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長江大學環境與資源學院徐耀輝教授團隊在地學權威期刊《Geoscience Frontiers》上發表了關于頁巖含油性精準評價新方法的最新研究成果。
目前，頁巖含油性評價的常規方法熱解S?法存在明顯不足。S?定義為巖石中的游離烴/殘留烴含量，是已經生成尚殘留在巖石中的烴類含量。S?由巖石熱解儀(Rock-Eval)分析得到，為巖樣加熱到不超過300℃時揮發出的烴含量，基本上是C7-33的烴。然而，通常進行熱解分析所用的巖石樣品往往在巖心庫中靜置了很長時間，其中的輕烴(C6-13)絕大部分已損失殆盡。或者在碎樣過程中，這部分輕烴也大部分散失，這都將嚴重影響頁巖含油性評價結果的準確性。
為此，徐耀輝教授團隊聯合蘇州冠德能源科技有限公司建立了一套現場冷凍取樣-低溫密閉研磨-多溫階熱釋-組分分析一體化泥頁巖含油性檢測分析方法，能最大限度減少樣品處理過程中輕組分散失對頁巖含油性評價結果的影響，提供更為精準的頁巖含油性參數。
該方法相較于常規熱解S?法而言，將分析測試設備從實驗室內挪到了鉆井現場，對新鉆取頁巖樣品進行及時取樣，在密閉研磨罐中進行快速冷凍，并在樣品研磨過程中保持研磨罐的低溫狀態，且在研磨結束后直接將罐體轉移到檢測系統中，最大可能的保留了輕烴組分（圖1）。
圖1 常規熱解S?法與多溫階熱釋法的實驗流程和升溫程序對比
在該方法中，采用了更精細的升溫程序劃分：
（1）前3分鐘保持通氮氣，但程序不升溫，罐體保持低溫狀態，此時檢測器檢測的烴類化合物為游離氣態烴（Sg）；
（2）隨后溫度快速升溫到90℃，并保持5分鐘，這個過程中檢測器檢測到的是輕烴組分（S01）；
（3）最后溫度快速升溫到300℃，并保持15分鐘，這個過程中檢測器檢測到的是游離油組分（S?）。
游離氣態烴（Sg）、輕烴組分（S01）、游離油組分（S1）三者相加之和才是泥頁巖真正的含油率。
這個數據相較于常規的熱解參數S?而言，前兩者在以往的頁巖油含油性評價過程中被明顯的忽略了，且這兩個組分的散失對最終含油性結果的影響與樣品的TOC值息息相關。TOC越低，輕組分的散失對頁巖含油性評價結果影響越大（圖2）。
圖2 輕組分在整個頁巖含油性中的占比與TOC值的關系
總之，該項研究成果不僅為頁巖的含油性精準評價提供了一個技術參考和指引，文中通過GC、GC-MS和微米CT等手段對不同溫度熱釋烴的組分和賦存狀態的剖析對于頁巖油的勘探開發具有重要的理論價值。
該論文第一作者為長江大學環境與資源學院2020級博士研究生嚴剛同學，通訊作者為徐耀輝教授，共同作者包括中石油勘探開發研究院的白斌所長、徐旺林主任、白瑩博士等。
根據中科院期刊分區標準，《Geoscience Frontiers》目前為地學類SCI 1區Top期刊，影響因子8.90，年發文量小于200篇，為行業內認可度非常高的期刊。
