松辽盆地白垩系青山口组一段页岩生、排烃组分特征及页岩油相态演化

doi:10.11743/ogg20240208

石油与天然气地质 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 406-419.doi: 10.11743/ogg20240208

松辽盆地白垩系青山口组一段页岩生、排烃组分特征及页岩油相态演化

柳波¹(), 蒙启安², 付晓飞¹, 林铁锋², 白云风²^,³(), 田善思¹^,³, 张金友²^,³, 姚瑶¹^,³, 程心阳², 刘召²

^1.东北石油大学多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室，黑龙江大庆 163318
^2.大庆油田勘探开发研究院，黑龙江大庆 1637121
^3.大庆油田多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室，黑龙江大庆 163712

收稿日期:2023-11-28 修回日期:2024-03-16 出版日期:2024-04-30 发布日期:2024-04-30
通讯作者: 白云风 E-mail:liubo@nepu.edu.cn;byf198407@163.com
第一作者简介:柳波（1983—），男，教授、博士生导师，非常规油气地质与多资源协同。E-mail：liubo@nepu.edu.cn。
基金项目:
黑龙江省“百千万”工程科技重大专项(2020ZX05A01);黑龙江省揭榜挂帅科技项目(DQYT-2022-JS-754)

Composition of generated and expelled hydrocarbons and phase evolution of shale oil in the 1^st member of Qingshankou Formation， Songliao Basin

Bo LIU¹(), Qi’an MENG², Xiaofei FU¹, Tiefeng LIN², Yunfeng BAI²^,³(), Shansi TIAN¹^,³, Jinyou ZHANG²^,³, Yao YAO¹^,³, Xinyang CHENG², Zhao LIU²

^1.National Key Laboratory for Multi-resource Collaborated Green Development of Continental Shale Oil，Northeast Petroleum University，Daqing，Heilongjiang 163318，China
^2.Exploration and Development Research Institute，Daqing Oilfield Company Ltd. ，PetroChina，Daqing，Heilongjiang 1637121，China
^3.National Key Laboratory for Multi-resource Collaborated Green Development of Continental Shale Oil，Daqing Oilfield Company Ltd. ，PetroChina，Daqing，Heilongjiang，163712，China

Received:2023-11-28 Revised:2024-03-16 Online:2024-04-30 Published:2024-04-30
Contact: Yunfeng BAI E-mail:liubo@nepu.edu.cn;byf198407@163.com

摘要/Abstract

摘要：

松辽盆地白垩系青山口组一段（青一段）页岩有机质热演化程度跨度大、烃类流动性差异强。页岩油相态分析预测是页岩油勘探开发的重要难题。用低成熟页岩样品开展封闭体系及半封闭体系有机质热解实验，根据生、排烃组分特征对滞留烃的轻烃散失进行补偿校正，研究了页岩油组分演化特征。结合中央坳陷区主要生油凹陷典型井埋藏史、热演化史，研究了页岩油相态演化规律，提出了轻质页岩油勘探有利区和开发压力保护条件。研究结果表明：地质条件下随着有机质成熟度的升高，页岩油组分中轻质组分比例不断增加、气体逐渐增多，相包络线从高露点温度、低泡点压力依次向低露点温度、高泡点压力演化。齐家-古龙凹陷青一段页岩油在嫩江组中期油藏向挥发油油藏转化，长岭凹陷青一段页岩油从嫩江组末期开始油藏向挥发油油藏转化，三肇凹陷青一段页岩油则始终为黑油油藏。无论是黑油油藏还是挥发油油藏，均为单一液相。松辽盆地中央坳陷区青一段页岩油挥发油油藏主要分布在齐家-古龙凹陷中心和长岭凹陷北部有机质成熟度（镜质体反射率R_o）为1.3 % ~ 1.6 %、地层压力为12.2 ~ 22.4 MPa的区域。

关键词: 轻烃补偿, 相态动力学, 露点温度, 泡点压力, 挥发油, 页岩, 青山口组一段, 松辽盆地

Abstract:

Shales in the first member of the Qingshankou Formation （the Qing 1 Member） in the Songliao Basin exhibit a large variation of organic matter maturity and strong heterogeneity of hydrocarbon mobility. How to analyze the shale oil phase and physical properties has posed a major challenge for efficient shale oil exploitation and production. We investigate the characteristics of shale oil composition evolution by carrying out closed and semi-closed organic matter pyrolysis experiments on low-maturity shale samples， in which compensation correction for light hydrocarbon loss of retained hydrocarbons is performed based on the composition of generated and expelled hydrocarbons. By integrating the burial and thermal evolution histories of typical wells in main source kitchens in the Central Depression， we explore the phase evolution pattern of shale oil. Furthermore， we identify play fairways for light shale oil exploration and outline protection conditions for maintaining production pressure. The results reveal that under geological conditions， light components’ proportions and gaseous hydrocarbon content in shale oil increase progressively with the maturity of organic matter. Concurrently， the phase envelopes evolve from high dew point temperature （DPT） and low bubble point pressure （BPP） toward low DPT and then to high BPP with an increase in the organic matter maturity. In the Qijia-Gulong Sag， the shale oil reservoirs of the Qing 1 Member evolved into light oil reservoirs in the middle stage of the Nenjiang Formation deposition. In the Changling Sag， these reservoirs began to evolve into light oil reservoirs at the end of the Nenjiang Formation deposition. In contrast， these reservoirs in the Sanzhao Sag have been consistently present as black oil reservoirs. Shale oil within both black and volatile oil reservoirs remains in a single liquid phase. In the Central Depression of the Songliao Basin， the light shale oil reservoirs of the Qing 1 Member are primarily distributed at the center of the Qijia-Gulong Sag and in the northern Changling Sag， with maturity of organic matter （R_o） varying from 1.3 % to 1.6 % and formation pressure from 12.2 to 22.4 MPa.

Key words: light hydrocarbon compensation, phase kinetics, dew point temperature （DPT）, bubble point pressure （BPP）, volatile oil, shale, Qing 1 Member, Songliao Basin

中图分类号:

TE122.1

柳波,蒙启安,付晓飞,等. 松辽盆地白垩系青山口组一段页岩生、排烃组分特征及页岩油相态演化[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 406-419. doi: 10.11743/ogg20240208 Bo LIU,Qi’an MENG,Xiaofei FU,et al. Composition of generated and expelled hydrocarbons and phase evolution of shale oil in the 1^st member of Qingshankou Formation， Songliao Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2024, 45(2): 406-419. doi: 10.11743/ogg20240208

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参考文献 43

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取样深度/m	矿物含量/%
取样深度/m	石英		钾长石		斜长石		黏土矿物		方解石		白云石		铁白云石
1 620.77	38.5		2.1		13.5		45.9		0		0		0
取样深度/m	TOC/%	R_o/%		T_max/℃		S₁/（mg/g）		S₂/（mg/g）		HI/（mg/g）		OSI/（mg/ g）		主要显微组分类型
1 620.77	2.28	0.6		441		0.45		15.51		680		20		层状藻类体

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松辽盆地白垩系青山口组一段页岩生、排烃组分特征及页岩油相态演化

Composition of generated and expelled hydrocarbons and phase evolution of shale oil in the 1^st member of Qingshankou Formation， Songliao Basin

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模拟温度/℃	预期R_o/%	模拟埋深/m	静岩压力/MPa	地层压力/MPa	排烃压差/MPa	恒温时间/h
300	0.53	1 576	38	16	8	72
325	0.72	1 728	41	17	9	72
350	0.83	1 883	45	19	9	72
365	1.02	2 038	49	20	10	72
400	1.42	2 191	53	22	11	72
450	1.65	2 500	60	25	13	72

松辽盆地白垩系青山口组一段页岩生、排烃组分特征及页岩油相态演化

Composition of generated and expelled hydrocarbons and phase evolution of shale oil in the 1st member of Qingshankou Formation， Songliao Basin

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