 21 - / C 22 +

值为1.03，（C₂₁+C₂₂）/（C₂₈+C₂₉）值为1.95，而游离烃中富集轻中质组分；族组成特征表现为低饱和烃、低芳烃、低非烃、高—极高沥青质含量的特征，与游离烃的高饱和烃、较高的芳烃与非烃、低—极低沥青质的特征形成鲜明对比。

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图8 二氯甲烷萃取物（游离烃）及其残渣三氯甲烷萃取物（吸附烃）含量与有机碳含量关系

Fig.8 Relationship between the content of dichloromethane extract （free hydrocarbon） and its residual trichloromethane extract （adsorbed hydrocarbon） and TOC contents

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图9 残渣中三氯甲烷萃取物（吸附烃）饱和烃色谱

Fig.9 Trichloromethane extract in residue （adsorbed hydrocarbon） saturated hydrocarbon chromatography

2.2.2　重液分离—有机溶剂抽提法

为分析吸附烃的组成特征及其赋存状态，设计了无机重液分离实验，其原理为：无机矿物密度约为2.6 g/cm³，而纯有机质颗粒的密度近1.1 g/cm³，在泥质烃源岩中，有机质常常以分散状、顺层富集状、局部富集状和生物残体等形式分布于黏土矿物中，两者相互共存，常结合形成有机黏土复合体，密度在1.6~2.4 g/cm³之间。因此，我们试图利用不同密度的无机重液（1.6~1.8 g/cm³与2.5~2.6 g/cm³）分离轻密度组分与重密度组分，从而得到相对较纯的干酪根与无机矿物组分，然后分别进行有机碳测试、沥青“A”抽提、族组分分离、X-射线衍射等分析，从而对比分析两者所赋存的烃类组分（图10）。经过重液浮选、盐酸、氢氟酸处理等多个实验步骤之后，所得到的烃类主要为吸附烃。烃类族组成分析结果与前文所述基本一致，以沥青质为主，其中密度较小的部分（富干酪根）沥青质含量更高（表5）。根据氯仿沥青“A”、TOC等结果，计算得出干酪根吸附可溶有机质容量平均在40.26 mg/g左右（表5）。

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图10 重液分离—有机溶剂抽提法测试吸附烃流程

Fig.10 Flow diagram of hydrocarbon adsorption measured by heavy liquid separation and organic solvent extraction

表5 鄂尔多斯盆地长7段页岩不同密度组分的地球化学参数对比

Table 5 Comparison of geochemical parameters of different density components of Chang 7 Member shale in Ordos Basin

井号	层位	井深/m	岩性	分类	TOC /%	氯仿沥青“A” /%	（氯仿沥青“A”/TOC） /%	氯仿沥青“A”族组成/%				干酪根吸附可溶有机质容量 /（mg/g）
井号	层位	井深/m	岩性	分类	TOC /%	氯仿沥青“A” /%	（氯仿沥青“A”/TOC） /%	饱和烃	芳烃	非烃	沥青质	干酪根吸附可溶有机质容量 /（mg/g）
里231	长7	2 114.0	黑色页岩	密度<1.7 g/mL	51.39	2.58	5.02	10.81	13.96	12.16	63.06	41.17
里231	长7	2 114.0	黑色页岩	密度>2.5 g/mL	9.56	0.48	4.99	16.67	13.16	18.42	51.75	41.17
里231	长7	2 108.4	黑色页岩	密度<1.8 g/mL	43.90	2.88	6.56	9.68	10.89	11.29	68.15	54.02
里231	长7	2 108.4	黑色页岩	密度>2.5 g/mL	6.73	0.42	6.20	16.82	11.21	18.69	53.27	54.02
里231	长7	2 112.63	黑色页岩	密度<1.6 g/mL	49.25	3.13	6.36	6.72	8.58	10.07	74.63	53.02
里231	长7	2 112.63	黑色页岩	密度>2.5 g/mL	10.55	0.56	5.31	10.00	10.00	16.67	63.33	53.02
里57	长7	2 342.80	黑色页岩	密度<1.8 g/mL	40.05	1.51	3.78	3.93	11.48	14.10	58.36	30.73
里57	长7	2 342.80	黑色页岩	密度>2.5 g/mL	9.48	0.38	3.98	4.13	11.57	19.83	54.55	30.73
白522	长7	1 951.36	黑色页岩	密度<1.8 g/mL	49.13	1.75	3.57	6.83	13.98	12.11	54.97	28.50
白522	长7	1 951.36	黑色页岩	密度>2.5 g/mL	11.19	0.49	4.36	9.24	12.87	14.85	54.46	28.50
白522	长7	1 952.6	黑色页岩	密度<1.6 g/mL	52.03	2.25	4.32	8.74	15.85	16.39	59.02	34.15
白522	长7	1 952.6	黑色页岩	密度>2.6 g/mL	9.80	0.61	6.19	15.85	12.20	17.68	54.27	34.15

2.2.3　页岩中干酪根与无机矿物吸附能力

实验结果表明长7泥页岩样品中吸附烃含量随有机碳含量的增加而增加（图8），两者具有良好的线性关系，说明有机质是吸附烃的主要载体，即吸附烃主要赋存于干酪根内部或表面。此外，泥页岩中沥青质含量随有机碳含量增加而升高的现象（图11）也反映出沥青质组分主要以吸附态赋存于干酪根中，并且有可能降低干酪根对油质组分的吸附能力。本次研究选取成熟度在0.8%~1.1%之间的页岩样品进行了相关分析，根据页岩残留氯仿沥青“A”与有机碳含量关系图及其线性回归方程式（图12），斜率值代表有机质吸附的烃类含量，可以得到干酪根对烃类的吸附能力大概为39.4 mg/g，与重液分离—有机溶剂抽提法结论基本一致。当TOC含量为0时，氯仿沥青“A”值为0.256 1%，该值大致反映了游离态可溶烃量与黏土矿物吸附量之和，不过前文所述二氯甲烷快速萃取物含量即游离烃含量在0.2%~0.4%之间，说明这一含量应该以游离烃为主，推测黏土矿物吸附量很低。加之页岩中黏土矿物含量较低（平均占总矿物含量的30%）^［19］，相对于富集的干酪根而言，其吸附烃能力较弱，据此认为干酪根是吸附烃的主要宿主。换句话说，高含量的沥青质主要被干酪根所吸附，富有机质页岩很高的沥青质含量不会显著影响页岩油的可流动性。

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图11 长7段富有机质页岩有机碳含量与氯仿沥青“A”中沥青质含量关系

Fig.11 Relationship between TOC content and asphaltene content in asphalt “A” of the organic-rich shales from Chang 7 Member

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图12 长7段富有机质页岩有机碳含量与氯仿沥青“A”关系

Fig.12 Relationship between TOC and asphalt “A” contents in organic-rich shales from Chang 7 Member

3 认识与结论

（1）鄂尔多斯盆地延长组长7页岩层产出的页岩油具有中轻质烃类组分（

n C 25 -

）显著优势、沥青质组分很低的特征，密度、黏度均较低，属于偏轻质原油。页岩油与长7段富有机质泥页岩滞留烃相比，饱和烃色谱图相似，非烃组分偏低、沥青质组分显著偏高。说明沥青质等强极性组分难以与油质组分一同采出。

（2）油质组分与沥青质之间相容性差的特点，使得长7段富有机质页岩中的沥青质组分与油质组分的赋存方式有所不同，沥青质组分可能主要以吸附态赋存于干酪根中。干酪根对沥青质等强极性组分的优先吸附作用，可相应降低干酪根对烃类组分的吸附容量。使得油质组分优先从岩石中排出、残留的油质组分可能主要以游离态赋存于孔裂隙中，少部分被干酪根和黏土矿物吸附。因此，长7段富有机质泥页岩滞留烃中高沥青质含量不会明显影响页岩油的可动性。

（3）本文建立的泥页岩中快速分离提取游离烃的方法，可广泛应用于页岩油勘探的测试领域，从而得到一种评价页岩油资源潜力的关键参数。定量表征结果显示鄂尔多斯盆地长7 湖相页岩中游离烃含量较高，平均在5 mg/g左右，页理型页岩油勘探潜力较大。

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0 引言

1 页岩油地球化学特征

1.1 长7段湖相页岩层发育轻质油

表1 鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩层所产出页岩油物性与族组成分析数据

图1 木81井长73亚段岩层产出页岩油全烃色谱

图2 长7段富有机质页岩氯仿沥青“A”含量频率分布（226个样品）

1.2 页岩滞留烃含量高，但大分子烃类富集

图3 长7段富有机质页岩游离烃（S 1）频率分布（226个样品）

表2 鄂尔多斯盆地长7段泥页岩氯仿沥青“A”族组成数据

1.3 页岩油与沥青质互溶性差

表3 鄂尔多斯盆地木78井长7段页岩油与黑色页岩沥青质互溶性试验结果（1个月）

2 滞留烃评价实验方法与讨论

2.1 游离烃实验评价技术

2.1.1 游离烃快速分离提取方法

图4 三组岩样残留游离烃二氯甲烷萃取实验结果

2.1.2 长7段页岩中游离烃含量、组成与影响因素

图5 二氯甲烷快速萃取物(a)与页岩油(b)饱和烃色谱对比

表4 鄂尔多斯盆地长7段代表性样品二氯甲烷萃取物及其残渣三氯甲烷抽提物含量与族组成数据

图6 二氯甲烷萃取物含量（游离烃）与有机碳含量关系

图7 二氯甲烷萃取物含量（游离烃）与核磁共振孔隙度关系

2.2 吸附烃实验评价技术

2.2.1 吸附烃有机溶剂抽提法

图8 二氯甲烷萃取物（游离烃）及其残渣三氯甲烷萃取物（吸附烃）含量与有机碳含量关系

图9 残渣中三氯甲烷萃取物（吸附烃）饱和烃色谱

2.2.2 重液分离—有机溶剂抽提法

图10 重液分离—有机溶剂抽提法测试吸附烃流程

表5 鄂尔多斯盆地长7段页岩不同密度组分的地球化学参数对比

2.2.3 页岩中干酪根与无机矿物吸附能力

图11 长7段富有机质页岩有机碳含量与氯仿沥青“A”中沥青质含量关系

图12 长7段富有机质页岩有机碳含量与氯仿沥青“A”关系

3 认识与结论

References

1.1　长7段湖相页岩层发育轻质油

图1 木81井长7₃亚段岩层产出页岩油全烃色谱

1.2　页岩滞留烃含量高，但大分子烃类富集

图3 长7段富有机质页岩游离烃（S ₁）频率分布（226个样品）

1.3　页岩油与沥青质互溶性差

2.1　游离烃实验评价技术

2.1.1　游离烃快速分离提取方法

2.1.2　长7段页岩中游离烃含量、组成与影响因素

2.2　吸附烃实验评价技术

2.2.1　吸附烃有机溶剂抽提法

2.2.2　重液分离—有机溶剂抽提法

2.2.3　页岩中干酪根与无机矿物吸附能力