CN112903900B - 一种基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，其步骤如下：首先取多个页岩样品进行热解实验，测得每个样品的S1、S2和Tmax；S1指页岩样品加热温度不超过300℃时挥发出来的烃；S2指加热温度在300℃‑600℃之间热解生成的烃量；Tmax指加热温度在300℃‑600℃之间时，干酪根最大热解烃量时对应的温度；将Tmax<435℃的样品定义为未成熟样品，统计分析所有未成熟样品的S1+S2值，选取最大S1+S2值，将其定义为S0；测定最大S1+S2值对应的页岩样品的总有机碳TOC0；然后测定某个页岩样品的TOC；将该页岩样品的S1、S2和TOC值代入公式即可计算出该页岩样品的排烃效率P。本发明的方法可以有效缩小由于取样带来的人为误差，获得的结果将更加真实可信。
Description
技术领域
本发明涉及石油技术领域，尤其是一种基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法。
背景技术
烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节，而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数。特别是对于页岩来说，页岩层系中排烃效率越高，残留在页岩内部的烃类也越少，因此页岩层系中排烃效率的大小与石油资源量的大小有着必然的联系。通常来说，排烃效率可定义为已经生成并排出的烃数量与烃源岩原始生烃潜量之比。根据这一原理，计算页岩排烃效率最简单、最常用的方法就是利用热解参数的物质平衡法。
岩石热解就是指将岩石粉碎后，利用岩石热解评价仪(Rock-Eval)按照程序加热，在分析图谱中可以得到不同温度时的峰值。其中S1指岩样加热不超过300℃时挥发出来的烃，称为热解残留烃量(也称为游离烃量)；S2指加热温度在300℃-600℃之间热解生成的烃量，指干酪根热解烃量，称为残余生烃量。根据物质守恒的原理，烃源岩生烃潜力指数值(S1+S2)/TOC理论上是一直保持恒定的，只有当开始排烃的时候，生烃潜力指数将逐渐减小，此时所对应的条件为排烃门限。在排烃门限以上的烃源岩即处于未成熟阶段，烃源岩既没有排烃也没有生烃，此时的热解生烃潜力(S1+S2)代表原始生烃潜量S0。当开始排烃后，烃源岩内部既有生成但没有排出的烃S1，也有还没有生烃的干酪根生烃潜量S2，因此已排出烃量为PE＝S0-S1-S2。因此排烃效率P＝PE/S0×100％＝(S0-S1-S2)/S0×100％。
目前上述方法对于S0的求取是通过对大量未成熟样品进行热解实验，选取其中最大的S1+S2值作为原始生烃潜量值S0，此值虽然与TOC和热演化程度具有相关性，但也受到岩性和烃转化率(不同矿物的催化作用不同)的影响。比如，盐湖环境中沉积的泥页岩在热演化温度较低的情况下就开始生、排烃。因此直接用S1+S2值代表原始生烃潜量受到取样环境和样品本身属性的影响，很难反映所有样品的原始生烃潜量，因此计算出的排烃效率误差较大。
发明内容
本发明的目的是针对现有的排烃效率计算方法存在的计算误差较大的问题，提供一种基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法。
本发明提供的基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，提出了单位原始生烃潜量(S0/TOC0)的概念，此值不但与原始生烃潜量S0相关，也与样品本身的属性TOC0直接相关。并且利用比值可以有效缩小由于取样带来的人为误差。用每一块样品的单位生烃潜量((S1+S2)/TOC))参与页岩排烃效率的计算，获得的结果必然是最真实的。此时，生烃潜力法求取页岩的排烃效率的公式可以改变为：排烃效率P＝[S0/TOC0-(S1+S2)/TOC]/(S0/TOC0)。
式中，P指排烃效率大小；S0指大量未成熟样品进行热解实验，得到的最大S1+S2值；TOC0指未成熟样品最大S1+S2值所对应的TOC值；S1指目标样品进行热解在300℃以下挥发的烃；S2指目标样品在300-600℃热解生成的烃量；TOC指目标样品热解得到的总有机碳含量。
基于上述计算思路，本发明的页岩排烃效率计算方法，步骤如下：
(1)取多个页岩样品，对页岩样品进行粉碎，然后采用岩石热解仪Rock-Eval对页岩样品进行加热热解，得到分析图谱，由分析图谱中得出每个样品的S1、S2和Tmax。S1指页岩样品加热温度不超过300℃时挥发出来的烃，称为热解残留烃量；S2指加热温度在300℃-600℃之间热解生成的烃量，指干酪根热解烃量，称为残余生烃量；Tmax指加热温度在300℃-600℃之间时，干酪根最大热解烃量时对应的温度。页岩样品的数量大于等于20，若未成熟样品的数量小于等于5，则需要进一步增加页岩样品的数量。
(2)将Tmax<435℃的样品定义为未成熟样品，统计分析所有未成熟样品的S1+S2值，选取最大S1+S2值，将其定义为S0。
(3)采用碳硫分析仪测定步骤(2)的最大S1+S2值对应的页岩样品的总有机碳TOC0的含量。具体测定方法是：将页岩样品先用盐酸处理除去无机碳，然后把样品送入碳硫分析仪，用计算机控制燃烧，用红外检测器测量二氧化碳的含量，进而得出总有机碳的含量。
(4)按照步骤(3)的测试方法测定某个目标页岩样品的总有机碳TOC的含量；将该页岩样品的S1、S2和TOC值代入如下公式即可计算出该页岩样品的排烃效率P：
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
本发明的排烃效率计算方法提出了单位原始生烃潜量(S0/TOC0)的概念，此值与TOC直接相关，此值不但与原始生烃潜量S0相关，也与样品本身的属性(TOC0)直接相关，利用比值可以有效缩小由于取样带来的人为误差，获得的结果将更加真实可信。本发明的方法，避免了单一样品属性对页岩排烃效率计算的误差，所有样品的真实情况都能够在计算过程中考虑到，是未来页岩排烃效率计算的一种可靠方法。对于页岩层系来说，排烃效率越高，残留在页岩内部的烃类越少，页岩相邻的岩型中烃类就越多。因此，排烃效率与石油资源量有关，可以用来指导石油的勘探开发。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明的新方法计算得到的排烃效率图。
图2是现有的旧方法计算出来的排烃效率图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，具体操作步骤如下：
(1)利用岩石热解仪(Rock-Eval)对页岩样品进行加热，在分析图谱中可以得到不同温度时的峰值。其中S1指岩样加热不超过300℃时挥发出来的烃，称为热解残留烃量(也称为游离烃量)；S2指加热温度在300℃-600℃之间热解生成的烃量，指干酪根热解烃量，称为残余生烃量；Tmax指加热在300℃-600℃之间时，干酪根最大热解烃量时对应的温度。
通过对大量的页岩粉碎样品进行热解实验，得出每个样品的S1、S2和Tmax，把热解得到的Tmax<435℃的样品定义为未成熟样品。将未成熟样品的S1+S2值进行统计，选出最大S1+S2将其定义为S0。
(2)将粉碎的页岩样品用碳硫分析仪测定总有机碳的含量。其操作步骤是：将样品先用盐酸处理除去无机碳，然后把样品送入仪器，用计算机控制燃烧，用红外检测器测量二氧化碳的含量，按照程序打印出有机碳的含量。按照该方法测量未成熟样品中最大S1+S2对应的样品的总有机碳TOC0。
(3)除去TOC0对应的页岩样品外，测定其他某个需要计算排烃效率的页岩样品的总有机碳TOC，将该页岩样品的S1、S2和TOC值代入如下公式即可计算出该页岩样品的排烃效率P：
按照本发明的方法计算出的某区域页岩样品的排烃效率图如图1所示。另外，采用现有的旧方法对相同页岩样品计算出的排烃效率图如图2所示。现有的旧方法是：利用热解参数的物质平衡法计算排烃效率，利用公式P＝PE/S0×100％＝(S0-S1-S2)/S0×100％计算排烃效率P。
可以看出，图2中Tmax在450℃(处于成熟阶段)时排烃效率就高达90％，发生了突变，且越往下随着演化程度的提升，排烃效率基本不变，接近100％，显然这种现象与正常演化规律不符。正常规律是随着成熟度的提高，排烃效率值随着增大。然而在图1中，变化趋势更加符合正常演化规律，在Tmax为465℃时排烃效率才接近90％，排烃效率随着演化程度的提高而逐渐增大，更符合实际的地质情况。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)取多个页岩样品进行热解实验，测得每个样品的S1、S2和Tmax；S1指页岩样品加热温度不超过300℃时挥发出来的烃，称为热解残留烃量；S2指加热温度在300℃-600℃之间热解生成的烃量，指干酪根热解烃量，称为残余生烃量；Tmax指加热温度在300℃-600℃之间时，干酪根最大热解烃量时对应的温度；
(2)将Tmax<435℃的样品定义为未成熟样品，统计分析所有未成熟样品的S1+S2值，选取最大S1+S2值，将其定义为S0；
(3)采用碳硫分析仪测定步骤(2)的最大S1+S2值对应的页岩样品的总有机碳TOC0的含量；
(4)测定某个目标页岩样品的总有机碳TOC的含量；将该页岩样品的S1、S2和TOC值代入如下公式即可计算出该页岩样品的排烃效率P：
2.如权利要求1所述的基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，其特征在于，步骤(1)中页岩样品的数量大于等于20，若未成熟样品的数量小于等于5，则需要进一步增加页岩样品的数量。
3.如权利要求1所述的基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，其特征在于，步骤(1)中，首先对页岩样品进行粉碎，采用岩石热解仪Rock-Eval对页岩样品进行加热热解，得到分析图谱，由分析图谱中得出每个样品的S1、S2和Tmax。
4.如权利要求1所述的基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法，其特征在于，步骤(3)中测量总有机碳的方法是：将页岩样品先用盐酸处理除去无机碳，然后把样品送入碳硫分析仪，用计算机控制燃烧，用红外检测器测量二氧化碳的含量，进而得出总有机碳的含量。
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