岩石热解及参数应用

岩石热解是一种传统的烃源岩评价方法，通过检测岩石升温过程中有机质热解生成的烃、一氧化碳、二氧化碳（惰性气体环境）以及残余碳含量（纯氧或大气环境），来进行基础的烃源岩评价，本文从实验方法、参数讲解、相关应用、数据差异性这四个方面，对岩石热解实验进行简单介绍。

一、岩石热解实验方法

本次实验用到的仪器是法国万奇生产的Rock-Eval6岩石热解仪，配置双红外检测器和FID检测器，炉温范围100℃~850℃；升温速率0.2℃~50℃/min。

图1 Rock-EVAL6 岩石热解仪

生油岩在300℃恒温3分钟分析S₁，在300℃~650℃温度范围以25℃/min的升温速率程序升温至650℃，恒温1分钟分析S₂，记录下最高热解温度Tmax。有机质（煤、干酪根）分析在300℃恒温3分钟分析S₁，在300℃－800℃温度范围以25℃/分钟升温速率程序升温至800℃，恒温1分钟分析S₂，记录下最高热解温度Tmax。

有机质在热解过程中生成的一氧化碳和二氧化碳由FID检测器检测，最后在纯氧下通过燃烧将残余碳转化成二氧化碳（部分未充分燃烧生成一氧化碳），来界定残余碳含量。

二、岩石热解参数含义

三、热解参数应用

1. 有机相态划分

根据源岩热解参数，进行有机相划分。有机相（Organic facies）概念最初由Rogers明确提出，Pepper（1995）基于干酪根动力学对源岩有机相态进行了划分，用于界定不同沉积环境中烃源岩特征以及生烃潜力。

图2 源岩有机相划分（Pepper，1995）

2. 干酪根类型划分

依据范式图解（H/C原子比和O/C原子比）以及Tmax与HI的关系（爪状图），对干酪根类型进行划分，一方面可以反应沉积环境的氧化还原程度，另一方面可以了解干酪根的生烃潜力与产烃性质。

3. 判定有机质成熟度

源岩生烃实际上是氢指数降低的过程，通过源岩的生排烃模型，建立成熟度与氢指数的关系，来判定该套源岩是否达到成熟阶段。

4. 烃源岩分级评价指标

在烃源岩评价中，含油性评价是一项重要指标，1994年Peters和Cassa提出了一套通用的源岩评价标准，此后在2012年，卢双舫等人提出了关于页岩油气分级评价“三分性”的概念，极大的推动了页岩油气资源评价工作。

图3 松南青山口组成熟页岩含油量与TOC关系图（卢双舫等，2012）

四、数据差异性

1. Tmax异常值

在实际测试中，往往会出现Tmax异常高或者异常低的现象，与实际源岩埋深不相符，出现异常的原因有以下几点：

（1）可溶有机质进入S2峰导致Tmax降低

这与样品前处理有很大关系，若样品未经洗油直接上机测试，样品中所含的钻井液、原油、沥青或其他可溶有机组分会严重影响测试结果。

（2）源岩类型与干酪根组分

干酪根不同显微组分生烃潜力差异很大，样品性质的差异会影响实验结果，普遍认为树脂体和壳质组具有较高的生烃潜力，而丝质体和惰质体生烃潜力较差。

（3）进样量对Tmax的影响

称样量小时，坩埚内载气易形成环流,导致岩样冷却，致使Tmax升高；称样量多，热解烃峰S2太大，超过氢火焰离子检测器的检测范围，出现“平头峰”，致使Tmax降低。因此，依据源岩有机质含量的不同，适当选择进样量，能最大程度上保证检测数据的可靠性。

此外，一些矿物对烃类的吸附以及成岩过程中热流的侵入也会是Tmax异常变化，出现异常值时要结合研究区情况具体分析。

2. 热解温度控制

对于热演化程度较高的样品，需要更高的热解温度，例如煤样，在750~800℃可以获得比较好的热解参数，同时热解升温速率对热解参数也有极大的影响，升温速率过快或过慢，都会导致热解曲线异常，详细的升温速率可参考对应行业标准。

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