李 鈺，郭小波，時(shí)保宏，李艷霞，孫建博，劉 剛，尹錦濤，張子羽

( 1. 西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2. 陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065；3. 陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司 研究院，陜西 西安 710075 )

0 引言

近年來(lái)，中國(guó)在頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得較大進(jìn)展[1-2]，陸相頁(yè)巖油主要分布在鄂爾多斯盆地、松遼盆地及準(zhǔn)噶爾盆地等。中國(guó)陸相頁(yè)巖油資源按成熟度可分為中高成熟度和中低成熟度兩大類[3]，其中，中低成熟度頁(yè)巖油通常具有密度高、黏度大及流動(dòng)性差等特點(diǎn)，如鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段頁(yè)巖油[4]，生產(chǎn)開(kāi)發(fā)難度較大[5-6]。對(duì)于中低成熟度頁(yè)巖油資源，可采用地下原位加熱的方法，將頁(yè)巖中剩余有機(jī)質(zhì)和高黏度石油轉(zhuǎn)化為易開(kāi)采的頁(yè)巖油和天然氣[7-8]。目前，鄂爾多斯盆地已建成中國(guó)最大的油氣生產(chǎn)基地，是油氣資源主要分布區(qū)[9-10]。

鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組是陸相頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要層系。延長(zhǎng)組存在多種類型的烴源巖，其中主力烴源巖為長(zhǎng)7段暗色泥巖和黑色頁(yè)巖[11]。對(duì)于不同烴源巖有利勘探區(qū)的選取，人們認(rèn)為頁(yè)巖比泥巖生烴條件更好，是頁(yè)巖油經(jīng)濟(jì)開(kāi)采的優(yōu)選層段與主要“甜點(diǎn)”富集區(qū)[12-14]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，黃鐵礦、菱鐵礦和赤鐵礦等含鐵礦物在頁(yè)巖油氣的開(kāi)采應(yīng)用方面具有重要影響。郭小波等[15]通過(guò)熱模擬實(shí)驗(yàn)得出菱鐵礦對(duì)干酪根生烴演化具有催化作用。劉江艷等[16]通過(guò)掃描電鏡觀察長(zhǎng)73亞段泥頁(yè)巖，發(fā)現(xiàn)泥頁(yè)巖中的黃鐵礦含量與有機(jī)質(zhì)豐度呈正相關(guān)關(guān)系。AHMED K S等[17]研究尼日爾裂谷盆地?zé)N源巖潛力，得出黃鐵礦含量隨深度增加而增加，且含量越高，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度越高。QIAN Yujing等[18]認(rèn)為黃鐵礦與有機(jī)質(zhì)和黏土礦物之間存在共生關(guān)系，可與有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成有機(jī)質(zhì)聚集體。劉子驛[19]分析四川盆地龍馬溪組頁(yè)巖中黃鐵礦形態(tài)特征及成因，發(fā)現(xiàn)黃鐵礦與含氣飽和度呈正相關(guān)關(guān)系，可作為尋找頁(yè)巖氣有利區(qū)依據(jù)。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層廣泛分布黃鐵礦[20-22]，有必要研究黃鐵礦對(duì)長(zhǎng)7段有機(jī)質(zhì)生烴演化特征的影響。

以鄂爾多斯盆地南部銅川地區(qū)長(zhǎng)7段暗色泥巖和黑色頁(yè)巖為研究對(duì)象，開(kāi)展泥巖、頁(yè)巖及添加黃鐵礦的頁(yè)巖封閉體系生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)，分析泥巖和頁(yè)巖生烴能力差異性，揭示黃鐵礦對(duì)頁(yè)巖油氣生成的影響，對(duì)頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)選區(qū)選層具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

鄂爾多斯盆地是中國(guó)大型沉積盆地之一，具有面積大、水域廣、深度淺、地形平坦和分割性較弱的特點(diǎn)[23]，四周古陸發(fā)育，物源補(bǔ)給充足，形成一套含煤、生—儲(chǔ)—油層發(fā)育的陸源碎屑沉積建造[24]。盆地演化過(guò)程中主要經(jīng)歷加里東期、海西期、印支期、燕山期、喜馬拉雅期5期構(gòu)造活動(dòng)[25]。三疊系延長(zhǎng)組發(fā)育大規(guī)模陸相頁(yè)巖，是頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要層段。

鄂爾多斯盆地是我國(guó)華北地臺(tái)西部一個(gè)古生代穩(wěn)定沉降、中生代坳陷遷移、新生代周邊扭動(dòng)、斷陷多旋回疊合的陸相大型含油氣盆地，盆地內(nèi)部構(gòu)造穩(wěn)定，斷裂不斷發(fā)育，以矩形呈南北向延伸[26]。現(xiàn)今盆地為東翼寬緩、西翼狹窄的構(gòu)造形態(tài)，邊緣斷裂褶皺發(fā)育，內(nèi)部構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，一般傾角不足1°[27-28]。根據(jù)構(gòu)造演化史和現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)，將鄂爾多斯盆地劃分為伊盟隆起、渭北隆起、西緣逆沖帶、天環(huán)坳陷帶、陜北斜坡帶、晉西撓褶帶6個(gè)構(gòu)造單元[29](見(jiàn)圖1)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及采樣位置Fig.1 Geological structure and sampling location of the study area

2 樣品采集與實(shí)驗(yàn)方法

模擬實(shí)驗(yàn)樣品采自鄂爾多斯盆地銅川地區(qū)的新鮮露頭(見(jiàn)圖2)。銅川地區(qū)位于盆地南部，受燕山—喜山期構(gòu)造擠壓抬升作用影響，延長(zhǎng)組地層廣泛出露地表。在野外露頭精細(xì)觀察的基礎(chǔ)上，分別采集泥巖和頁(yè)巖的新鮮樣品，除去表面雜質(zhì)灰塵，經(jīng)清洗晾干后，首先進(jìn)行總有機(jī)碳(TOC)和巖石熱解分析。然后將樣品磨碎至200目，進(jìn)行封閉體系黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn)。泥巖樣品的TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.2%，最高熱解峰溫tmax為447 ℃，游離烴生量S1為5.35 mg/g，熱解烴生量S2為18.16 mg/g，氫指數(shù)HI為221 mg/g，對(duì)應(yīng)為Ⅱ2型干酪根；頁(yè)巖樣品的TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.4%，tmax為441 ℃，游離烴生量S1為3.4 mg/g，熱解烴生量S2為77.5 mg/g，氫指數(shù)HI為426 mg/g，對(duì)應(yīng)為Ⅱ1型干酪根(見(jiàn)表1)，與文獻(xiàn)[30]結(jié)果相似。延安地區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖熱解最高峰溫主要介于437～461 ℃，干酪根類型以Ⅱ1—Ⅱ2型為主[4]。因此，挑選的熱模擬實(shí)驗(yàn)樣品具有良好的代表性，且屬于成熟度較低的富有機(jī)質(zhì)泥巖和頁(yè)巖，適合于熱模擬實(shí)驗(yàn)。

圖2 銅川地區(qū)野外露頭Fig.2 Field outcrop in Tongchuan Area

表1 泥巖和頁(yè)巖樣品熱解參數(shù)

生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)在蘭州油氣資源研究中心地球化學(xué)分析測(cè)試中心進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)裝置為黃金管模擬儀?？紤]封閉體系分析模擬烴源巖生烴過(guò)程中礦物質(zhì)對(duì)生烴演化的影響，并且可分析烴源巖熱演化的最大生烴量，采用封閉體系黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn)。熱模擬實(shí)驗(yàn)前，將泥巖和頁(yè)巖樣品分別粉碎到200目，并分為3個(gè)系列：泥巖+水、頁(yè)巖+水、頁(yè)巖+黃鐵礦+水。黃鐵礦添加量為樣品量的20%，加水量為樣品量的3%，誤差不超過(guò)±1%。同一系列樣品分為5組5個(gè)不同模擬溫度點(diǎn)(280、300、350、400、450 ℃)(見(jiàn)表2)。將制備完成的樣品裝入黃金管(40 mm×2.5 mm×0.25 mm)，在氬氣環(huán)境下用氬弧焊焊封，確?？諝馔耆磺宄?，封閉好的黃金管在檢測(cè)密閉性之后分別裝入壓力并聯(lián)的單個(gè)高壓釜，在高溫?zé)峤鉅t內(nèi)加熱。每系列樣品用2 h從室溫加熱至200 ℃，然后快速升溫至目標(biāo)溫度并恒溫96 h。熱模擬實(shí)驗(yàn)后，將黃金管放入收集裝置，對(duì)每組樣品進(jìn)行氣體組分分析，采用外標(biāo)法定量[31]，氣體組分檢測(cè)儀器為MAT271型質(zhì)譜計(jì)。液態(tài)烴組分定量分析在氣體組分分析結(jié)束后，將樣品靜置加入二氯甲烷，用超聲抽提法抽提并稱質(zhì)量。

表2 黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn)樣品參數(shù)

3 生烴特征

3.1 液態(tài)烴產(chǎn)率

熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖隨模擬溫度升高，總油產(chǎn)率曲線先升高后降低，在溫度為350 ℃時(shí)出現(xiàn)明顯的生油高峰。泥巖在模擬溫度為280～350 ℃時(shí)總油產(chǎn)率緩慢增長(zhǎng)，350 ℃時(shí)達(dá)到峰值后，隨模擬溫度的升高呈下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖3(a))。泥巖總油產(chǎn)率為15.10～106.51 mg/g，頁(yè)巖總油產(chǎn)率為12.98～159.79 mg/g，添加黃鐵礦的頁(yè)巖總油產(chǎn)率為16.21～213.96 mg/g。實(shí)驗(yàn)溫度為350 ℃時(shí)，3個(gè)系列達(dá)到生油高峰，總油產(chǎn)率分別為106.51、159.79、213.96 mg/g，其中，頁(yè)巖的比泥巖的高53.28 mg/g，添加黃鐵礦的頁(yè)巖的比頁(yè)巖的高54.17 mg/g(見(jiàn)圖3(a))。另外，添加黃鐵礦的頁(yè)巖比頁(yè)巖總油產(chǎn)率高，在溫度為350 ℃時(shí)達(dá)到產(chǎn)油峰值，表明黃鐵礦對(duì)頁(yè)巖生油有正催化作用，但不影響生油高峰出現(xiàn)時(shí)的溫度。當(dāng)模擬溫度為280、300 ℃時(shí)，泥巖的總油產(chǎn)率與李士祥等[32]對(duì)長(zhǎng)7段低成熟泥巖和頁(yè)巖樣品進(jìn)行加水熱模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似；頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖樣品的生油率低于泥巖的，原因?yàn)轫?yè)巖成熟度(成熟度Ro約為0.7%)低，未進(jìn)入生烴門(mén)限，較低溫度下生油率低。實(shí)驗(yàn)溫度為300 ℃后，頁(yè)巖開(kāi)始進(jìn)入快速生烴階段，產(chǎn)率曲線呈明顯上升趨勢(shì)，當(dāng)溫度上升到350 ℃后，3組樣品總油產(chǎn)率降低。泥巖氣油比高于頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖樣品(見(jiàn)圖3(b))，原因?yàn)槟鄮r偏向于生氣，頁(yè)巖偏向于生油，泥巖氣油比高于頁(yè)巖的。

圖3 模擬實(shí)驗(yàn)液態(tài)烴產(chǎn)率、氣油比與模擬溫度關(guān)系Fig.3 Relationship between liquid hydrocarbon yield, gas oil ratio and temperature in simulation experiment

3.2 氣態(tài)烴產(chǎn)率

3.2.1 烴類氣體

泥巖、頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖氣態(tài)烴產(chǎn)率和總氣產(chǎn)率隨模擬溫度的升高呈上升趨勢(shì)，3個(gè)系列曲線變化趨勢(shì)一致(見(jiàn)圖4)。在溫度為280、300 ℃時(shí)，3組樣品的烴類氣體產(chǎn)率相對(duì)較低(見(jiàn)圖4(a))，表明不足以使干酪根繼續(xù)演化。當(dāng)模擬溫度高于350 ℃時(shí)，3組樣品的氣態(tài)烴產(chǎn)率和總氣產(chǎn)率顯著增加(見(jiàn)圖4(a-b))。在溫度為350、400、450 ℃條件下，添加黃鐵礦的頁(yè)巖氣態(tài)烴產(chǎn)率分別比頁(yè)巖的提高4.99、23.88、31.62 mL/g。泥巖與頁(yè)巖相比，在溫度為400 ℃前，泥巖氣態(tài)烴產(chǎn)率明顯低于頁(yè)巖的，在溫度為400 ℃后，泥巖氣態(tài)烴產(chǎn)率增加至超過(guò)頁(yè)巖的。其原因?yàn)轫?yè)巖活化能分布范圍比泥巖集中且頁(yè)巖平均活化能低于泥巖的[13]，導(dǎo)致頁(yè)巖生烴過(guò)程較快，生烴時(shí)間相對(duì)早于泥巖的，而泥巖有效生烴跨度長(zhǎng)于頁(yè)巖的，即泥巖在溫度為450 ℃時(shí)有大量氣態(tài)烴生成。在溫度為350、400 ℃時(shí)，頁(yè)巖氣態(tài)烴產(chǎn)率分別比泥巖的多14.03、43.06 mL/g，在溫度為450 ℃時(shí)，泥巖氣態(tài)烴產(chǎn)率比頁(yè)巖的高60.65 mL/g。熱模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，泥巖總氣產(chǎn)率高于頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖的(見(jiàn)圖4(b))，原因?yàn)轫?yè)巖和泥巖有機(jī)質(zhì)類型不同，泥巖偏向于生氣，頁(yè)巖偏向于生油。

圖4 模擬實(shí)驗(yàn)氣態(tài)烴產(chǎn)率、總氣產(chǎn)率與模擬溫度關(guān)系Fig.4 Relationship between hydrocarbon gas yield, total gas yield and temperature in simulation experiment

對(duì)于單組分烷烴氣，泥巖C1-C5產(chǎn)率、頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖C1-C4產(chǎn)率分別隨模擬溫度的升高而顯著增加，頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖C5產(chǎn)率在溫度為400 ℃后隨模擬溫度的升高而降低(見(jiàn)圖5)。頁(yè)巖與添加黃鐵礦的頁(yè)巖對(duì)比表明，添加黃鐵礦的頁(yè)巖可以顯著提高C1-C4的產(chǎn)率(見(jiàn)圖5(a-d))，但模擬溫度為400 ℃后C4增量明顯低于C1-C3的(見(jiàn)圖5(d))，且溫度為450 ℃時(shí)，C5產(chǎn)率低于頁(yè)巖的(見(jiàn)圖5(e))。這表明黃鐵礦主要催化C5的大量裂解，其次為C4裂解。泥巖與頁(yè)巖對(duì)比表明，在模擬溫度為400 ℃前，泥巖C1-C5產(chǎn)率低于頁(yè)巖的，且在溫度為400 ℃時(shí)，產(chǎn)率相差最大，頁(yè)巖C1-C5產(chǎn)率比泥巖的分別高24.22、9.38、5.72、2.67、0.83 mL/g；在溫度為400 ℃后,泥巖C1-C5產(chǎn)率快速增加至高于頁(yè)巖的，其原因與總氣產(chǎn)率的一致。

圖5 模擬實(shí)驗(yàn)C1-C5氣體產(chǎn)率與模擬溫度關(guān)系Fig.5 Relationship between C1-C5 gas yield and simulation temperature in simulation experiment

3.2.2 非烴類氣體

泥巖、頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖封閉體系熱模擬實(shí)驗(yàn)中，非烴類氣體產(chǎn)率變化關(guān)系見(jiàn)圖6。由圖6可知，頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖O2產(chǎn)率幾乎相同，泥巖O2產(chǎn)率顯著高于頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖的(見(jiàn)圖6(a))，原因?yàn)槟鄮r中含氧官能團(tuán)較多，導(dǎo)致生成的O2多于頁(yè)巖的。泥巖在熱模擬過(guò)程中幾乎沒(méi)有H2S氣體生成(見(jiàn)圖6(b))，O2不會(huì)與H2S反應(yīng)，即便部分可能與烴類發(fā)生反應(yīng)，但影響較小。頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖在溫度為280、300、350 ℃時(shí)沒(méi)有H2S氣體產(chǎn)生，在溫度為350 ℃后顯著增加(見(jiàn)圖6(b))，表明頁(yè)巖中存在含硫有機(jī)化合物，且含硫雜環(huán)斷裂需要在一定溫度下才形成H2S氣體。添加黃鐵礦的頁(yè)巖

圖6 模擬實(shí)驗(yàn)氣體產(chǎn)物中O2、H2S、CO2產(chǎn)率與模擬溫度關(guān)系Fig.6 Relationship between the content of O2, H2S, CO2 in the gas product and simulated temperature in simulation experiment

H2S產(chǎn)率高于頁(yè)巖的，原因可能是C—S鍵能較低[33]，且黃鐵礦可以降低反應(yīng)活化能，使C—S鍵更易斷裂，產(chǎn)生更多的H2S氣體。泥巖、頁(yè)巖和添加黃鐵礦的頁(yè)巖隨模擬溫度升高，CO2產(chǎn)率具有增加趨勢(shì)。泥巖與頁(yè)巖不同之處在于溫度為400 ℃后泥巖的CO2產(chǎn)率快速增加，與氣態(tài)烴產(chǎn)率變化一致，而頁(yè)巖緩慢增加至趨于平衡，添加黃鐵礦的頁(yè)巖呈緩慢下降趨勢(shì)(見(jiàn)圖6(c))，原因是在較低溫階段，泥巖和頁(yè)巖中主要為有機(jī)質(zhì)羧基含氧官能團(tuán)熱解產(chǎn)生CO2，而高溫階段可能主要來(lái)自比較穩(wěn)定的含氧基團(tuán)逐步分解或C—C鍵斷裂[34-35]。

4 討論

4.1 黃鐵礦的催化作用

黃鐵礦對(duì)生烴具有正催化作用，人們對(duì)催化機(jī)理有不同認(rèn)識(shí)。目前，主要有2種觀點(diǎn)，一是，黃鐵礦可以降低熱解反應(yīng)的表觀活化能或增加熱解反應(yīng)頻率因子，降低轉(zhuǎn)化溫度，增加生烴產(chǎn)率[34-35]；二是，黃鐵礦可能通過(guò)硫間接或直接作為催化劑，促進(jìn)自由基和碳?xì)浠衔锏纳蒣36]，黃鐵礦在催化過(guò)程中發(fā)生分解且生成SO2。黃鐵礦分解復(fù)雜，在熱模擬產(chǎn)物中也未檢測(cè)到SO2氣體，所以黃鐵礦可能未發(fā)生分解，且張景廉等[34]也認(rèn)為黃鐵礦分解溫度通常大于485 ℃。因此，可認(rèn)為黃鐵礦的催化機(jī)理為黃鐵礦通過(guò)降低熱解反應(yīng)活化能，使熱解反應(yīng)所需能量減少，熱解產(chǎn)物增多，提高生烴產(chǎn)率。黃鐵礦可以催化生烴，但未必都是催化干酪根；如果催化干酪根，需要原始條件下黃鐵礦與干酪根緊密伴生，不接觸則起不到催化作用[37]。實(shí)際地質(zhì)條件下，黃鐵礦與干酪根密切接觸的情況不多，黃鐵礦更多的是催化運(yùn)移固體有機(jī)質(zhì)促進(jìn)油氣生成，而且是早期生成的前油固體瀝青。早期頁(yè)巖孔隙連通性好，固體有機(jī)質(zhì)容易被運(yùn)移到黃鐵礦孔隙中。

4.2 油氣地質(zhì)意義

鄂爾多斯盆地是陸相頁(yè)巖資源分布的重要區(qū)域，頁(yè)巖油資源量約為450×108t[29]。長(zhǎng)7段頁(yè)巖層系分布面積約為10×104km2，是頁(yè)巖油勘探的主力層系[27]。泥巖和頁(yè)巖在地球化學(xué)特征和生烴能力等方面存在差異性，而頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、分布范圍大，生烴能力強(qiáng)于泥巖的，是頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)的有利目標(biāo)。泥巖、頁(yè)巖及添加黃鐵礦的頁(yè)巖在溫度為350 ℃時(shí)達(dá)到產(chǎn)油高峰。利用LEWAN M D等[38]得到的頁(yè)巖HI和Ro之間的關(guān)系計(jì)算模擬實(shí)驗(yàn)中頁(yè)巖在溫度為350 ℃時(shí)的Ro約為0.95%，說(shuō)明頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的成熟度達(dá)到1%即可大量生烴。長(zhǎng)7泥巖和頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ型為主，Ro介于0.51%～1.25%，整體小于1%(約為90%)[27]。因此，在采用原位加熱方法開(kāi)采頁(yè)巖油氣時(shí)，其資源潛力相當(dāng)可觀。

圖7 鄂爾多斯盆地延安地區(qū)長(zhǎng)7段黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)與深度變化關(guān)系Fig.7 Relationship between pyrite content and depth of Chang 7 Member in Yan'an Area, Ordos Basin

頁(yè)巖與添加黃鐵礦的頁(yè)巖熱模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析表明，黃鐵礦對(duì)陸相頁(yè)巖生油生氣有催化作用。黃鐵礦不僅可以催化有機(jī)質(zhì)生烴，同時(shí)還具有較強(qiáng)的氣體吸附能力[39]，對(duì)尋找頁(yè)巖油氣有利開(kāi)采區(qū)具有指導(dǎo)意義。鄂爾多斯盆地陸相頁(yè)巖中黃鐵礦廣泛發(fā)育[20-22]，頁(yè)巖的黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)比泥巖的高4～10倍[40]。根據(jù)油田收集的數(shù)據(jù)顯示，延安地區(qū)長(zhǎng)7段黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)10%～20%，并且主要分布在深度較大的地區(qū)(見(jiàn)圖7)。劉群等[40]通過(guò)在鄂爾多斯盆地中部環(huán)縣地區(qū)的連續(xù)取心井研究，也得出長(zhǎng)73底部頁(yè)巖黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，可達(dá)12%，長(zhǎng)72泥巖黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，部分層段最高僅為5%。李士祥等[32]研究長(zhǎng)7段烴源巖地球化學(xué)特征表明，長(zhǎng)7段為特高有機(jī)質(zhì)豐度層段，尤其是長(zhǎng)73亞段最佳，與高黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)層段相對(duì)應(yīng)。在采用原位加熱方法開(kāi)采頁(yè)巖油氣時(shí)，黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高的層段，頁(yè)巖油氣產(chǎn)率越高。因此，對(duì)于中低成熟度頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)選區(qū)選層，高黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的頁(yè)巖層段是鄂爾多斯盆地原位生烴的首選目標(biāo)。

5 結(jié)論

(1)鄂爾多斯盆地延安地區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖生烴條件比泥巖的好，在模擬溫度為400 ℃前，頁(yè)巖氣態(tài)烴產(chǎn)率高于泥巖的，最高相差43.06 mL/g。400 ℃后，隨溫度升高，泥巖氣態(tài)烴產(chǎn)率快速升高至超過(guò)頁(yè)巖的。對(duì)于總氣產(chǎn)率，泥巖高于頁(yè)巖的。泥巖和頁(yè)巖在溫度為350 ℃時(shí)達(dá)到產(chǎn)油高峰，頁(yè)巖總油產(chǎn)率比泥巖的高53.25 mg/g，在溫度為350 ℃前，泥巖總產(chǎn)油率高于頁(yè)巖的。

(2)長(zhǎng)7段頁(yè)巖中黃鐵礦對(duì)有機(jī)質(zhì)生烴具有明顯的正催化作用。在溫度為400、450 ℃時(shí)，黃鐵礦促進(jìn)氣態(tài)烴大量產(chǎn)生，但主要促進(jìn)C1-C3產(chǎn)率，其次是C4產(chǎn)率，對(duì)C5主要起裂解作用，并在模擬溫度為400 ℃開(kāi)始少量裂解C4。黃鐵礦可以促進(jìn)總產(chǎn)油率的增加，在產(chǎn)油高峰時(shí)最大增加量為54.17 mg/g，但不影響生油高峰的賦存溫度。

(3)高黃鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層段是鄂爾多斯盆地延安地區(qū)長(zhǎng)7段頁(yè)巖原位加熱的有利選區(qū)。在運(yùn)用原位加熱開(kāi)采頁(yè)巖油氣過(guò)程中，對(duì)于有利層段和“甜點(diǎn)”區(qū)的選取，應(yīng)充分考慮多方面影響因素，如烴源巖生烴條件和無(wú)機(jī)礦物催化作用等。