[发明专利]用于由组分建模分析重建总有机碳含量的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种通过热解、化学分析和组分建模的组合来重建地质样品中总有机碳(TOC)值，以确定非常规的油资源或源岩的品质的方法，其用于开发钻探和/或勘探作业过程中。

发明背景

开放系统热解的使用(如用于商业Rock Eval(TM)分析，和Rock Eval(TM)和LECO(TM)分析系统所用的总有机碳测量中)是已经长期用于评估石油源岩的方法。参见例如：Peters，K.E.，1986，Guidelines for Evaluating Petroleum Source Rock Using Programmed Pyrolysis，Bulletin of the American Association of Petroleum Geologists，第70卷第318-329页；美国专利5,811,308，Expitalie等人，Method for Determining Petroleum Characteristics of Geologic Sediments，1998年9月22日；Langford，F.F.和M.-M.Blank-Valleron，1990年，Interpreting Rock-Eval Pyrolysis Data Using Graphs of Pyrolizable Hydrocarbons vs.Total Organic Carbon，Bulletin of the American Association of Petroleum Geologists，第74卷，第799-804页；Lafargue，E.，J.Espitalié，F.Marquis，和D.Pillot，2000年，Rock Eval 6 Applications in Hydrocarbon Exploration，Production，和Soil Contamination Studies：Revue de L’institutdu Pétrole，第53卷，第4期，第421-437页。但是，这些方法依赖于大量测量样品中存在的全部有机物质，并且仅能够由经验推导的边界值(cutoff value)和参数来提供信息。美国专利7,363,206和WO2008/100614(PCT/US2008/002102)中所述的方法和系统证实了，热解数据可以用于 表征地质样品中有机物质和污染物的相对量。

最初公开在美国专利5,866,814中的热解油-生产率指数(POPI)技术已经成功用于勘探和开发油井，以在钻探行进穿过储集岩中的这些层时，快速和精确地评价焦油席(tar mat)和其他类型的有机物质的储集岩。该POPI方法已经引入到被称作GC-ROX(TM)的市售软件程序中，GC-ROX是“地球化学残油专家建模”的首字母缩写。该GC-ROX(TM)程序可以通过焦油席鉴别和量化而用于优化油田开发，和可以用于验证、组织和存储现场数据。从不同的现场数据的早期观察已经表明，生产率的边界存在于约3％焦油时。但是，依赖于通过GC-ROX软件所产生的更精确的信息，1％焦油的目标已经在商业上用于注入目的。人们对于在将POPI方法和信息与粘度相联系表现出兴趣。据考虑，可以开发代理，但是该技术的主要应用是鉴别和量化焦油。

石油源岩熟化和烃产生的方法是公知的，并且埋藏和温度的作用使得油母质分解成沥青、游离油(其被排出和迁移)，最后分解成气体。使用组分建模的方法公开在美国专利7,363,206中，其允许使用者鉴别储集岩样品中多个端员组分按百分比计的相对比例。这种方法代表了本领域的显著进步，因为现有方法仅提供了大量的值或参数。

用于评价残留烃染色(staining)的组分建模方法(其教导于美国专利7,363,206的第6栏第56行至第9栏第48行)优选用于本发明中。作为此处和特别是权利要求书中所用的，术语“组分建模”应当表示美国专利7,363,206所公开和如下所述的方法。美国专利7,363,206的公开内容在此引入作为参考。

这些因素是：(1)总烃产率的量，和(2)烃染色与所生产的油的类似性。热解仪器可用于量化烃染色的量，并且该POPI方法通过将烃细分为轻质挥发物(LV)、可热蒸馏组分(TD)和可热裂化组分(TC)(图1)，而评价与所生产的油的类似性。但是，已经发现目视检查热解图也可以用于评价所存在的烃的类型，因为油、焦油、焦沥青和其他典型的有机物质各自也具有非常特性的外观。

图2a-2d是样品的热解图的例子，该样品具有几乎均匀组成的特定的烃或者可热解鉴别类型的有机物质端员组分。这些图在y轴上显示了烃产率，用于在x轴上记录的每个数据步骤。