一種確定有機(jī)母質(zhì)生烴量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及油氣資源評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種確定有機(jī)母質(zhì)生控量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前用于研究有機(jī)母質(zhì)轉(zhuǎn)化生油氣量的方法主要有Ξ種:熱模擬實(shí)驗(yàn)法、熱化學(xué) 動(dòng)力學(xué)法W及物質(zhì)平衡法。
[0003] 程克明等(程克明等.碳酸鹽巖油氣生成理論與實(shí)踐[M].北京:石油工業(yè)出版社， 1996.)利用研究區(qū)熱演化程度較低的源巖樣品來(lái)模擬源巖的生控過(guò)程和生油氣量大小。在 該方法中，一般選取能反映實(shí)際控源巖地化特征(如有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型）的處于低演 化階段的源巖樣品，通過(guò)測(cè)量該樣品在不同熱演化階段(通常W有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率R。來(lái) 表示)的降解率或者油氣產(chǎn)率，來(lái)研究源巖的生控產(chǎn)物特征并進(jìn)行定量分析。該方法在實(shí)用 方面具有一定的局限性：（1)不能用于有機(jī)母質(zhì)熱降解作用W外的轉(zhuǎn)化過(guò)程，例如W生物化 學(xué)作用為主的轉(zhuǎn)化過(guò)程(Re<〇.5%)。生物化學(xué)作用和低成熟的熱解作用是含油氣盆地控源 巖演化過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，它們?cè)缙诋a(chǎn)生的油氣不僅能優(yōu)先飽和巖石自身吸附等形式的存 留需要，而且在一定的地質(zhì)條件下還能聚集成油氣藏；（2)無(wú)法避免高溫短時(shí)間的實(shí)驗(yàn)條件 對(duì)研究結(jié)果的影響。世界上主要含油氣盆地的地層溫度一般在200°CW下，但物理模擬實(shí)驗(yàn) 條件下的溫度一般要超過(guò)500°C;世界上含油氣盆地的主力控源巖的地質(zhì)年代都在數(shù)十萬(wàn) 年到數(shù)百萬(wàn)年，甚至更老，但油氣生成的物理模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)間最長(zhǎng)也不到20年。
[0004] 化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法是研究有機(jī)母質(zhì)轉(zhuǎn)化生控的一種基本方法。有機(jī)母質(zhì)的生油氣過(guò) 程是發(fā)生化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，該過(guò)程始終遵循化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基本定律。因此，可W把有 機(jī)質(zhì)的生控轉(zhuǎn)化過(guò)程近似當(dāng)成不同產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程的總合，利用不同形式的化學(xué)動(dòng)力 學(xué)反應(yīng)方程來(lái)描述源巖的生控過(guò)程，同時(shí)，利用確定的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)研究源巖的生控 特征并計(jì)算生控量。運(yùn)一方法較之高溫短時(shí)間的物理模擬實(shí)驗(yàn)方法有許多優(yōu)點(diǎn)，它可W依 據(jù)理論上預(yù)見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)方程式控制和計(jì)算有機(jī)母質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的各種組分及其數(shù)量。但 是，運(yùn)一方法也存在一些問(wèn)題。例如，計(jì)算和討論必須受熱力學(xué)理論支配，同樣不能用于研 究生物化學(xué)作用等過(guò)程;在實(shí)用上須借用阿倫繆斯方程，或諸如油氣產(chǎn)物組分的形成完全 服從一級(jí)化學(xué)反應(yīng)等假設(shè)條件。
[0005] 利用物質(zhì)平衡條件求解有機(jī)母質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的產(chǎn)物量的思想最早是前蘇聯(lián)學(xué)者 y cne Η CKfi于1954年提出來(lái)的，ΡΟΓ03ΗΗ a和HecTepoB等人相繼利用該方法進(jìn)行了計(jì)算。 但是，運(yùn)一方法只被用于解決煤巖有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的生控量問(wèn)題，W往研究均沒(méi)有考慮 液態(tài)控和重控氣的形成作用，最多只考慮也〇、C也、C〇2、也S、也五種產(chǎn)物組分，顯然與實(shí)際情 況不符。事實(shí)上，有機(jī)母質(zhì)在轉(zhuǎn)化過(guò)程中除了生成上列五種組分外，它們還能生成液態(tài)控、 重控氣、氮?dú)獾取?br>[0006] 因此，研發(fā)出一種確定有機(jī)母質(zhì)生控量的方法，仍是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種確定有機(jī)母質(zhì)生控量的方法。 該方法
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種確定有機(jī)母質(zhì)生控量的方法，該方法包括W 下步驟：
[0009] (1)確定控源巖樣品有機(jī)母質(zhì)生控轉(zhuǎn)化前的原始重量(有機(jī)母質(zhì)的重量即為控源 巖樣品的重量），并記為Mo;對(duì)控源巖樣品進(jìn)行元素分析測(cè)試，確定有機(jī)母質(zhì)生控轉(zhuǎn)化前的 C、H、0、N和S五種元素的百分含量，并記為Ke〇，e = C、H、0、N或S;
[0010] (2)對(duì)控源巖樣品進(jìn)行不同熱演化階段的生控模擬實(shí)驗(yàn)；
[0011] (3)確定控源巖樣品有機(jī)母質(zhì)在不同熱演化階段生控轉(zhuǎn)化后的殘余重量，并記為 M;對(duì)不同熱演化階段生控模擬實(shí)驗(yàn)后的控源巖樣品進(jìn)行元素分析測(cè)試，確定有機(jī)母質(zhì)在不 同熱演化階段生控轉(zhuǎn)化后的C、H、0、N和S五種元素的百分含量，并記為Ke，e = C、H、0、N或S; 并且確定在第i種生控產(chǎn)物中e元素的百分含量，并記為Kel，e = C、H、0、N或S;(Mo-M)為生控 模擬實(shí)驗(yàn)確定的有機(jī)母質(zhì)在不同熱演化階段的轉(zhuǎn)化量am;
[0012] (4)采用單純形法求解有機(jī)母質(zhì)在不同熱演化階段生控轉(zhuǎn)化后形成的第i種生控 產(chǎn)物的生成量，并記為Xi，然后將生控模擬實(shí)驗(yàn)確定的有機(jī)母質(zhì)在不同熱演化階段的轉(zhuǎn)化 量ΔΜ與相應(yīng)的熱演化階段的生控產(chǎn)物生成量之和ΣΧι進(jìn)行比較，如果兩者之差小于迭代 法的任一極小定值δ(迭代法中的常規(guī)概念，δ是一個(gè)無(wú)限接近于0的值?？蒞認(rèn)為是0)，則計(jì) 算出的Xi就是第i種生控產(chǎn)物的實(shí)際生成量，然后通過(guò)A Μ'= ΣΧι計(jì)算有機(jī)母質(zhì)的真實(shí)轉(zhuǎn)化 量Δ Μ' ；如果兩者之差不滿足所述要求，則繼續(xù)用單純形計(jì)算Xi，并判斷Δ Μ與ΣΧι之差是否 滿足所述要求，直到滿足要求后停止計(jì)算，然后通過(guò)am'= ΣΧι計(jì)算有機(jī)母質(zhì)的真實(shí)轉(zhuǎn)化 量am'；如果計(jì)算一定次數(shù)(不對(duì)次數(shù)進(jìn)行具體限制，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行常規(guī)的調(diào) 節(jié)）后仍不能滿足所述要求，則近似認(rèn)為，當(dāng)I am-ΣΧι I為最小值時(shí)計(jì)算出的Xi就是第i種 生控產(chǎn)物的實(shí)際生成量，然后通過(guò)am'= ΣΧι計(jì)算有機(jī)母質(zhì)的真實(shí)轉(zhuǎn)化量ΔΜ'；
[0013] (5)根據(jù)下述公式計(jì)算油氣發(fā)生率(油氣發(fā)生率是指有機(jī)母質(zhì)在生控轉(zhuǎn)化過(guò)程中， 在不同熱演化階段形成1噸有機(jī)碳時(shí)，其生成的油氣量，一般用符號(hào)Ra來(lái)表示，單位為mVtc 或kg/tc):
[0014] Ra(i)=Xi/(M〇-AM'），
[001引式中：Ra(i)-第i種生控產(chǎn)物的油氣發(fā)生率(mVt咸kg/tc) ;Xi-第i種生控產(chǎn)物的 生成量(m3或kg) ;M0-有機(jī)母質(zhì)生控轉(zhuǎn)化前的原始重量(t); Δ M' 一有機(jī)母質(zhì)的真實(shí)轉(zhuǎn)化量 (t);
[0016] (6)根據(jù)下述公式計(jì)算有機(jī)母質(zhì)生控量(在建立的單位體積控源巖生油氣特征基 礎(chǔ)上，結(jié)合控源巖的空間分布，T0C分布W及熱演化程度，即可獲得控源巖的生控量）：
[0017]
[001引式中：Q-生油氣量(m3或kg) ;s-控源巖樣品所在研究區(qū)的控源巖面積控 源巖樣品所在研究區(qū)的控源巖厚度(m) ;P-控源巖樣品所在研究區(qū)的控源巖密度化g/m3); TOC-控源巖所在研究區(qū)的控源巖有機(jī)碳含量（％);Ra-油氣發(fā)生率(mVt咸kg/tc)，Ra=I Xi/(M0-AM'）。
[0019]在上述的方法中，步驟（1)對(duì)控源巖樣品進(jìn)行的元素分析測(cè)試是采用本領(lǐng)域常規(guī) 的測(cè)試方法及儀器，例如采用德國(guó)的化rio-化元素分析儀。
[0020] 在上述的方法中，步驟(2)對(duì)控源巖樣品進(jìn)行不同熱演化階段的生控模擬實(shí)驗(yàn)可 W采用本領(lǐng)域常規(guī)的生控模擬實(shí)驗(yàn)的步驟及設(shè)備，例如《大雁褐煤在煤化模擬實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn) 物特征》(方祖康等，大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1984)中提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和步驟。本文將其全文引 用于此作為參考。
[0021] 在本發(fā)明的方法中，不同熱演化階段實(shí)際上是對(duì)應(yīng)不同溫度，而熱演化階段一般 是采用有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率R。表示，根據(jù)控源巖樣品的研究區(qū)不同，R。所對(duì)應(yīng)的溫度存在區(qū) 另IJ。在進(jìn)行上述方法的步驟(2)時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過(guò)常規(guī)的方法(例如收集該研究 區(qū)的資料)來(lái)確定不同R。所對(duì)應(yīng)的不同溫度，并在運(yùn)些溫度下分別進(jìn)行生控模擬實(shí)驗(yàn)。
[0022] 在上述的方法中，優(yōu)選地，所述的不同熱演化階段對(duì)應(yīng)的有機(jī)質(zhì)鏡質(zhì)體反射率R。 分別為0.2%