烃源岩有效性评价模型构建方法及烃源岩有效性评价方法

摘要

本发明提供一种烃源岩有效性评价模型构建方法及烃源岩有效性评价方法。烃源岩有效性评价模型构建方法包括：获取区域典型烃源岩样品；基于各烃源岩样品确定其排烃差量，进而确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数；确定各烃源岩样品的热解参数，并基于各烃源岩样品的各热解参数，确定各烃源岩样品的热解组合参数；其中，热解组合参数为由各热解参数派生的、能够反映烃源岩的生烃和/或残留烃能力的且互不线性相关的参数；基于各烃源岩样品的各热解组合参数，利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分；基于各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型即烃源岩有效性评价模型。

说明书

技术领域

本发明属于烃源岩评价领域，涉及一种烃源岩有效性评价模型构建方法及烃源岩有效性评价方法。

背景技术

Hunt于1979年在一本名为《Petroleum Geochemistry and Geology》的著作中率先提出有效烃源岩的概念，有效烃源岩是指在其自然条件下已产生并释放出足以形成商业油气聚集烃类的细粒沉积岩。

传统判别烃源岩有效性的方法主要是依靠有机碳含量(TOC)、氯仿沥青“A”、总烃(HC)和生烃潜力(S

庞雄奇等在《塔里木盆地特大型海相油田原油来源—来自深部低TOC烃源岩的证据与相对贡献评价》(《石油学报》2018年第一期23-41页)一文中中指出：通过干酪根元素随埋深变化、生烃潜力变化、古TOC恢复等多方面地质地球化学证据证实了塔里木盆地台盆区深部低丰度烃源岩发生过大量生排烃；并利用排烃门限法对塔里木盆地台盆区深部低丰度烃源岩的有效性进行了的判别。排烃门限法从基本的有效烃源岩概念出发，通过计算烃源岩总生烃量与最大残余量的差值来对烃源的有效性进行判别。虽然该方法对所有类型烃源岩的有效性进行判别，但该方法需要大量的数据参数，且操作过于繁琐。虽然该文章还提出了基于热解数据判识低丰度烃源岩有效性的方法，但其存在较强的局限性：首先，该文章仅利用了5种热解数据低丰度烃源岩有效性进行判识，导致了判别公式的精度不理想；其次，该方法仅适用于深层低丰度烃源岩，应用范围局限。综上，本领域缺少一种能利用热解数据信息有效判识烃源岩有效性的通用方法。

因此，提供一种高效率，高准确率的烃源岩有效性的判别方法已经成为本领域迫切解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多种岩石热解参数融合的烃源岩有效性评价模型构建方法；该方法构建的烃源岩有效性评价模型能够很好的适用于各个丰度烃源岩的有效性判别且有效性判别结果更加可靠。

本发明的目的在于提供一种基于多种岩石热解参数融合的快速确定有效烃源岩的方法，该方法兼具较高效率以及较高准确率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种烃源岩有效性评价模型构建方法，其中，该方法包括：

获取区域典型烃源岩样品；

基于获取区域典型烃源岩样品，确定各烃源岩样品的排烃差量，进而确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数；

确定各烃源岩样品的热解参数，并基于各烃源岩样品的各热解参数，确定各烃源岩样品的热解组合参数；其中，所述热解组合参数为由各热解参数派生的、能够反映烃源岩的生烃和/或残留烃能力的且互不线性相关的参数；

基于各烃源岩样品的各热解组合参数，利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分；

基于各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型即烃源岩有效性评价模型。

在上述源岩有效性评价模型构建方法中，排烃差量指烃源岩实际残留烃量与排烃门限残留烃量差值，用于表征烃源岩的排烃程度。

在上述源岩有效性评价模型构建方法中，通过独特的手段对某区域上典型烃源岩的有效性评价参数及热解参数组合变量信息之间建立关系，得到该区域烃源岩有效性评价模型，具有很强的可信性与可行性，同时也极大的提高了有效烃源岩的判别效率。

在上述烃源岩有效性评价模型构建方法中，优选地，所述烃源岩样品的热解参数包括溶解烃量(S

在上述烃源岩有效性评价模型构建方法中，优选地，热解组合参数包括：溶解烃量(S

在上述源岩有效性评价模型构建方法中，优选地，基于获取区域典型烃源岩样品，确定各烃源岩样品的排烃差量基于排烃门限理论进行。在一具体实施方式中，首先利用排烃门限理论求取单位体积目标烃源岩的排烃门限残留烃量及实际残留烃量；然后，计算排烃差量，排烃差量即烃源岩实际残留烃量与排烃门限残留烃量差值，用于表征烃源岩的排烃程度。

在上述烃源岩有效性评价模型构建方法中，优选地，烃源岩有效性评价参数为排烃差量或归一化后的排烃差量；更优选地，通过下述公式确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数：

式中，COP为烃源岩有效性评价参数，无量纲；CL为烃源岩样品排烃差量，Kg/m

在上述烃源岩有效性评价模型构建方法中，优选地，所述利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分指：利用主成分分析对各热解组合参数进行融合及降维，得到代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分。

在上述烃源岩有效性评价模型构建方法中，优选地，所述基于各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型通过最优回归分析的方法拟合得到。

本发明还提供了一种确定有效烃源岩的方法，该方法包括：

采用上述烃源岩有效性评价模型构建方法构建得到烃源岩有效性评价模型；

获取目标烃源岩热解组合参数；

基于目标烃源岩热解组合参数，利用所述烃源岩有效性评价模型确定目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数，利用目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数对目标烃源岩的有效性进行判别。

在上述确定有效烃源岩的方法中，优选地，构建得到的烃源岩有效性评价模型为：

COP

PCk＝bk

式中，COP

在一具体实施方式中，构建得到的烃源岩有效性评价模型为：

COP

式中，S

在上述确定有效烃源岩的方法中，优选地，利用目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数对目标烃源岩的有效性包括：

确定有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值；

基于目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数，利用所述有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值对目标烃源岩的有效性进行评价；

其中，确定有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值优选通过下述方式实现：利用区域典型烃源岩样品确定有效烃源岩与无效烃源岩的烃源岩有效性评价参数分界值作为有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值。

本发明提供的烃源岩有效性评价模型构建方法基于多种岩石热解参数融合将排烃差量与热解参数结合起来，构建得到具有很强的区域适用性、能够高效进行烃源岩有效性评价的模型。

本发明提供的确定有效烃源岩的方法，利用本发明提供的烃源岩有效性评价模型构建方法构建得到的模型进行，该方法集基于排烃差量进行烃源岩有效性评价的准确性以及热解参数获取的高效性于一体。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的烃源岩有效性评价模型构建方法的流程示意图。

图2为本发明一实施例提供的确定有效烃源岩的方法的流程示意图。

图3为实施例1提供的利用样品的排烃差量(CL)求取样品热解评价系数(COP)进行计算的模型示意图。

图4为实施例1利用岩石热解参数快速确定烃源岩有效性的方法的工艺流程图。

图5为实施例1中确定热解组合参数与排烃差量(CL)的相关性图版。

图6为实施例1中烃源岩样品的热解评价系数计算值(COP

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐述本发明的原理和精神。

参见图1，本发明一实施例提供了一种烃源岩有效性评价模型构建方法，其中，该方法包括：

步骤S1：获取区域典型烃源岩样品；

步骤S2：基于获取区域典型烃源岩样品，确定各烃源岩样品的排烃差量，进而确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数；

步骤S3：确定各烃源岩样品的热解参数，并基于各烃源岩样品的各热解参数，确定各烃源岩样品的热解组合参数；其中，所述热解组合参数为由各热解参数派生的、能够反映烃源岩的生烃和/或残留烃能力的且互不线性相关的参数；

步骤S4：基于各烃源岩样品的各热解组合参数，利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分；

步骤S5：基于各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型即烃源岩有效性评价模型。

其中，本发明提供的烃源岩有效性评价模型构建方法，通过独特的手段对某区域上典型烃源岩的有效性评价参数及热解参数组合变量信息之间建立关系，得到该区域烃源岩有效性评价模型，具有很强的可信性与可行性，同时也极大的提高了有效烃源岩的判别效率。

其中，本发明提供的烃源岩有效性评价模型构建方法构建得到的模型能够实现烃源岩有效性评价的机理在于：有效烃源岩与无效烃源岩的有机碳量(TOC)可能相差很小，可能相差很大；二者主要区别在于有效的烃源岩曾在地史时期发生过排烃，无效烃源岩则对油气的生成无贡献；排烃差量(CL)可以有效反映烃源岩是否排烃。若排烃差量(CL)为正数，说明烃源岩样品曾发生过排烃，为有效低丰度烃源岩；反之，若排烃差量(CL)为负数，则说明烃源岩样品为无效烃源岩。本发明建立了能够表征排烃差量的基于热解参数的表达式，从而实现用热解参数即可实现烃源岩有效性评价。

进一步地，热解参数使用热解仪器选用常规热解实验方法进行即可；具体热解操作可以视选用热解仪器而定；在一具体实施方式中，利用常规岩石热解试验及碳硫分析试验获取热解参数。

进一步地，烃源岩样品的热解参数包括溶解烃量(S

其中，利用单一热解参数组合形成可以反映烃源岩生烃及残留烃的能力且互不相关的热解组合参数；其原理是：单一的热解参数本身就可以反应烃源岩生烃及残留烃的能力，为尽可能的发掘热解参数的利用价值，对热解参数进行大量组合形成组合热解参数；分别检验各热解组合参数与样品排烃差量(CL)的相关性，具有相关性则说明该参数在一定程度上可以反映烃源岩生烃及残留烃的能力。进一步地，热解组合参数包括：溶解烃量(S

进一步地，基于获取区域典型烃源岩样品，确定各烃源岩样品的排烃差量基于排烃门限理论进行；例如，首先利用排烃门限理论求取单位体积目标烃源岩的排烃门限残留烃量及实际残留烃量；然后，计算排烃差量，排烃差量即烃源岩实际残留烃量与排烃门限残留烃量差值，用于表征烃源岩的排烃程度。

进一步地，烃源岩有效性评价参数为排烃差量或归一化后的排烃差量；

更进一步地，通过下述公式确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数：

式中，COP为烃源岩有效性评价参数，无量纲；CL为烃源岩样品排烃差量，Kg/m

其中，本发明一实施例中根据各样品排烃差量(CL)计算各样品的烃源岩有效性评价参数(COP)的模型如图3所示；其原理是：由于各样品的排烃差量(CL)数值大小相差悬殊，不利于快速判别公式的拟合；故对其进行归一化处理，将分布广泛的排烃差量(CL)转化为数值分布仅在-1与1之间的烃源岩有效性评价参数(COP)；且烃源岩有效性评价参数(COP)与对应的排烃差量(CL)具有相同的正负，可用于低丰度烃源岩样品的有效性的判别。

进一步地，利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分指：利用主成分分析法对各热解组合参数进行融合及降维，得到代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分；

更进一步地，主成分的数量小于热解组合参数的数量；在一实施方式中，主成分数量明显小于热解组合参数数量，例如主成分数量不超过热解组合参数数量的一半；

例如，利用主成分分析对11个热解组合参数进行融合及降维，得到5个代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分；

其中，利用主成分分析法对各热解组合参数进行融合及降维，得到代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分采用常规方式进行即可；例如，分别对各热解组合参数进行归一化处理，并运用主成分分析算法求取主成分变换参数矩阵及方差贡献矩阵，在方差矩阵中选取累计方差贡献达95％以上的前n个主成分作为目标主成分并在主成分变换参数矩阵截取前n个主成分的变换参数(主成分的变换参数，即原始各热解组合参数向目标主成分的变换方法)；仅保留前n个主成分并舍弃剩余主成分从而实现对各热解组合参数进行融合及降维。

进一步地，基于各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型通过最优回归分析的方法拟合得到；

例如，通过下述公式确定的到：

式中，COP

参见图2，本发明一实施例提供一种确定有效烃源岩的方法，其中，该方法包括：

步骤S21：获取区域典型烃源岩样品；

步骤S22：基于获取区域典型烃源岩样品，确定区域各典型烃源岩样品的排烃差量，进而确定区域各典型烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数；

步骤S23：确定区域各典型烃源岩样品的热解参数，并基于区域各典型烃源岩样品的各热解参数，确定区域各典型烃源岩样品的热解组合参数；其中，所述热解组合参数为由各热解参数派生的、能够反映烃源岩的生烃和/或残留烃能力的且互不线性相关的参数；

步骤S24：基于区域各典型烃源岩样品的各热解组合参数，利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分；

步骤S25：基于区域各典型烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型即烃源岩有效性评价模型；

步骤S26：获取目标烃源岩热解组合参数；

步骤S27：基于目标烃源岩热解组合参数，利用所述烃源岩有效性评价模型确定目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数，利用目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数对目标烃源岩的有效性进行判别。

进一步地，热解参数使用热解仪器选用常规热解实验方法进行即可；具体热解操作可以视选用热解仪器而定；在一具体实施方式中，利用常规岩石热解试验及碳硫分析试验获取热解参数。

进一步地，烃源岩样品的热解参数包括溶解烃量(S

其中，可以分别检验各热解组合参数与样品排烃差量(CL)的相关性，具有相关性则说明该参数在一定程度上可以反映烃源岩生烃及残留烃的能力；进一步地，热解组合参数包括：溶解烃量(S

进一步地，基于获取区域典型烃源岩样品，确定各烃源岩样品的排烃差量基于排烃门限理论进行；例如，首先利用排烃门限理论求取单位体积目标烃源岩的排烃门限残留烃量及实际残留烃量；然后，计算排烃差量，排烃差量即烃源岩实际残留烃量与排烃门限残留烃量差值，用于表征烃源岩的排烃程度。

进一步地，烃源岩有效性评价参数为排烃差量或归一化后的排烃差量；

更进一步地，通过下述公式确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数：

式中，COP为烃源岩有效性评价参数，无量纲；CL为烃源岩样品排烃差量，Kg/m

进一步地，利用主成分分析方法构造出相互独立的主成分指：利用主成分分析对各热解组合参数进行融合及降维，得到代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分；

更进一步地，主成分的数量小于热解组合参数的数量；在一实施方式中，主成分的数量明显小于热解组合参数的数量，例如主成分的数量不超过热解组合参数数量的一半；

例如，利用主成分分析对11个热解组合参数进行融合及降维，得到5个代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分；

其中，利用主成分分析法对各热解组合参数进行融合及降维，得到代表全部热解组合参数95％以上信息的主成分采用常规方式进行即可；例如，分别对各热解组合参数进行归一化处理，并运用主成分分析算法求取主成分变换参数矩阵及方差贡献矩阵，在方差矩阵中选取累计方差贡献达95％以上的前n个主成分作为目标主成分并在主成分变换参数矩阵截取前n个主成分的变换参数(主成分的变换参数，即原始各热解组合参数向目标主成分的变换方法)；仅保留前n个主成分并舍弃剩余主成分从而实现对各热解组合参数进行融合及降维。

进一步地，基于各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，构建烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型通过最优回归分析的方法拟合得到；

例如，通过下述公式确定的到：

式中，COP

进一步地，构建得到的烃源岩有效性评价模型为：

COP

PCk＝bk

式中，COP

例如，构建得到的烃源岩有效性评价模型为：

COP

式中，S

进一步地，利用目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数对目标烃源岩的有效性包括：

确定有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值；

基于目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数，利用所述有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值对目标烃源岩的有效性进行评价；

更进一步地，确定有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值通过下述方式实现：利用区域典型烃源岩样品确定有效烃源岩与无效烃源岩的烃源岩有效性评价参数分界值作为有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值；

例如，当烃源岩有效性评价参数为排烃差量或归一化后的排烃差量时，利用目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数对目标烃源岩的有效性进行判别过程中，以0作为有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值。

实施例1

本实施例提供了一种确定有效烃源岩的方法，用以对塔里木盆地塔北隆起的中-上奥陶统全区烃源岩进行有效性评价；

塔里木盆地是一个由古生界克拉通盆地和中、新生界前陆盆地组成的大型叠合复合盆地，具有多套烃源岩、多个油气系统、油气多源多期多种类型的特点；塔北隆起位于塔里木盆地北部，总面积约为3.66×10

以塔北地区中－上奥陶统烃源岩的有效性判别为例对本发明提供的技术方案进行验证。选择此地区的理由：一是中-上奥陶统烃源岩分布局限、品质较差且不足以解释大规模存在的海相油气的分布，但已被证实在此地层中存在有效烃源岩，而常规的TOC下限法很难对其有效性进行判别；二是塔北地区奥陶系烃源岩的岩心取样、热解试验频率较高，热解数据数量多且可广泛利用。

如图4所示，该方法包括：

步骤1：获取区域典型烃源岩样品，利用排烃门限理论，确定区域各典型烃源岩样品的排烃差量(CL)；再此基础上对各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数(COP)进行求解；

通过下述公式确定各烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数：

式中，COP为烃源岩有效性评价参数，无量纲；CL为烃源岩样品排烃差量，Kg/m

步骤2：确定区域各典型烃源岩样品的热解参数，并基于区域各典型烃源岩样品的各热解参数，确定区域各典型烃源岩样品的热解组合参数，并建立热解组合参数数据库；其中，所述热解组合参数为由各热解参数派生的、能够反映烃源岩的生烃和/或残留烃能力的且互不线性相关的参数；

烃源岩样品的热解参数包括溶解烃量(S

结合塔里木盆地勘探实际情况，建立了塔里木盆地地区的热解组合参数数据库，该数据库的热解组合参数，包括：溶解烃量(S

步骤3：将热解组合参数数据库中的各热解组合参数进行主成分分析处理实现行融合及降维，构造出能代表整个热解组合参数数据库95％信息的主成分；

其中，利用主成分分析对上述11个热解组合参数进行融合及降维，得到5个代表全部热解属性96.15％信息的主成分，其变换公式为：

式中，S

步骤4：基于区域各典型烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数以及各主成分，通过最优回归分析的方法拟合得到烃源岩有效性评价参数关于主成分的计算模型即烃源岩有效性评价模型；

其中，最优回归分析的方法拟合通过下述公式径向：

式中，COP

最优回归分析方法，计算得到了烃源岩有效性评价参数(COP)关于上述5个主成分的回归方程最优方程即烃源岩有效性评价模型为：

COP

式中，COP

步骤5：获取塔里木盆地塔北隆起的中-上奥陶统全区烃源岩热解组合参数，基于各目标烃源岩热解组合参数，利用确定的烃源岩有效性评价模型确定目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数(结果如图6所示)，利用目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数对目标烃源岩的有效性进行判别；

其中，确定有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值0；

基于目标烃源岩的烃源岩有效性评价参数，利用所述有效烃源岩的烃源岩有效性评价参数阈值对目标烃源岩的有效性进行评价：

当烃源岩有效性评价参数≥0，判断为有效烃源岩；

当烃源岩有效性评价参数＜0，判断为无效烃源岩。

塔里木盆地塔北隆起的中-上奥陶统全区烃源岩样品的烃源岩有效性评价参数的计算值(COP