一種油氣組分二次運移效應的檢測裝置和檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于油氣運移效應檢測領域，具體涉及一種檢測油氣組分中高分子生物標 志物或碳同位素運移效應的裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 在砂泥巖剖面中研宄排烴作用是一種重要途徑。通過砂層體系和烴源巖層體系中 有關參數的對比，可以確定油氣的排運方向、時期、排運效率、尋找地質色層作用下的分異 規律。國外的 Albrecht et al、Tissot、Vendenbroucke 及 Leythaeuser 等分別對不同盆 地的烴源巖及其相鄰的儲集巖進行了地球化學分析，結果表明它們之間的地質地球化學特 征存在差異，并且不同的烴類分子的差異程度不同，這些差異被認為是排烴分異的結果。陳 軍紅等（1992)通過對我國泌陽盆地砂泥巖層段中烴類的分布，認為排烴作用是一個廣泛 引起分子分異的地質色層效應過程。石油烴類的分異作用不僅在砂泥巖剖面中呈明顯的變 化規律，而且在烴源巖內極短距離的排烴過程中也表現出明顯的跡象，Beletskaya、Sajgo、 Leythaeuser及Wilhlms等學者的研宄也表明油氣運移時會發生不同組分的運移效應。
[0003] 近年來，人們試圖通過室內模擬實驗認識排烴作用問題。關于生烴模擬實驗在50 年代就已在國外廣泛開展，但有關運移的模擬實驗則起步比較晚，只是在最近幾年才陸續 有所進展。張麗潔等（1987)對未成熟烴源巖進行生排烴模擬實驗，并發現隨著排烴作用的 進行，烴源巖中殘余有機碳含量減少，排出物與抽提物之間存在組分及成熟度的差異，而且 排出物的生物標志物分布特征明顯地受地質色層效應制約。Lafargue等用含油的成熟烴源 巖和經人工熟化后的未成熟烴源巖，在較低溫度條件下（<150°C )直接模擬排烴。他們發現 排烴實驗的組分分異效應與地質體中所觀察到的現象具有良好的一致性（1990)。汪本善等 (1994)通過外加溫加壓（半開放體系）和外加溫（封閉體系）生烴增壓模擬實驗方法，系 統探討了排烴過程中有機組分的分異效應。結果表明，族組分的分異作用與成熟作用的結 果相似，排出物的飽和烴比較富集低碳數組分，而殘留于烴源巖的飽和烴則相對富集高碳 數組分，熱成熟作用使烴源巖中的三環萜烷的相對虧損，而在排出物中相對富集。陳中紅和 查明（2006,2007)利用未混油或混油源巖樣品在低溫、加壓條件下分別對紋層狀泥巖、暗 色塊狀泥巖及灰質塊狀泥巖樣品進行了排烴模擬實驗，考察了源巖排烴過程中飽和烴和芳 徑的運移效應。
[0004] 油氣運移效應是油氣組分中生物標志化合物或其它化合物以不同運移速度通過 巖石中礦物基質的過程。不同分子量、不同極性以及不同立體化學空間結構的化合物在排 烴過程以及二次運移過程中，遭受吸附和解吸附作用，從而具有不同的表現。油氣運移效應 是自然界油氣發生運移時的一種常見現象。現在的油氣勘探中在進行戰略部署確定油氣勘 探目標時，是依據油氣的有利運移方向，而有利的油氣運移方向正是依據油氣二次運移時 的地質色層效應做出的判斷的。因此，油氣二次運移時地質色層效應的檢測和判別對油氣 勘探工業意義非凡。然而，目前并沒有很好的方法來快捷地檢測和判斷油氣不同組分發生 二次運移時地質色層效應的差別，這是由于，油氣二次運移效應的發生需要一個較長的運 移才能比較容易識別。以前的關于油氣運移效應的認識一是基于烴源巖排烴過程中（初次 運移）運移效應，初次運移效應目前雖可以利用加壓生排烴模擬實驗開展，但針對高分子 甾烷、萜烷尤其是芳烴化合物的運移效應并不明顯，這是由于這些高分子生物標志物本身 含量低，再加上運移效應弱，因此目前的實驗技術不容易觀測到他們的地質色層效應；二是 基于油氣在盆地中發生長距離地運移后對實際油樣進行檢測而做出的判斷。本發明正是為 解決這一技術問題，發明了一種快捷檢測油氣不同組分二次運移效應的裝置和方法，尤其 是檢測油氣組分中高分子生物標志物或碳同位素運移效應的裝置和方法。
[0005] 現有的油氣運移效應檢測方法存在很多缺陷：
[0006] 1)現有的實驗室油氣運移效應檢測方法是通過熱壓生排烴模擬實驗，屬于初次運 移效應，沒有實現對油氣二次運移過程中的地質色層效應的檢測，這是由于二次運移效應 一般發生較長距離時才能容易觀測到；
[0007] 2)現有的油氣勘探工業中對油氣二次運移效應的判斷是基于勘探過程中對油氣 運移路徑上大量樣品檢測，通過對比分析獲得的認識，而這種根據已取得的勘探成果來判 斷油氣運移效應滯后于油氣勘探的需要，并且針對盆地里油氣樣品的檢測往往是多解的結 果，因為油氣樣品的檢測結果容易受到成熟作用、生物降解作用還有不同有機母質的貢獻 作用影響，因此難以確定檢測結果是油氣運移效應的唯一性作用而形成。
[0008] 3)現有的實驗室檢測方法不能很好顯示高分子甾烷、藿烷以及芳烴類化合物的運 移效應問題，因為這些化合物運移效應弱，不容易檢測。而目前隨著勘探向縱深和淺層發 展，針對深層高成熟的油氣和淺層發生了生物降解作用的稠油，常規的化合物和相應的運 移指標參數都已失效，高分子芳烴類的運移效應檢測顯得更為重要。
[0009] 4)現有的技術難以檢測到低豐度的生物標志物的運移效應；
[0010] 5)現有的高溫高壓熱模擬實驗技術流程復雜、成本高、效率低。
【發明內容】
[0011] 為解決上述技術問題，本發明特別涉及了一種檢測油氣組分中高分子生物標志物 或碳同位素運移效應的裝置和方法。
[0012] 本發明的一種油氣組分二次運移效應的檢測裝置，包括支架、模擬箱體及U型管， 所述模擬箱體固定在支架上，所述U型管可拆卸的安裝在模擬箱體內，所述U型管內填充分 子篩。
[0013] 進一步的，所述U型管為玻璃管。
[0014] 進一步的，所述分子篩為5A分子篩或3A分子篩。
[0015] 進一步的，所述支架上設有旋轉軸，旋轉軸與箱體外框架連接，所述模擬箱體固定 在箱體外框架中。
[0016] 進一步的，還包括壓力控制系統，所述壓力控制系統包括在油氣進口端依次連接 的壓力注射泵、壓力表、高壓閥門、穩壓閥、進口壓力調節閥以及在油氣出口端的出口壓力 調節閥；所述進、出口壓力調節閥分別通過帶壓力傳感器的密封蓋與模擬箱體的進、出口連 接。
[0017] 進一步的，還包括溫度控制系統，所述溫度控制系統包括依次連接的預熱容器、熱 水循環泵及循環水通道，所述循環水通道安裝在模擬箱體內。
[0018] 本發明的一種油氣組分二次運移效應的檢測方法，步驟如下：
[0019] 1)對初始樣品組分進行化學組分和生物標志物特征分析；
[0020] 2)對分子篩進行預熱活化；活化后的分子篩裝入U型管中，再將U型管安裝在模 擬箱體內，檢查并調試儀器；
[0021] 3)在U型管內充注初始樣品，開始運移試驗；觀察并記錄樣品的運移過程，直到運 移試驗結束；
[0022] 4)運移試驗結束后，收集模擬箱體出口的排出樣品，并對排出樣品進行化學組分 和生物標志物特征分析；
[0023] 5)對排出樣品和初始樣品的檢測指標進行對比分析，完成運移效應檢測。
[0024] 進一步的，所述活化是將分子篩放入馬弗爐中，活化溫度為400-6