[发明专利]一种泥页岩不同类型有机孔的预测方法

权利要求书

1.一种泥页岩不同类型有机孔的预测方法，其特征在于：含有以下步骤：

(一)建立概念模型：根据有机质转化成烃类的不同情况，将泥页岩有机孔分成三种，分别定义为原始有机潜孔Φ_op、已经生成的有机潜孔Φ_Pre、尚未形成的有机潜孔Φ_Rem，泥页岩中总的原始有效碳TOC₀包括生成烃类排出的有机碳TOC_Exp和排烃后残留的有机碳TOC_Rem两部分，在原始有机碳TOC₀中，只有一部分有机碳会热解转化成烃类，定义该部分有机碳为有效碳TOC_rea，原始有效碳TOC₀中所含有的有效碳和排烃后残留有机碳TOC_Rem中的有效碳分别定义为TOC_0-rea和TOC_Rem-rea，原始有机碳TOC₀中的有效碳TOC_0-rea、生成烃类排出的有机碳TOC_Exp中的有效碳TOC_rea和排烃后残留的有机碳TOC_Rem中的有效碳TOC_Rem-rea分别对应生成的有机孔即为原始有机潜孔Φ_op、已经生成的有机潜孔Φ_Pre、尚未形成的有机潜孔Φ_Rem；

(二)建立泥页岩不同有机质类型有机碳恢复系数预测模型：有机碳恢复系数R_c是从排烃后残留的有机碳TOC_Rem恢复到原始有机碳TOC₀的系数，其关系式如公式(1)所示；根据物理平衡原理和热模拟实验揭示的干酪根演化过程，研究沉积有机质在热降解中的转化与消耗，确定各种类成油母质在不同成熟阶段中碳的演化规律，确立生油岩实测有机碳与原始有机质干酪根中碳的对应关系，建立泥页岩不同有机质类型有机碳恢复系数预测模型，预测模型存在的关系式如公式(2)、(3)、(4)、(5)所示；公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)的表达式如下：

TOC₀＝R_c×TOC_Rem    (1)

Ⅰ:R_c＝-0.5975VR_o³+2.4054VR_o²-1.5038VR_o+1.2368    (2)

Ⅱ1:R_c＝-0.3296VR_o³+1.2903VR_o²-0.7016VR_o+1.0835    (3)

Ⅱ2:R_c＝-0.1038VR_o³+0.3579VR_o²+0.0825VR_o+0.8914    (4)

Ⅲ:R_c＝-0.0335VR_o³+0.1079VR_o²+0.1392VR_o+0.9388    (5)

式中，R_c有机碳恢复系数，VR_o为成熟度参数镜质体反射率，Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ分别代表四种有机质类型；

(三)计算原始有机碳TOC₀、生成烃类排出的有机碳TOC_Exp和排烃后残留的有机碳TOC_Rem：原始有机碳TOC₀包括生成烃类排出的有机碳TOC_Exp和排烃后残留的有机碳TOC_Rem两部分，其存在的关系式如公式(6)所示，公式(6)的表达式如下：

TOC₀＝TOC_Rem+TOC_Exp    (6)

根据泥页岩不同有机质类型有机碳恢复系数预测模型和上述公式(6)算出原始有机碳TOC₀、生成烃类排出的有机碳TOC_Exp和排烃后残留的有机碳TOC_Rem；

(四)计算原始有机潜孔Φ_op、已经生成的有机潜孔Φ_Pre、尚未形成的有机潜孔Φ_Rem：泥页岩中残留的生烃潜力是由排烃后残留有机碳TOC_Rem中的有效碳TOC_Rem-rea转化而来，所述的生烃潜力包括低温阶段岩石中游离烃S₁和高温阶段生成的热解烃S₂，目前石油工业中将0.083视为碳转化为烃类的转化系数，则存在关系式如公式(7)所示，公式(7)的表达式如下：

TOC_Rem-rea＝(S₁+S₂)×0.083    (7)

式中，S₁+S₂表示岩石中残留的生烃潜力，该参数和热解峰温T_max可以由Rock-Eval岩石热解快速获得；

根据所述公式(7)计算获得排烃后残留有机碳TOC_Rem中的有效碳TOC_Rem-rea；

在有机质演化和成烃过程中，其中的无效碳可视为保持不变的，因此存在关系式如公式(8)所示，公式(8)的表达式如下：

TOC₀–TOC_0-rea＝TOC_Rem–TOC_Rem-rea    (8)

所述公式(8)中，TOC₀–TOC_0-rea代表原始有机质中的无效碳，定义为TOC_0-Ine，TOC_Rem–TOC_Rem-rea代表排烃后残留有机质中的无效碳，定义为TOC_Rem-Ine，由于TOC₀、TOC_Rem和TOC_Rem-rea均已过计算获得，将其代入公式(8)后计算获得TOC_0-rea；

当镜质体反射率R_o大于0.5％，随着成熟度的增加有效碳会向烃类转化过程中，有机孔形成，细粒沉积物中有机质转化遵守质量守恒定律，根据有机质转化时的质量守恒定律，获得有机孔的计算公式(9)所示，公式(9)的表达式如下：

V_rock×ρ_rock×TOC_0-rea＝V_org-rea×ρ_org    (9)

式中，V_rock为有机质转化成烃之前岩石体积，单位：m³；V_org-rea为原始有机碳TOC₀中的有效碳所占的体积，单位：m³；ρ_rock为泥页岩的密度，单位：kg/m³；ρ_org为泥页岩中有机质的密度，单位：kg/m³；TOC_0-rea为泥页岩中原始有机碳TOC₀中有效碳的含量，单位：％；

根据公式(9)计算可得原始有机潜孔Φ_op的计算公式(10)和已经生成的有机潜孔Φ_Pre的计算公式(11)，公式(10)和公式(11)的表达式如下：

Φ_OP＝V_org-rea/V_rock

＝ρ_rock×TOC_0-rea/ρ_org    (10)

Φ_Pre＝ρ_rock×TOC_Exp/ρ_org    (11)

将已求得的TOC_0-rea代入公式(10)中即可获得Φ_op；

将已求得的TOC_Exp代入公式(11)中即可获得Φ_Pre；

由公式(12)计算尚未形成的有机潜孔Φ_Rem，公式(12)的表达式如下：

Φ_Rem＝Φ_op-Φ_Pre    (12)

将已求得Φ_op和Φ_Pre代入公式(12)即可获得Φ_Rem；

(五)根据计算的已经生成的有机潜孔Φ_Pre获得经压实校正后现今形成的实际有机孔Φ_Pre-J和泥页岩压实损失的有机孔Φ_Com：有机质随同泥页岩一起在埋藏过程中逐渐被压缩，有机孔隙压缩系数等同于同等深度下所在泥页岩的压实系数，通过声波测井恢复泥页岩的压实史获得泥页岩的压实系数C，正常压实带的声波-深度关系式如公式(13)所示，公式(13)的表达式如下：

Δt_e＝Δt₀e^-c He    (13)

式中，H_e为计算点的深度，单位：m；Δt₀为外推到地表的声波时差值，由各井段的泥页岩压实曲线拟合而定，单位：μs/m；Δte为有效深度的声波时差，单位：μs/m；C为压实系数；井压实校正后，每个深度对应单位有机孔的实际生成有机孔Φ_Pre-J由公式(14)获得，泥页岩压实损失的有机孔Φ_Com由公式(15)获得，公式(14)和公式(15)的表达式如下：

Φ_Pre-J＝Φ_Pre×H×C    (14)

Φ_Com＝Φ_Pre-J-Φ_Pre    (15)

式中，Φ_Pre为已经生成的有机潜孔，单位：％；Φ_Pre-J为经压实校正后现今形成的实际有机孔，单位：％；Φ_Com为泥页岩压实损失的有机孔，单位：％；H为埋藏深度，单位：m；C为压实系数。

2.根据权利要求1所述的泥页岩不同类型有机孔的预测方法，其特征在于：步骤(一)中排烃后残留的有机碳TOC_Rem即为现今通过样品实际检测到的TOC；步骤(四)中，泥页岩中有机质的密度为干酪根的密度，为1200kg/m³，泥页岩的密度由密度测井中获得，密度测井每0.125m一个数据点。