[发明专利]一种任意成熟度烃源岩的有机碳恢复方法及其装置

说明书

本发明提供了一种任意成熟度烃源岩的有机碳恢复方法及其装置，有机碳恢复方法包括以下步骤：通过热解实验，分别建立I型有机质烃源岩、II型有机质烃源岩、III型有机质烃源岩的氢碳原子比与有机碳的关系模板；根据所述关系模板，确定任意成熟度烃源岩待测目标样品的原始有机碳含量。本发明提供的方案解决了高、过成熟烃源岩有机碳恢复的难题，校正了以往方法低熟样品取样难、横坐标用实验温度等参数的不合理性，缩小了恢复系数不确定值的范围，为了解各类型烃源岩处在不同成熟阶段的有机碳含量提供了一套切实有效的方法和模板。

技术领域

本发明属于油田地质勘探领域，具体涉及一种任意成熟度烃源岩的有机碳恢复方法及其装置。

背景技术

烃源岩中的有机质丰度(有机碳含量)是随着成熟度的增加和生烃而降低的。在原始有机碳、烃源岩厚度、分布面积、现今成熟度等参数条件下，计算获得的油气资源评价结果是油气勘探选区和生产方案制定的依据之一。苦于原始有机碳恢复的难度，人们长期把烃源岩在历史过程中有机碳含量做无明显变化处理，因此不能正确评价烃源岩的资源量。随着非常规油气资源开发技术的进步，在非常规油气发现的刺激下，需要现今高、过演化的烃源岩有机碳含量恢复到原始和某地史阶段的有机碳含量，以认识和确定常规与非常规油气能源结构和分配情况。

以往关于有机碳恢复的方法较多，如热解生烃实验法、自然地质演化剖面法、物质平衡法、数值模拟法和图版法。其中，热解生烃实验法如“一种地质约束下高成熟烃源岩原始有机碳恢复方法”(申请号20151049289.7，公开号CN105138749A)，是选用低成熟、同类型有机质烃源岩样品进行热解实验，测量生烃量和热解参数随热演化的变化关系，用于自然高成熟样品的有机碳恢复。其缺点是：所应用的热成熟度指标(Tmax、Ro)在在实验条件下和自然地质剖面下的变化趋势是存在明显差别的，会造成恢复结果的偏差；只适用于能采到用于热解生烃实验低熟样品的地区；而且每种类型烃源岩都要分别进行热解实验，工作量大。自然地质演化剖面法是采用同层位不同埋深(即成熟度)烃源岩样品，实测其有机碳参数，建立TOC-Ro规律关系，求取其有机碳某成熟阶段的有机碳。其缺点是：同层位不同成熟度样品难以获取，同层位样品即便是成熟度相同，有机碳会有较大变化。物质平衡法认为有机质初始质量等于生烃后产物质量和残留有机质质量之和，根据有机质和原油的H、C、O原子比值进行配平，推到烃源岩原始的原子比例和原子比变化关系。实际操作中无法确定某一成熟度阶段的产物组成，加上水也有可能参与生烃反应、CO₂的散失和转化等因素，方法不具备普适应用价值。数值模拟法是基于化学动力学、有机质演化规律，通过热解实验、数理统计，形成经验公式，如专利“计算原始有机质丰度恢复系数方法”(申请号201310652232.0，公开号CN104697959A)，用同类型有机质地质样品的生烃率-成熟度参数Ro关系式恢复有机碳含量。又如专利“一种基于油气生排烃机理的有机碳恢复系数方法”(申请号201510679614.1，公开号CN105181909A)，其基于化学动力学法评价出的烃源岩转化率，依据直压式半开放热模拟实验数据建立初始排烃率评价模型，评价出排烃率，采用组分生烃动力学法评价出校正初始排烃率的轻烃和气态烃组分恢复系数，建立出最终排烃率评价模型，获得排烃率，建立有机碳恢复系数评价模型,评价出不同演化阶段的有机碳恢复系数。该方法的优点是可以对高成熟样品的有机碳进行恢复，缺点是有机质类型也是按照烃源岩的原始生烃潜力分类的，跨度大，导致恢复系数误差大，要用到的排烃顺畅度参数不容易求取。综上所述，以往方法在普适性、准确度、工作量等方面存在局限，普遍存在一定问题，需要一种更加有效、简捷、普适的有机碳恢复方法。

除此之外，郎东升(1999年)、程克明(1995年)还提出了以实验温度、热解峰值温度为横坐标的恢复系数图版。这些方法对不同类型有机质的有机碳恢复系数作了限定，但存在缺陷：如横坐标用的是实验温度，忽视了延长加热时间也会继续生烃、残留的有机碳含量也会变化的事实；横坐标所用的热解参数Tmax在实际检测中的误差比较大；用Ro来做横坐标虽然避免了上述问题，但因为热演化进程与脱碳生烃的进程在不同实验条件下的关系存在差别。不能用实验样品实测Ro值，而得用地质Ro值。

发明内容