中高成熟度陆相页岩油不同赋存状态的定量表征：以渤海湾盆地歧口凹陷始新统沙河街组为例

本文创新性地建立了四步热解法（300°C/375°C/400°C/600°C），定量评价歧口凹陷沙三段页岩油游离态（S1-1+S1-2）、吸附态（S2-1）含量，揭示薄层状混合页岩与钙质页岩具有最高游离油含量（平均4.19 mg/g，移动油占比54.72%），为页岩油"甜点"（sweet spot）预测提供关键技术参数。

　　

引言

北美海相页岩的成功开发重塑了全球能源格局，而中国陆相页岩油在鄂尔多斯、松辽等盆地的突破展现出巨大潜力。页岩油赋存形式主要包括游离态和吸附态，其中游离油含量是决定商业开发可行性的关键指标。传统溶剂萃取法和两段式热解法存在操作复杂、组分分离不全等问题，亟需建立适用于中高成熟度（Ro 0.8%-1.2%）陆相页岩油的定量评价方法。

地质背景

歧口凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷中北部，沙三段发育厚层暗色泥页岩，TOC含量0.6%-1.3 wt%，有机质以II₁-II₂型干酪根为主。研究区发育混合页岩、钙质页岩和长英质页岩三类岩相，其中薄层状混合页岩（<1mm）和钙质页岩具有最优储集性能。

方法与样品

研究采用改进的四步热解方案：

1. 300°C恒温3分钟检测轻质游离油（S_1-1）

2. 375°C获取中-重质游离油（S_1-2）

3. 400°C测定吸附油（S_2-1）

4. 600°C分析干酪根裂解烃（S_2-2）

   同步开展分步溶剂萃取验证，采用正己烷（弱极性）和二氯甲烷/甲醇（93:7，强极性）体系进行超声辅助冷萃取。

关键发现

1. 岩相控油规律：薄层状混合页岩游离油含量达8.06 mg/g（移动油占比72%），显著高于厚层状混合页岩（2.2 mg/g）。钙质页岩因发育生物成因孔隙，吸附油含量稳定在2.05 mg/g。

2. 热解特征：200-300°C释放C₁₅-C₂₅正构烷烃，375°C后出现烯烃特征峰，400°C以上干酪根开始裂解。新方法与传统S₁数据相关性达R²=0.92。

3. 沉积环境关联：Sr/Ni/V元素分析显示，高盐度（Sr>500μg/g）半深湖相发育的层状页岩TOC（2.1%-3.06%）与OSI（177-217 mgHC/gTOC）双高，而淡水输入的厚层混合页岩有机质保存较差。

甜点预测

基于TOC-S₁-OSI三端元模型，在QY12-1-1井划定4个甜点段：

• A段（3992.5-4001.8m）：游离油占比68%

• B段（4004.7-4006.1m）：S_1-1峰值达4.86 mg/g

• C/D段：兼具高游离油含量（>2.59 mg/g）和优质储集空间

结论

该研究建立的温度节点优化方案，为陆相页岩油可动性评价提供新范式。沉积环境通过控制有机质类型（II₁/II₂）和孔隙结构，最终决定不同岩相页岩油的赋存状态差异，其中薄层混合页岩-钙质页岩互层段是优先勘探目标。