中國原油裂解氣勘探前景

摘 要：在全球已探明的能源儲備中，原油裂解氣占據重要地位，眾多學者及專家對裂解氣的開發勘探高度重視。在中國現階段總探明的能源儲量中，原油裂解氣和干酪根裂解氣所占比例超過四分之一，文章總結分析前人研究，對國內原油裂解氣的勘探現狀與前景進行總結，對勘探工作的部署有重要意義。

關鍵詞：原油裂解氣；鄂爾多斯盆地；渤海灣盆地

1 原油裂解氣成氣過程

自然界一切變化都遵循自然原理，原油裂解成氣的過程也不例外，是一個相對復雜且漫長的過程，原油中大分子烴類化合物經過一系列變化向小分子烴類和碳瀝青轉變，這個過程中物質的總量不變，遵循物理化學反應平衡原理。田輝[1]等人研究表明，原油在一定的條件下（溫度約150℃、Ro值約1.2%，不同油藏的開始裂解條件有差異）開始裂解生成輕烴，成熟度比原始狀態增加較多，而后進入凝析油與濕氣階段（Ro值達到1.70%～1.75%），這階段屬于原油裂解氣初次生成階段；Ro值不斷增加，直至原油完全裂解生成天然氣（Ro值達到約2.40%），最后濕氣發生二次裂解，生成結構簡單的甲烷，該階段屬于原油裂解氣二次裂解階段。這兩個階段是原油裂解成氣必不可少的階段。

影響原油裂解成氣的因素有很多，首先是溫度，早期國外研究認為油藏在較低溫度是可以穩定存在的，在超過150℃才會發生裂解[2]，然而某些油藏的原油在100℃左右的條件下已經開始裂解，因此不同油藏的穩定溫度有差異。壓力是影響原油裂解的另一重要因素，研究表明壓力增大會促進原油的裂解，當壓力持續增大到一定程度會抑制原油裂解從而造成裂解形成的輕組分減少。除此之外，水也影響原油裂解成氣過程[3]，粘土礦物、過渡金屬等也是重要因素。

2 中國原油裂解氣研究進展

近年來的中國學者及勘探家對原油裂解的研究與開發較為重視，并且取得很多突破，有較為成熟的理論判識原油裂解氣與干酪根裂解氣。黃光輝[4]等人研究表明，以往的理論認為在裂解時，原油裂解氣C1/C2基本不變、C2/C3迅速增加，而干酪根裂解氣C1/C2、C2/C3與之相反的理論不妥當，黃光輝認為原油裂解氣和干酪根裂解氣C1/C2、C2/C3、C1/C3均在增加，較好的判識方法是當C2/C3接近時，C1/C2、C1/C3值明顯較大的裂解氣是干酪根裂解氣，否則是原油裂解氣。另外在發生TSR反應時裂解氣的氣組分發生了變化，上述方法用氣組分資料判識原油裂解氣的方法不適用。也有部分學者在研究原油裂解氣裂解時取得一些新認識，趙文智[5]等人研究發現原油的生烴潛力及生油氣比并不相同，由其母巖的結構性質決定，且原油的生氣數量較干酪根要多數倍。

3 中國原油裂解氣勘探前景

近年來的研究成果發現在渤海灣盆地勝利油田山東探區古近系地層中存在深層裂解氣。東營凹陷主力產氣地層為古近系沙河街組，沙河街組暗色泥巖發育較好，厚達數百米，最近的鉆探成果顯示，其主力烴源巖層系除了沙四上、沙三下和沙三中之外，沙四下和孔二段的生烴條件評價同樣較為可觀，在沙四段深度大于4000m的15口探井中，有超過一半的探井獲得工業油氣流。試油結果顯示，在渤海灣中新生代裂谷盆地三級構造單元的勝利油田中，沙四下亞段地層獲得良好的裂解氣流，其中以豐深1井最為顯著，豐深2井、豐深3井同樣較為可觀。近些年來的勘探成果，引起了大批專家學者對勝利油田深層裂解氣藏成因類型、成藏模式和成藏主控因素的研究。根據李延鈞等人[6]研究結果，在分析烴氣組分、氮氣組成、熱模擬氣組成、碳同位素特征以及儲層地溫史和烴源巖生烴史的基礎上，認為豐深1井區獲得的天然氣來源于地下古油藏的原油裂解氣；東營北帶沙四下砂礫巖體高部位是良好的儲集層，推測可能在其中發現古近紀末期古油藏。根據勝利油田的鉆探結果、試油結果及學者的研究認為，該區古近系湖盆相烴源巖發育較好，具有一定的裂解氣勘探潛力。

與中國東部的湖盆相烴源巖不同，中國西部沉積環境為古生代海相沉積，其原油裂解氣的勘探與開發具有更好的潛力。進入21世紀，許多學者及勘探家開始關注中國西部海相沉積原油二次裂解氣，在我國西部的一些多源多期成藏盆地（塔里木盆地、準噶爾盆地、鄂爾多斯盆地及四川盆地等），甚至包括南方和華北廣大古生界碳酸鹽巖分布地區，原油裂解氣的勘探開發潛力相當可觀。對于鄂爾多斯盆地，除了缺失上奧陶系、志留系、泥盆系地層之外，其他地層均存在，盆地沉積巖平均厚度約6000m。中生界產油古生界產氣，下古生界以奧陶系馬家溝組頂部馬五1～馬五4白云巖氣田為主；上古生界以二疊系石盒子組盒8底部砂巖、山西組山2、太原組太1砂巖為主要產氣層、石炭系本溪組底部砂巖為主要產氣層。上古生界含氣較為廣泛，地層氣藏無明顯邊底水，壓力較低，儲集層為低孔低滲類型，故在鄂爾多斯盆地尋找高效儲集層對于氣藏勘探具有現實意義。塔里木盆地古油藏一部分埋藏深度相對較深，處于高溫高壓的埋藏環境使得原油得以繼續熱演化，在塔里木盆地的氣藏中含有豐富的天然氣。大致估算認為，塔里木盆地臺盆區原油裂解氣資源儲量相當豐富，占其天然氣總資源量比例的一半左右，資源勘探前景非常可觀。

4 結束語

中國原油裂解氣儲量較為豐富，現階段的探明儲量較為可觀，西部塔里木盆地、鄂爾多斯盆地等地區已經發現多個高產油氣田，古生代海相原油裂解氣的形成機理、成藏特征、勘探技術已經相對成熟。在中國東部，天然氣的來源主要是湖湘烴源巖，然而在中國東部除渤海灣盆地外大多數湖盆埋藏相對較淺，以至于無法裂解形成天然氣。渤海灣盆地勝利油田山東探區古近系烴源巖埋藏相對較深，成藏條件相對較好，研究表明東營凹陷存在一定的裂解氣勘探潛力，應加強對渤海灣盆地等中國東部湖盆相沉積地區原油裂解氣的研究。

參考文獻

[1]田輝，王招明，肖中堯，等.原油裂解成氣動力學模擬及其意義[J].科學通報，2006，51（15）：1821-1830.

[2]Mango FD， Elrod LW.The carbon isotope composition ofcatalytic gas：A comparative analysis with natural gas[J].Geochimicaet CosmochimicaActa，1999，63（7/8）：1097-1106.

[3]李術元，郭邵輝，沈潤梅.瀝青質催化降解特征及動力學研究[J].沉積學報，2001，19（1）：137-141.

[4]黃光輝.原油裂解氣和干酪根裂解氣的地球化學研究（Ⅱ）——原油裂解氣和干酪根裂解氣的區分方法[J].地球科學，2008，38（增刊Ⅱ）：9-16.

[5]趙文智，王兆云，張水昌，等.油裂解生氣是海相氣源灶高效成氣的重要途徑[J].科學通報，2006，51（5）：589-595.

[6]李延鈞，宋國奇，李文濤，等.濟陽坳陷東營凹陷北帶豐深1井區深層沙四下古油藏與天然氣成因[J].石油與天然氣地質，2010，31（2）：173-179.