一种有效烃源岩有机碳下限确定方法

摘要

本发明公开了一种有效烃源岩有机碳下限确定方法。该方法包括：计算在某深度达到临界饱和度时烃源岩中烃含量；计算初始生烃潜量：根据深度计算出对应的有机质转化为烃的转化率；然后根据所述转化率，由排烃时所要求的烃含量推算出初始生烃潜量；计算排烃时源岩中所要求的有机碳含量：不同类型烃源岩生烃潜力不同，据岩石热解资料做出其生烃潜量与有机碳含量TOC相关图，得到不同类型烃源岩的生烃潜量与有机碳含量TOC的拟合关系式，依据此拟合关系式计算出各类烃源岩在不同深度排烃时源岩中所要求的有机碳含量。本发明方法方便、快捷，运用地球化学方法中比较普遍的有机碳、岩石热解测试项目，即可确定不同排油饱和度的有效烃源岩有机碳下限。

说明书

技术领域

本发明属于油气地质中的资源评价技术领域；具体涉及一种有效烃源岩有机碳下限确定方法。

背景技术

有效烃源岩评价中的焦点是“采用什么样的有机质丰度下限”，它关系到什么样的岩石是有效的烃源岩，有效烃源层有多厚，有效烃源层的分布面积和体积有多大。早在20多年前Jones(1978)就指出“使一个潜在母岩变为有效母岩必须之有机碳最低含量，并非是一个常数，它取决于许多其它变数而变化很大，也即在理论上，不同盆地、不同沉积环境、不同有机质类型、不同成熟度的源岩应具有不同的有机质丰度下限；但在实际工作中，为操作方便，常采用统一的有机质丰度下限。为了保证足够的生烃量和充分的排驱效率，有效烃源岩必须具备相应的有机质丰度(及其类型、成熟度和有关的物理、化学条件)。对于有机碳的下限值，Jones认为是2.5％。主要依据世界上大多数重要油藏都产自总有机碳》2.5％(重量)的母岩，而且，其范围经常超过10％。这里可举出很多实例，如北海北部基梅里迪安、阿尔及利亚志留系、加利福利亚上中新统、普拉德霍湾区的白垩系黑页岩、中央大陆的巴肯和伍德福德、西西伯利亚中生界等等。Momper、McAulif fe、Barker等学者大多倾向于≥1％这个有机碳下限值。他们指出含0.5％～1％有机碳的潜在母岩，虽然也可生成一定数量的烃类，但这样的母岩往往不能形成有效的“自我排驱机制”--如有效的压开缝隙，“三度空间干酪根网”的形成，由孤立油滴合并形成的“烃孔隙中心网”等。潜在母岩中实际上只有其中一小部分才“真正参与充分排驱”，“也许大多数石油母岩系实际上是非生油岩”。我国大部分学者所提出的有机质丰度下限明显低于国际标准，认为碳酸盐烃源岩有机质丰度下限为0.1％～0.2％，现场勘探部门广泛采用的碳酸盐有机质丰度下限为0.1％；而海相泥质烃源岩的有机质丰度下限为0.5％，与陆相(湖相)泥质烃源岩相同。关于泥岩作为烃源岩，其评价标准目前在石油行业较为统一的是以有机碳含量0.4％作为非生油岩与生油岩的界线，而对于其作为有效烃源岩的评价标准仍存在较大分歧，从0.4％、0.5％、0.7％、1.0％甚至更大，各家说法不一。

发明内容

为了解决有效烃源岩有机碳界定困难的技术问题，本发明提供一种有效烃源岩有机碳下限确定方法，利用排油临界饱和度、排烃时的烃含量及生烃潜量的关系而确定出的有效烃源岩有机碳下限，指出有效烃源岩有机碳纵横向的展布范围及其分布规律，指导油气勘探和开发。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种有效烃源岩有机碳下限确定方法，包括以下步骤：

S100：计算在某深度达到临界饱和度时烃源岩中烃含量；

S200：计算初始生烃潜量；

S300：计算排烃时源岩中所要求的有机碳含量。

优选地，S200计算初始生烃潜量的步骤包括：

根据深度计算出对应的有机质转化为烃的转化率；然后根据所述转化率，由排烃时所要求的烃含量推算出初始生烃潜量。

优选地，S300计算排烃时源岩中所要求的有机碳含量的步骤包括：

不同类型烃源岩生烃潜力不同，据岩石热解资料做出其生烃潜量与有机碳含量TOC相关图，得到不同类型烃源岩的生烃潜量与有机碳含量TOC的拟合关系式，依据此拟合关系式计算出各类烃源岩在不同深度排烃时源岩中所要求的有机碳含量。

在本发明的一个优选方案中，提供一种有效烃源岩有机碳下限确定方法，包括以下步骤：

S100：计算在某深度达到临界饱和度时烃源岩中烃含量：

本发明的有效烃源岩有机碳丰度下限研究前提，包括以下4点假设：

(1)泥岩孔隙度随深度增加而减小；

(2)初次运移相态是连续油相、临界饱和度10％；

(3)假设有效碳全部降解生烃；

(4)单位体积烃源岩吸附烃(颗粒吸附、有机质吸附)为一定量；

根据上述假设，可得到初始沉积时单位体积烃源岩在某深度(孔隙度)达到临界饱和度时源岩中烃含量，公式为：

式中各数据根据实测结果确定：HC

V

S

ρ

ρ

S1—岩石热解报告中可溶烃，mg/g；

S200：计算初始生烃潜量：

根据深度计算出对应的有机质转化为烃的转化率；然后根据所述转化率，由排烃时所要求的烃含量推算出初始生烃潜量；

其中，根据生烃动力学实验数据，模拟出转化率与深度变化公式，如图2所示；源岩中有机质在地史过程中某一时刻的转化率与深度变化的公式为：

＜3000m：y＝405.68ln(x)+3253.2；

≥3000m：y＝21261x

式中，x为转化率，即总烃产率，mg/g；y为深度，m；

S300：计算排烃时源岩中所要求的有机碳含量：

不同类型烃源岩生烃潜力不同，据岩石热解资料(Tmax小于435℃)可做出其生烃潜量(S1+S2)与有机碳含量TOC相关图；Ⅲ型、Ⅱ型和Ⅰ型有机质其拟合关系式分别为：

S1+S2＝109.82TOC-0.5；

S1+S2＝328.09TOC-0.5；

S1+S2＝747.21TOC-0.5；

式中，S1为岩石热解报告中可溶烃，mg/g；S2热解烃，mg/g；

以上述关系式为基础，就可做出各类烃源岩在不同孔隙度(深度)排烃时源岩中所要求的有机碳含量。

实际上，源岩中有机质完全降解需要达到较高的热演化程度，即过成熟。从实际地化资料看，5000米时Ro(烃源岩的成熟度)已达2％。本发明以5000米时能够排烃所需的原始有机碳值作为烃源岩标准。不同排烃饱和度要求有机碳标准见表1：

表1不同排烃饱和度要求有机碳标准

根据实际情况，本发明认为10％排油饱和度时的有机碳标准比较合理，即Ⅰ型烃源岩有机碳标准为0.18％、Ⅱ型烃源岩有机碳标准为0.4％、Ⅲ型烃源岩有机碳标准为1.1％。不同深度时有机碳标准可根据转化率与深度变化公式进行求取。

与现有技术相比，本发明提供的一种有效烃源岩有机碳下限确定方法具有以下有益效果：

1)利用实验数据总结出的公式，确定TOC下限合理，可以根据不同地区样品点的分布特征，来确定不同地区有效烃源岩有机碳的TOC下限，适用于地质条件复杂、沉积特征多变、样品点较分散的其它类型地区。

2)本发明具有方便、快捷的特点，运用地球化学方法中比较普遍的有机碳、岩石热解测试项目，即可确定不同排油饱和度的有效烃源岩有机碳下限。

附图说明

图1为本发明中有效烃源岩有机碳下限确定方法的流程图。

图2为转化率随深度变化图。

图3为Ⅲ型烃源岩有机碳含量与生烃潜量相关图。

图4为Ⅱ型烃源岩有机碳含量与生烃潜量相关图。

图5为Ⅰ型烃源岩有机碳含量与生烃潜量相关图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

以L凹陷S地区为例进行有效烃源岩划分。沙三时期古气候总体是从早期半干旱向晚期半潮湿转变，水体逐渐淡化。沙三早、中期，气候转为温暖湿润.水量较丰富，蒸发减弱，因盆地急剧下沉，湖面上升，湖水加深加宽，沉积物分异明显，沉积具有快速沉降和快速充填的特点。沙三段烃源岩主要为暗色泥岩，分布广，整体厚度大，具备利用该方法进行有效烃源岩有机碳下限确定的良好条件。

有效烃源岩有机碳下限确定方法按照图1所示流程，其包括以下步骤：

S100：临界饱和度时烃源岩中烃含量：

有效烃源岩有机碳丰度下限研究前提包括以下4点假设：

1)泥岩孔隙度随深度增加而减小；

2)初次运移相态是连续油相、临界饱和度10％；

3)假设有效碳全部降解生烃；

4)单位体积烃源岩吸附烃(颗粒吸附、有机质吸附)为一定量。

根据上述假设，可得到初始沉积时单位体积烃源岩在5000m时，达到临界饱和度时源岩中烃含量，公式为：

式中各数据根据实测结果确定：HC

V

S

ρ

ρ

S1—岩石热解报告中可溶烃，mg/g。

S200：初始生烃潜量。根据源岩中有机质在地史过程中每一时刻的转化率，那么就可由排烃时所要求的烃含量推算初始生烃潜量。

对于转化率的计算过程为本领域的常规技术，例如本发明实施例中，系统取芯从200m-5000m，岩心每间隔大概200米做生烃动力学实验，测得干酪根产油率、油裂解气率、干酪根产气率、累积油产率、总气产率，最后算的转化率x，最后拟合公式，如图2所示，公式为：

＜3000m：y＝405.68㏑(x)+3253.2；

≥3000m：y＝21261x

式中，x为转化率，即总烃产率，mg/g；y为深度，m。

本实施例中的转化率计算过程中各测得的数据如表2所示：

表2实验测得转化率数据表

S300：计算排烃时源岩中所要求的有机碳含量。不同类型烃源岩生烃潜力不同，据岩石热解资料(Tmax小于435℃)可做出其生烃潜量与有机碳含量相关图。本领域技术人员了解的，S1和S2的数据是岩石热解资料报告测得，不同深度有不同的数值，再根据总有机碳数据找出相应关系拟合，如图3-图5所示，图3为Ⅲ型烃源岩有机碳含量与生烃潜量相关图，图4为Ⅱ型烃源岩有机碳含量与生烃潜量相关图，图5为Ⅰ型烃源岩有机碳含量与生烃潜量相关图。

Ⅲ型、Ⅱ型和Ⅰ型有机质其拟合关系式分别为：

S1+S2＝109.82TOC-0.5；

S1+S2＝328.09TOC-0.5；

S1+S2＝747.21TOC-0.5；

式中，S1为岩石热解报告中可溶烃，mg/g；S2热解烃，mg/g。

以上述关系式为基础，本发明认为10％排油饱和度时的有机碳标准比较合理，即可得到不同深度烃源岩有机碳下限标准。源岩埋深达到5000米有机质完全降解时，由表1可知，Ⅰ型烃源岩有机碳标准为0.18％、Ⅱ型烃源岩有机碳标准为0.4％、Ⅲ型烃源岩有机碳标准为1.1％。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。