一种非均质性评价泥页岩生油气量的方法_3

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点有机质类型通过图3确定。
[0079]二、建立概念模型并计算不同形式的有机碳含量。
[0080]根据有机碳的组成和转化原理,将泥页岩中有机碳分成不同有机碳形式的概念模型,如图4所示为有机碳不同形式划分的概念模型,将有机碳定义为残留有机碳、残留有效碳、残留无效碳、排出有机碳、排出有效碳、原始有机碳、原始有效碳、原始无效碳,泥页岩中总的原始有机碳扣^包括排出有机碳TOC Exp和残留有机碳TOC 两部分,则存在关系式如公式(I)所示,在原始有机碳TOCtl*,热解转化成烃类的有机碳部分定义为有效碳TOC _,原始有机碳TOCtl中所含有的有效碳和残留有机碳TOC 中的有效碳分别定义为TOCTOCltenma,如图5所示为有机碳形式划分与关系模型示意图。
[0081]所述公式(I)的表达式如下:
[0082]TOC0= T0CEeffl+T0CExp(I)
[0083]随着成熟度的增加,原始有机碳会逐渐转化成烃类,排出的有机碳含量会逐渐增加,残留的有机碳含量会逐渐减少。有效碳在有机质成熟度达到生油门限(即镜质体反射率R。= 0.5% )时,就开始转化成径类,无效碳在无论多大热力时,均不能转化成径类。
[0084]泥页岩中残留的生烃潜力是由残留有机碳中的有效碳转化而来,它与残留有机碳TOClteni的残留降解率Dkm存在的关系式如公式⑵所示;公式⑵的表达式如下:
[0085]DEem — TOC Eem-rea/T0CEem(2)
[0086]目前石油工业中将0.083视为碳转化为烃类的转化系数,则存在关系式如公式
(3)所示,公式(3)的表达式如下:
[0087]T0CKem_rea= (S^S2) X0.083(3)
[0088]贝Ij残留降解率Dlteni由公式⑷计算获得,公式⑷的表达式如下:
[0089]DEeffl= (S !+S2) X 0.083/T0CEeffl(4)
[0090]如图6所示为残留降解率Dltem与热解峰温T _的交汇图,根据残留降解率D 和热解峰温Tniax的图版确定不同有机质的原始降解率D 00
[0091]原始降解率Dtl由不同类型有机质的残留降解率Dltem上线决定,也就是说,原始降解率Dtl是有机质成熟度非常低的时候的最大降解率。通过图6可以确定II1、112、IIl和I的原始降解率Dtl分别为0.15,0.35,0.55,0.65。
[0092]在有机质演化和成烃过程中,其中的无效碳可视为保持不变的,因此,存在关系式如公式(5)所示,公式(5)的表达式如下:
[0093]TOC0 (1- D0) = T0CEeffl(l - DEeffl)(5)
[0094]所述公式(5)中,TOCtl (1- D0)代表原始有机质中的无效碳,定义为TOClne,T0CEem(l - DEem)代表残留有机质中的无效碳,定义为T0CKem_Ine。
[0095]由公式(5)可转化为公式(6)和公式(7),公式(6)和公式(7)的表达式如下:
[0096](1- DJ / (1- D0) = TOC0/TOCEeffl(6)
[0097]Rc= TOC 0/TOCEem(7)
[0098]所述公式(7)中,R。为现今测得的残留有机碳到原始有机碳的恢复系数,为常量系数,无单位。
[0099]同时,也存在关系式如公式⑶所示,公式⑶的表达式如下:
[0100]TOC0 - TOC0_rea — TOC Eem - T0CRem_rea(8)
[0101]所述公式⑶中,TOCtl-TOCVrea代表原始有机质中的无效碳,定义为TOC Q_Ine,T0CEem - T0CKem_rea代表残留有机质中的无效碳,定义为TOC Kem_Ine。
[0102]通过以上公式计算出每个样品点的残留降解率DKem、原始有机碳恢复系数Rc以及每种形式的有机碳含量在剖面的非均质性分布,为泥页岩油气资源评价提供基础数据,如图7所示为各种形式有机碳含量的剖面分布图。
[0103]三、设计模拟实验,建立重烃油产率和天然气产率演化模型。
[0104]选取具有代表性的大块均质泥岩样品,分成9份分别放进加热釜中,做热演化模拟实验;9份样品按50°C /h的速率,分别从实验温度由室温升温至250°C、300°C、350°C、400 °C、450 °C、500 °C、550 °C、600 °C,650 °C 9个终点温度,在每份样品到达自己的终点温度时,用恒速恒流泵以2ml/min的速率注入蒸馏水,及时带出排出的油和气体产物,对每份样品热模拟实验获得的油和气体产物进行收集和计量,获取烃产率曲线。模拟产物根据分子量和物理性质分为三类,其一为相对大分子的重质油(即氯仿沥青“A”+排出重质油),可以直接获取;其二为小分子的气体(Ci?C 5),也可以直接获取;其三为常温下易挥发的C6?C14轻质油,实验中不易收集。以检测到的重质油和气体为依据,通过相互补偿的方法可以分析轻质油产率特征。实验中的实验温度可以根据埋藏史、热演化模型和生烃动力学转化成熟度参数镜质体反射率VR。。
[0105]通过热演化模拟实验建立重质油产率和天然气产率演化模型,如图9所示为重质油产率和天然气产率演化模型,所述重质油产率和天然气产率演化模型如公式(9)和公式
(10)所示,公式(9)和公式(10)的表达式如下:
[0106]单位有机质重质油产率=440.93VRJ-1629VRJ+2053.3¥1?。-618.7 (9)
[0107]单位有机质天然气产率=18.371VRq3+45.684VRQ2-62.693VRQ+28.05 (10)
[0108]式中,VR。为成熟度参数镜质体反射率。
[0109]建立实测成熟度参数镜质体反射率VR。随深度变化模型,该模型如公式(11)所示,公式(11)的表达式如下:
[0110]VR0= 0.1605e°-535H(11)
[0111]式中,H为样品点的埋藏深度,单位为:m。
[0112]四、计算泥页岩不同深度点生成和排出的总烃量以及重质油量、轻质油量和生气量,评价泥页岩含油性和含气性的非均质性。
[0113]根据上述步骤一和步骤二中获得的各个参数,计算每个泥页岩样品点单位原始生烃潜量Stff、总生烃量Sem、排烃量Sexp及排烃系数KP,原始生烃潜量Stff、总生烃量Sfcn、排烃量Sexp及排烃系数K P的计算公式如公式(12)、(13)、(14)、(15)所示,公式(12)、(13)、(14)、
(15)的表达式如下:
[0114]Sop= T0C0XD0/0.083(12)
[0115]Sexp= Sop- (S^S2)(13)
[0116]Scen= S op- S 2(14)
[0117]Kp= SExp/SGenX100%(15)
[0118]式中,TOCtlS原始有机碳,D C1为原始降解率,S1为岩石Rock-Eval低温阶段热解获得的游离烃、S2为岩石Rock-Eval高温阶段热解获得的热解烃。
[0119]根据步骤三中建立的模型通过公式(16)和公式(17)计算出每个深度点样品的油、气生成量。公式(16)和公式(17)的表达式如下:
[0120]单位样品重质油生成量=单位有机质重质油产率XTOC(16)
[0121]单位样品天然气生成量=单位有机质天然气产率XTOC(17)
[0122]在获取重质油、天然气产率后,进一步获取C6?C14轻质油产率,以检测到的重质油和气体为依据,通过相互补偿的方法可以获得轻质油产率,根据原始生烃潜量的组分分配,采用如公式(18)所示的热解生烃产率的差减法获得轻质油产率,公式(18)的表达式如下:
[0123]Slo=Scen-Sho-Sg(18)
[0124]式中,S1。为轻质油产率,S 为样品的原始生烃潜量,S h。为重质油产率,S g为天然气产率。
[0125]通过上述模型获得每个单位样品点的重质油产率Sh。、轻质油产率S1。、天然气产率Sg的分布,评价泥页岩含油性和含气性的非均质性。如图10所示为每个单位样品点的重质油产率sh。、轻质油产率S1。、天然气产率Sg*布图。
[0126]根据获得的上述参数建立泥页岩生烃的评价参数剖面图,通过评价参数剖面图评价泥页岩油气资源剖面分布非均质性。
[0127]本实施例中的评价方法提供的渤海湾盆地东营N38井古近系沙河街组三段是在成熟度不是很高的情况下进行评价的。
[0128]当成熟度很高时,会发生部分原油裂解成气,上述方案同样适用,只是多增加一个环节,根据原油裂解成气的产率,计算原油裂解成气的量。原油裂解成气的产率可根据模拟实验和原油裂解成气动力学,得出原油裂解成气的产率随成熟度参数VR。的变化。图11为根据原油裂解成气模拟实验获得的原油裂解成气产率的变化模型。具体方法,在现有文献中已有介绍,本发明不做详细介绍。
[0129]本实施例中提供的案例是根据大量实测样品获得的。当不具备大量样品时,亦可根据测井数据进行计算,因为测井数据具有高分辨率的特点,同时根据测井数据可以计算出关键参数有机碳含量,这里的有机碳含量是残留有机碳含量,具体方法很多,譬如说采用现在流行的Alog法,本发明不做详细介绍。
[0130]残留有机碳T0CKem和热解参数S 2和S i存在良好的相关性,因为三者能反映源岩的生烃潜力。依据有限的实测样品可建立TOClte^P S2以及S AS2之间的相关性以及Tmax和深度的关系。TOCltem和S 2以及S i+^有时候采用分段进行相关性,效果更好。
[0131]本实施例中,图12中表明,东营凹陷古近系实测&与TOC 分段性相关性分布:
[0132]当T0CKeni〈2 时,S2= 2.2441TOC Eem2- 1.029ITOC Eem+0.2697 (R2 = 0.8947);
[0133]当2 彡 T0CEem<5 时,S2= 7.2813T0
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