[发明专利]一种确定生排烃实验热成熟和生烃进程的方法和装置

说明书

本发明提供了一种确定生排烃实验热成熟和生烃进程的方法和装置。该方法包括：绘制地质样品的镜质体反射率与地质样品氢碳原子比的关系图；确定各实验点的固体产物中的氢碳原子比、滞留烃产率，排出烃中液态烃和气态烃的产率；绘制实验产烃率曲线；将实验样品的氢碳原子比代入地质样品的镜质体反射率与地质样品氢碳原子比的数学关系式中，得到标定地质；建立生排烃实验热成熟度曲线模板；通过标定地质和对应的油气产率，建立对应地质成熟度与油气产率曲线。本发明还提供了确定生排烃实验热成熟和生烃进程的装置。本发明的方法和装置的结果可靠、适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种生排烃实验热成熟和生烃进程的确定方法和装置，属于油气资源评价分析技术领域。

背景技术

各种热解生排烃实验，是研究烃源岩在自然地质条件下生烃的过程，评价其生油气能力的重要手段。在自然地质温度条件下，需经过上百万年计的时间发生热化学动力学，烃源岩中的有机质才能达到一定热成熟度，产生石油、天然气等能源物质。

人们通过对世界上大量烃源岩样品的统计，用热成熟度指标-镜质体反射率(Ro)表示地质条件下烃源岩的热成熟度，用Ro值确定烃源岩在整个生烃历史中所处的阶段进程，依次通过测定某地区样品的Ro，进一步来预测其区域油气资源潜力。在实验室高温条件下，烃源岩也可以生成油气，但它是基于温度补偿时间的原理，通过提高加热温度来缩短反应时间，与自然地质低温长时间的情况显然不同，也就提出了地质条件下用Ro参数表述烃源岩有机质的热成熟和生烃进程，是否同样适用于实验室条件的疑问。

Jones(Jones R W,Edison T A.Microscopic observations of kerogenrelated to geochemical parameters with emphasis on thermal maturation[M],inOltz D F ed.,Low temperature metamorphism of kerogen and clay minerals：SEPM,Pacific Section:1978,1-12.)的研究表明，实验室快速受热的情况下，干酪根大分子的芳构化反应速率加快，芳构化程度更高，造成镜质体表面更平，反射率值偏大。高岗等(高岗，柳广弟，王兆峰.生烃模拟结果的校正.新疆石油学报[J],2005,26(2):202-205)和阙永泉等(阙永泉，郑伦举，承秋泉,等.有机质热解模拟实验残留物镜质体反射率校正研究[J].石油实验地质,2015,37(4)：506-517)发现生烃实验显示的生油高峰对应残留物Ro值比自然地质演化剖面值高0.3％。陈建渝(陈建渝，郝芳，有机岩石学研究有机质类型和成熟度的改进[J].石油实验地质,1990,12(4):426-431)提出用实验残渣的镜质体反射率来直接标定生烃进程是需要改进的。郝芳(郝芳,姜建群,邹华耀.超压对有机质热演化的差异抑制作用及层次.中国科学D辑,2004,34(5):443-451.郝芳.超压盆地生烃作用动力学与油气成藏机理[M].北京：科学出版社,2005:1-406)明确提出，超压对有机质热成熟演化和生烃进程的影响也存在明显差异，有机质的热演化和生烃是两个相关但又不同的过程。Bunham(Burnham A K,Sweeney J J.A Chemical kinetic model of vitrinite maturation andreflectance[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1989,53(10):2649-2657)和Sweeney(Sweeney J J,Burnham A K.Evaluation of a simple model of vitrinitereflectance based on chemical kinetics[J].AAPG Bulletin,1990,74(10):1559-1570)基于生烃动力学原理，提出了用Easy％Ro数值模型，标定生烃实验与地质条件等价的热成熟度和生烃进程，但其适应范围是加热速率小于1℃/周，并且不考虑地质压力、排烃的影响。Horsfield等(Horsfield B.Practical criteria for classifying kerogens:Someobservations from pyrolysis-gas chromatography[J].Geochim Cosmochim Acta,l989,53:891-901)、Baskin(Baskin D K.Atomic H/C ratio of kerogen as an estimateof thermal maturity and organic matter conversion[J].AAPG Bulletin,1997,8l(9):1437-1450)研究表明，油气生成过程也是固体有机质贫氢富碳的过程，残余固体有机质的氢碳原子比(H/C)能直接反映可继续生烃的能力和热演化程度，是干酪根转化为可溶烃的标志参数，不受芳构化程度的影响。但他们的研究成果仅限于地质条件下的表述，最终也未像镜质体反射率Ro那样被广泛接受，也未指出是否适用于实验室条件，更没有考虑压力和排烃条件。