补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法及系统与流程

本发明涉及油气藏有利分布范围预测技术领域，尤指一种补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法及系统。

背景技术：

烃源岩是油气成藏的最主要控制因素之一。烃源岩生排烃特征的研究，为提高资源评价和有利勘探区预测提供了坚实的科学依据，这对于油气藏的勘探开发具有重要的指导意义。从烃源岩生烃动力学模拟出发，建立烃源岩生排烃特征模型，确定烃源岩排烃门限，计算烃源岩生排烃强度平面展布特征对于陆相含油气盆地油气资源评价有着重要的理论和现实意义。

对于烃源岩生排烃特征的定量表征，不同的学者有着不同的方法。其中，生烃潜力法是其中一种简易有效的计算方法，已经在多个含油气盆地得到了应用。该方法基于统计学原理，利用烃源岩样品的热解数据计算烃源岩生烃潜力指数并统计其变化，来定量标定烃源岩排烃门限已经生排烃能力。但是随着大量学者的研究，烃源岩热解数据中的一个重要参数(s1)会在测试过程中大量损耗，有学者研究发现轻烃蒸发量(qloss)可以超过总含量的80％。因此，现有的生烃潜力模型定量表征烃源岩生排烃特征时可能会产生较大的误差，从而无法准确预测烃源岩生排烃强度并准确指明油气有利富集带。

由于致密油气藏是一种重要的非常规油气资源，其具有巨大的资源潜力，在油气勘探过程中占有举足轻重的作用。由于致密油气藏近源成藏的特点，烃源岩对于其成藏有着至关重要的作用。定量标定烃源岩生排烃特征，对于致密油气藏有利勘探区的预测有着极大的意义。

综上来看，亟需一种可以实现准确表征烃源岩生排烃特征的技术方案。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法及系统，该方法及系统可以准确的表现烃源岩的生排烃特征，对于近源成藏的油气藏，特别是致密油气藏勘探具有一定的指导意义。

在本发明一实施例中，提出了一种补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法，该方法包括：

根据烃源岩地质地化特征，采集烃源岩数据；

根据烃源岩数据，利用烃源岩热解数据和有机质丰度，得到烃源岩样品的氢指数；

根据所述烃源岩样品的氢指数及热解峰温数据，拟合出烃源岩氢指数随着所述热解峰温数据的演化模型，得到烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数；

根据所述烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数，得到热解峰温数据对应的烃类转化率；

将所述热解峰温数据进行转换，得到转换后的镜质体反射率数值，并根据所述转换后的镜质体反射率数值及热解峰温数据对应的烃类转化率，得到镜质体反射率对应的烃类转化率；

根据所述烃源岩热解数据和有机质丰度，得到生烃潜力指数，并根据所述生烃潜力指数随镜质体反射率的变化关系，建立烃源岩生排烃模型，确定烃源岩的排烃门限；

根据烃源岩初始氢指数、镜质体反射率对应的烃类转化率及烃源岩的排烃门限，得到烃源岩生排烃能力，并建立烃源岩生排烃特征模型；

根据所述烃源岩生排烃特征模型以及烃源岩地质地化特征，得到烃源岩的生排烃强度。

在本发明一实施例中，还提出了一种补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征系统，该系统包括：

数据采集模块，用于根据烃源岩地质地化特征，采集烃源岩数据；

氢指数计算模块，用于根据烃源岩数据，利用烃源岩热解数据和有机质丰度，得到烃源岩样品的氢指数；

拟合模块，用于根据所述烃源岩样品的氢指数及热解峰温数据，拟合出烃源岩氢指数随着所述热解峰温数据的演化模型，得到烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数；

转化率计算模块，用于根据所述烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数，得到热解峰温数据对应的烃类转化率；

转换模块，用于将所述热解峰温数据进行转换，得到转换后的镜质体反射率数值，并根据所述转换后的镜质体反射率数值及热解峰温数据对应的烃类转化率，得到镜质体反射率对应的烃类转化率；

生排烃模型建立模块，用于根据所述烃源岩热解数据和有机质丰度，得到生烃潜力指数，并根据所述生烃潜力指数随镜质体反射率的变化关系，建立烃源岩生排烃模型，确定烃源岩的排烃门限；

生排烃特征模型建立模块，用于根据烃源岩初始氢指数、镜质体反射率对应的烃类转化率及烃源岩的排烃门限，得到烃源岩生排烃能力，并建立烃源岩生排烃特征模型；

生排烃表征模块，用于根据所述烃源岩生排烃特征模型以及烃源岩地质地化特征，得到烃源岩的生排烃强度。

本发明提出的补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法及系统可以准确的表现烃源岩的生排烃特征，实现准确预测烃源岩生排烃强度并指明油气有利富集带，对于近源成藏的油气藏，特别是致密油气藏勘探具有一定的指导意义。

附图说明

图1是本发明一实施例的补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法流程图。

图2a至图2c是本发明一具体实施例的南堡凹陷综合地质图。

图3是本发明一具体实施例的烃源岩生排烃特征理论模型图。

图4是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩氢指数与热解峰温拟合图。

图5是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩生排烃特征模型图。

图6是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩厚度分布平面图

图7是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩有机质丰度分布平面图

图8是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩镜质体反射率分布平面图

图9a是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩生烃强度图。

图9b是本发明一具体实施例的南堡凹陷沙三段烃源岩排烃强度图。

图10是本发明一实施例的补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征系统结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

根据本发明的实施方式，提出了一种补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法及系统，可以通过烃源岩热解数据更精确的计算烃源岩的生排烃特征，并通过生排烃强度判断预测致密油气藏有利分布范围。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

图1是本发明一实施例的补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤s101，根据烃源岩地质地化特征，采集烃源岩数据。其中，采集的数据主要包括：

采集各个深度烃源岩密度，得到各个深度段所对应的的烃源岩密度值ρ；

根据各个地区暗色泥岩厚度，得到各个构造带的烃源岩厚度图，记录采集到的烃源岩厚度h；

采集研究区多口井的烃源岩热解数据，包括：游离烃热解数据s1、干酪根裂解烃数据s2和热解峰温数据tmax；

采集研究区多口井有机质丰度toc及镜质体反射率ro。

步骤s102，根据烃源岩数据，利用烃源岩热解数据和有机质丰度toc，得到烃源岩样品的氢指数hi'；其中，

烃源岩样品的氢指数hi'是利用以下计算公式得到：

其中，hi'为烃源岩样品的氢指数，mghc/gtoc；s2为干酪根裂解烃数据，mg/g；toc为有机质丰度，％。

步骤s103，根据所述烃源岩样品的氢指数hi'及热解峰温数据tmax，拟合出烃源岩氢指数随着所述热解峰温数据的演化模型，得到烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数hi；其中，

热解峰温数据对应的氢指数hi可以利用拟合出的烃源岩氢指数随着所述热解峰温数据的演化模型得到。

烃源岩初始氢指数的计算公式为：

其中，为烃源岩初始氢指数，mghc/gtoc；hi为热解峰温数据对应的氢指数，mghc/gtoc；tmax为热解峰温数据，℃；β和θ为干酪根裂解烃相关的变量，无单位；c为一个常数，无单位；β、θ、c通过岩石的热解数据来确定。

步骤s104，根据所述烃源岩初始氢指数及热解峰温对应的氢指数hi，得到热解峰温数据对应的烃类转化率tr；其中，

热解峰温数据对应的烃类转化率tr的计算公式为：

其中，tr为热解峰温数据对应的烃类转化率，％；为烃源岩初始氢指数，mghc/gtoc；hi为热解峰温数据对应的氢指数，mghc/gtoc。

步骤s105，将所述热解峰温数据tmax进行转换，得到转换后的镜质体反射率数值％evro，并根据所述转换后的镜质体反射率数值％evro及热解峰温数据对应的烃类转化率tr，得到镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro，其中，

转换后的镜质体反射率数值％evro的计算公式为：

％evro＝0.0180×tmax-7.16；

其中，％evro是转换后的镜质体反射率数值，％；tmax为热解峰温数据，℃；

进一步将转换后的镜质体反射率数值％evro作为镜质体反射率，得到镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro。

步骤s106，根据所述烃源岩热解数据和有机质丰度toc，得到生烃潜力指数qm，并根据所述生烃潜力指数qm随镜质体反射率ro的变化关系，建立烃源岩生排烃模型，确定烃源岩的排烃门限e，包括：

根据所述烃源岩热解数据和有机质丰度toc，得到生烃潜力指数，其中，

生烃潜力指数的计算公式为：

其中，qm为生烃潜力指数，mghc/gtoc；s1为游离烃热解数据，mg/g；s2为干酪根裂解烃数据，mg/g；toc为有机质丰度，％；

进一步根据所述生烃潜力指数qm随镜质体反射率ro的变化关系，拟合残余生烃潜力曲线，当烃源岩的生烃潜力指数在地史演化过程中开始减小时，表示有烃类开始排出，相应的埋深代表源岩的排烃门限，由此确定烃源岩的排烃门限e。

步骤s107，根据烃源岩初始氢指数镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro及烃源岩的排烃门限e，得到烃源岩生排烃能力，并建立烃源岩生排烃特征模型，其中，

烃源岩生烃能力qg的计算公式如下：

其中，qg为烃源岩生烃能力，mghc/gtoc；为烃源岩初始氢指数，mghc/gtoc；tr-ro为镜质体反射率对应的烃类转化率，％；

烃源岩排烃能力qe的计算公式如下：

其中，qe为烃源岩排烃能力，mghc/gtoc；x为一特定深度，m；trx为x点对应的烃类转化率，％；tre为烃源岩的排烃门限对应的转化率，％；e为烃源岩的排烃门限，m；为烃源岩初始氢指数，mghc/gtoc；

其中，x点对应的烃类转化率trx及烃源岩的排烃门限所对应的烃类转化率tre，是根据镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro得到。

步骤s108，根据所述烃源岩生排烃特征模型以及烃源岩地质地化特征，得到烃源岩的生排烃强度，还包括：

根据所述烃源岩生烃能力qg、烃源岩排烃能力qe、烃源岩厚度h、烃源岩密度值ρ、有机质丰度toc，得到烃源岩的生排烃强度；其中，

烃源岩的生烃强度ig的计算公式如下：

其中，ig为烃源岩的生烃强度，10⁴t/km²；qg为镜质体反射率数对应的烃源岩生烃能力，mghc/gtoc；ro为镜质体反射率，％；h为烃源岩厚度，m；ρ为烃源岩密度值，g/cm³；

烃源岩的排烃强度ie的计算公式如下：

其中，ie为烃源岩的排烃强度，10⁴t/km²；qe为镜质体反射率数对应的烃源岩排烃能力，mghc/gtoc；ro为镜质体反射率，％；h为烃源岩厚度，m；ρ为烃源岩密度值，g/cm³。

需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

为了对上述补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。

以南堡凹陷为例，如图2a至图2c所示，图2a至图2c是本发明一具体实施例的南堡凹陷综合地质图。参考图2a，南堡凹陷位于渤海湾盆地黄骅坳陷的北部，是一个发育在中生代基岩之上的断陷盆地，具有北断南超的特点。

参考图2b，南堡凹陷的勘探面积为1932km²，共有八个次级构造带。如图2c所示，研究区新生代沉积地层从下往上依次为古近系沙河街组，东营组和新近系馆陶组和明华镇组。沙河街组主要发育于扇三角洲，辫状河三角洲和湖泊环境中，可分为沙三段，沙二段和沙一段三个次级地层单元。沙河街组三段发育了一套巨厚的暗色泥岩(凹陷中心厚度>500m)，是南堡凹陷最主要的一套烃源岩之一。由于其巨大的资源潜力，成为了南堡凹陷致密油气勘探的最主要目标。沙三段烃源岩主要以灰色，深灰色泥岩为主，分布面积广，厚度稳定。储层主要以砂岩储层为主，由于其埋深较大(>3500m)，储层基本致密。致密储层于烃源岩互层发育，表现为源储一体，近源成藏的特征。近年来，通过勘探实践证明了沙三段致密油气藏的资源潜力，如g166x3井在4899.6-4916.4m获得了日产油23.45m³的日产量(8mm油嘴)。烃源岩的生排烃能力是决定致密油体系资源潜力的重要因素之一。虽然前人对沙三段进行了一定研究，然而，这些研究都未精确定量的表征沙三段烃源岩生排烃能力，因此，对于沙三段致密油气有利勘探区尚不明确，制约了进一步勘探。

本发明通过统计方法，拟合了南堡凹陷沙三段烃源岩氢指数与热解峰温的关系；并计算了烃源岩不同时期的烃类转化率，建立其生排烃的模型，最后计算了南堡凹陷沙三段烃源岩的生排烃强度。

结合图3所示，是本发明计算烃源岩生排烃能力的理论模式图。

图中，qloss为轻烃蒸发量、qg为烃源岩生烃能力、qe为烃源岩排烃能力、qr为真实的生烃潜力指数、qm为生烃潜力指数(实测生烃潜力指数)、为烃源岩初始氢指数、hi为热解峰温数据对应的氢指数、tr为热解峰温数据对应的烃类转化率、tre为烃源岩的排烃门限对应的转化率。

具体的，结合前述步骤s102-步骤s103，如图4所示，根据各个构造带烃源岩热解数据及烃源岩样品的氢指数，可以拟合出烃源岩氢指数与热解峰温的变化关系，得到热解峰温数据对应的氢指数hi并确定烃源岩初始氢指数

由此可知南堡凹陷沙三段烃源岩初始氢指数为600mghc/gtoc，其氢指数与热解峰温拟合关系如图4所示。

结合步骤s104，根据初始氢指数及特定的热解峰温数据tmax对应的氢指数hi，计算出热解峰温数据对应的烃类转化率tr。

再结合步骤s105，将所述热解峰温数据tmax进行转换，得到转换后的镜质体反射率数值％evro。

进一步，将转换后的镜质体反射率数值％evro作为镜质体反射率，得到镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro。由于在前述步骤s103已经拟合出烃源岩氢指数随着所述热解峰温数据的演化模型，得到了热解峰温数据对应的烃类转化率hi，因此通过tr的计算公式，可以计算出热解峰温数据对应的烃类转化率的tr；之后，将已知热解峰温数据tmax进行转换，得到转换后的镜质体反射率数值％evro；％evro对应作为镜质体反射率ro，即可以得到镜质体反射率对应的tr。

结合步骤s106，针对研究区沙三段搜集烃源岩热解资料，并计算生烃潜力指数qm；其中，

如图5中最左侧部分所示，根据qm随镜质体反射率ro的变化关系，拟合残余生烃潜力曲线，建立烃源岩生排烃模型，当烃源岩的生烃潜力指数在地史演化过程中开始减小时，则表明有烃类开始排出，其相应的埋深则代表了源岩的排烃门限，由此确定烃源岩的排烃门限为e＝0.75m。

结合步骤s107，根据烃源岩初始氢指数镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro及烃源岩的排烃门限e，得到烃源岩生烃能力qg和烃源岩排烃能力qe，并建立起烃源岩生排烃特征模型。经过步骤s107，可以得到如图5所示的烃源岩的生排烃特征模型图，以及如表1所示的烃源岩生排烃特征定量表征模型的相关计算参数。

表1烃源岩生排烃特征定量表征模型的相关计算参数

结合步骤s108及图6、图7及图8所示，统计南堡凹陷沙三段烃源岩厚度平面分布(图6)，有机质丰度(toc)平面分布图(图7)和镜质体反射率平面分布图(图8)，并结合烃源岩的生排烃能力(qg和qe)，计算得出烃源岩的生排烃强度(ig和ie)。

如图9a及图9b所示，为南堡凹陷沙三段烃源岩生排烃强度示意图，由此可以得到南堡凹陷沙三段烃源岩生排烃强度。根据结果表明，南堡凹陷沙三段烃源岩生排烃中心位于高尚堡构造带(如图2b中标记的实线框)，最大的生排烃强度分别为800×10t⁴/km²和450×10t⁴/km²，由此从源控的角度来看，南堡凹陷致密油气藏的有利勘探区带为高尚堡构造带。

基于同一发明构思，本发明还一种补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征系统，如图10所示，该系统包括：

数据采集模块1001，用于根据烃源岩地质地化特征，采集烃源岩数据；

氢指数计算模块1002，用于根据烃源岩数据，利用烃源岩热解数据和有机质丰度toc，得到烃源岩样品的氢指数hi'；

拟合模块1003，用于根据所述烃源岩样品的氢指数hi'及热解峰温数据tmax，拟合出烃源岩氢指数随着所述热解峰温数据的演化模型，得到烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数hi；

转化率计算模块1004，用于根据所述烃源岩初始氢指数及热解峰温数据对应的氢指数hi，得到热解峰温数据对应的烃类转化率tr；

转换模块1005，用于将所述热解峰温数据tmax进行转换，得到转换后的镜质体反射率数值％evro，并根据所述转换后的镜质体反射率数值％evro及热解峰温数据对应的烃类转化率tr，得到镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro；

生排烃模型建立模块1006，用于根据所述烃源岩热解数据和有机质丰度toc，得到生烃潜力指数qm，并根据所述生烃潜力指数qm随镜质体反射率ro的变化关系，建立烃源岩生排烃模型，确定烃源岩的排烃门限e；

生排烃特征模型建立模块1007，用于根据烃源岩初始氢指数镜质体反射率对应的烃类转化率tr-ro及烃源岩的排烃门限e，得到烃源岩生排烃能力，并建立烃源岩生排烃特征模型；

生排烃表征模块1008，用于根据所述烃源岩生排烃特征模型以及烃源岩地质地化特征，得到烃源岩的生排烃强度。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征系统的若干模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。

本发明提出的补偿轻烃蒸发量的烃源岩生排烃特征的表征方法及系统可以准确的表现烃源岩的生排烃特征，实现准确预测烃源岩生排烃强度并指明油气有利富集带，对于近源成藏的油气藏，特别是致密油气藏勘探具有一定的指导意义。

虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。