页岩油可流动性研究中原油族组分分析的应用

罗丽荣，马 军，杨伟伟，吴 凯，刘 飞，李善鹏

(1.中国石油长庆油田分公司 勘探开发研究院，陕西 西安 710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018)

近年来，页岩油和页岩气成为全球非常规油气勘探开发的热点。目前北美地区页岩油的勘探与开发已取得成功，在我国渤海湾、鄂尔多斯、松辽、南襄等多个中新生代陆相湖盆中，也已不同程度地获得了工业页岩油流，显示出良好的勘探开发前景[1-4]。鄂尔多斯盆地是一个多旋回沉积型克拉通类含油气盆地，也是我国第二大沉积盆地。中生界上三叠统延长组由上到下划分为长1到长10共10个层段，主要为河流—湖泊沉积相，其中湖盆全盛期沉积的长7段发育了一套富含有机质、岩性为黑色泥页岩的优质油源岩，可以将页岩油定义为长7段湖相页岩层内的油气聚集，储集层以黑色富有机质页岩为主，同时包括不能单独作为油藏单元开发的单个或多个薄砂岩夹层，属典型的源内油藏[5，6]。一般认为，页岩油主要以吸附态或游离态形式赋存，少量为溶解态(或互溶态)。储集于页岩中的吸附态和游离态页岩油是潜在可动、可采的，与有机质互溶的溶解态页岩油几乎不可动，难以开采；但在当前技术条件下，游离态页岩油是最具有可采性的部分[7-11]。目前鄂尔多斯盆地页岩油藏的勘探开发处于初级阶段，受页岩层系非均质性影响，页岩油的可流动性难以预测。以往的研究表明长7段页岩油属偏轻质原油，轻质组份与饱和烃含量高、沥青质极低，具有低密度、低黏度、低含硫、低凝固点的特点。可流动性较强的页岩油往往以游离态为主，而难以流动的页岩油中吸附态比例较高。长7油页岩的可溶有机质族组分分析显示其非烃与沥青质含量高，因而其可溶有机质流动性差[12，13]。

为了厘清鄂尔多斯盆地长7泥页岩中高含量的沥青质组分对长7页岩油可流动性的影响，设计了页岩油与过量沥青质的溶解试验，利用原油族组分分析检测试验前后页岩油中沥青质的百分含量，分析页岩油与泥页岩中沥青质溶解作用的强弱，进一步判断泥页岩中高含量沥青质对页岩油可流动性的影响，并获得初步认识和结论。

1 试验原理

岩石中可溶有机物及原油族组分分析是石油地质研究中的重要项目，也是研究石油成因、演化、运移、聚集理论的基础，能够对石油中重、轻有机质进行描述。依据原油族组分分析的原理，试样中的沥青质可以用正己烷沉淀析出，饱和烃、芳烃、非烃的混合物可以溶解在正己烷中，从而可以将沥青质与其他3种组分分离，待沥青质晾干后，可以计算其在页岩油中的百分含量。

2 试验方法

首先选取M78井长7段页岩油样品，C91井长71暗色泥岩、L231井长73黑色页岩氯仿沥青“A”抽提物中的沥青质组分进行溶解试验。然后将进行一段时间溶解试验后的页岩油样品与泥页岩的沥青质分离，之后称取一定量试验后页岩油样品并利用族组分分析检测页岩油样品中沥青质的百分含量，比较试验前后，页岩油样品中沥青质百分含量的变化，判断页岩油与泥页岩中沥青质溶解作用的强弱，从而分析泥页岩中高含量的沥青质对页岩油在储层中可流动性的影响。考虑到试验时间对溶解作用的影响，将页岩油与过量沥青质混合不同时间后，测定页岩油中沥青质百分含量，并评价时间对页岩油溶解沥青质的影响。

3 试验结果

3.1 溶解试验时间为7 d

将M78井长7段的页岩油样品与C91井长71暗色泥岩(1号、2号)氯仿沥青A抽提物中的沥青质混合，进行溶解试验，试验中沥青质是过量的。取一定量溶解试验后的原油样品，进行族组分分析，检测沥青质的百分含量，与溶解试验前原油的沥青质族组分结果(0.68%)进行对比，试验结果如表1所示。在原油族组分实验中，一些未溶解的沥青质颗粒混入，会影响沥青质含量分析结果(2号)，造成分析结果偏高，在后续的试验中，要尽量避免沥青质颗粒的混入，以确保分析结果的真实可靠。

表1 溶解试验时间为7 d的原油族组分结果

3.2 溶解试验时间为14 d

同3.1采取同样的试验方法，将M78井长7段的页岩油样品分别与C91井长71暗色泥岩(样品编号为1、2、3号)，L231井长73黑色页岩(样品编号为4、5、6号)的氯仿沥青“A”抽提物中的沥青质混合，进行溶解试验，试验时间延长为14 d，并检测沥青质百分含量。在此次试验中用5 mL玻璃注射器吸取原油样品，将原油样品与过量的沥青质分离，这样可以减少沥青质悬浮颗粒对沥青质试验结果的干扰。

表2 溶解试验时间为14 d的原油族组分结果

3.3 溶解试验时间为21 d

为了进一步考察时间对页岩油溶解沥青质试验结果的影响，将试验3.1后的1～6号样品放置21 d后，检测沥青质的百分含量。本次试验最大程度的避免沥青质颗粒的混入并增加待检测原油样品质量，从而提高分析数据的准确度。

表3 溶解试验时间为21 d的原油族组分结果

4 认识与讨论

4.1 时间对试验结果的影响

分别将页岩油与沥青质混合7 d，14 d，21 d，试验结果表明，页岩油中沥青质百分含量与反应时间未呈现正相关的关系，因此，延长反应时间不会显著影响试验结果。只要保证原油与沥青质能够有充分的溶解时间，就可以满足分析要求。反应时间为7 d或者更短，可以满足溶解试验的需求。

4.2 样品中未溶解沥青颗粒与样品量对分析结果的影响

在试验3.1中，直接用玻璃棒沾取一定量溶解试验后原油样品进行族组分试验，分析结果显示表1沥青质含量(2.45%～6.09%)明显高于溶解试验前原油沥青质含量(0.68%)，在试验中观察到原油样品中混入少量未溶解的沥青质颗粒，在后续的试验3.2中，用5 mL玻璃注射器移取样品，尽量避免未溶解沥青质颗粒对实验结果的影响。试验结果显示，沥青质含量部分降低，但3、4、6号样品的结果与1、2、5号样品的分析结果差异明显，试验3.3中将样品量由30 mg左右增加至100 mg左右，试验结果显示(表3)，沥青质含量都在2%以内，1～6#样品，试验结果间依然有差异，但明显减小了沥青质颗粒物的影响，部分原油样品的分析结果甚至小于溶解试验前同一原油样品的分析结果，这可能是由于样品与沥青质互溶的非均质性造成的。

4.3 长7泥页岩中的沥青质对储层中页岩油流动性的影响

有机地球化学资料分析表明，长7页岩油，轻质组份与饱和烃含量高、沥青质极低，原油性质好(表4)，目前采出的页岩油以游离烃为主，主要赋存于页岩的微孔(裂)隙中。长7暗色泥岩的沥青“A”族组成性质具有烃类组分含量高的特点，饱和烃与芳烃百分含量之和为70.0%～92.1%，饱/芳比值为2.35～11.04。而黑色页岩的烃类组分含量(33.23%～65.81%)和饱/芳比值(0.73～1.93)明显低于暗色泥岩，因此，暗色泥岩的沥青“A”族组成性质明显好于黑色页岩，其可溶有机质具有一定的流动性。长7黑色页岩中非烃类组分含量高，直接流动困难，高含量的沥青质有可能会影响储层中页岩油的流动性。页岩油溶解长7泥页岩沥青质试验结果显示，页岩油溶解沥青质的能力有限，试验前后页岩油中沥青质百分含量并未发生明显变化(见表3)，长7页岩中高含量的沥青质未显著影响页岩油在储层中的流动性。

表4 页岩油族组成特征与物性

5 结论

原油族组分分析，以往被用于烃源岩有机质丰度评价、判断各类烃源岩界限、不同沉积环境可溶有机物组分的变化。本文将原油族组分分析应用于页岩油可流动性研究，将鄂尔多斯盆地长7段页岩油与泥页岩氯仿沥青A抽提物中的沥青质进行不同时间的溶解试验，检测溶解试验后原油中沥青质的百分含量。研究结果显示在溶解试验后，页岩油中沥青质的百分含量并未发生显著变化，长7页岩油储层中原油溶解沥青质的能力有限。初步判断页层中较高含量的沥青质主要以吸附态赋存与干酪根中，而页岩孔(裂)隙中则可能以流动性较好的轻质原油为主，页岩中高含量的沥青质不会显著影响页岩油的可流动性。试验结果为尚处于勘探开发初级阶段页岩油的可动性分析提供了一定的理论支持。然而，该试验分析只是从一个方面显示泥页岩中高含量沥青质与长7段页岩油未发生明显的互溶作用，但要系统的研究长7段储层中页岩油的可流动性还需要结合其他的技术进行综合判断。