[发明专利]一种泥页岩不同类型有机孔的预测方法

摘要

本发明涉及一种泥页岩不同类型有机孔的预测方法，含有以下步骤：建立概念模型和泥页岩不同有机质类型有机碳恢复系数预测模型，通过计算原始有机碳、生成烃类排出的有机碳、排烃后残留的有机碳实现对原始有机潜孔、已经生成的有机潜孔、尚未形成的有机潜孔的预测，并预测经压实校正后现今形成的实际有机孔和泥页岩压实损失的有机孔。本发明通过建立模型，实现对原始有机潜孔、已经生成的有机潜孔、尚未形成的有机潜孔、压实校正后现今形成的实际有机孔和泥页岩压实损失的有机孔预测，精度高，计算结果可靠，为准确评价有机孔的大小，尤其是定量评价有机孔在不同泥页岩中的非均质性分布演化提供依据，对研究非常规泥页岩油气赋存机制、定量表征泥页岩含油气性的非均质性和评价非常规泥页岩油气资源有重要的意义。

主权项

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Φop、已经生成的有机潜孔ΦPre、尚未形成的有机潜孔ΦRem，泥页岩中总的原始有效碳TOC0包括生成烃类排出的有机碳TOCExp和排烃后残留的有机碳TOCRem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TOCrea，原始有效碳TOC0中所含有的有效碳和排烃后残留有机碳TOCRem中的有效碳分别定义为TOC0‑rea和TOCRem‑rea，原始有机碳TOC0中的有效碳TOC0‑rea、生成烃类排出的有机碳TOCExp中的有效碳TOCrea和排烃后残留的有机碳TOCRem中的有效碳TOCRem‑rea分别对应生成的有机孔即为原始有机潜孔Φop、已经生成的有机潜孔ΦPre、尚未形成的有机潜孔ΦRem；(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Rc是从排烃后残留的有机碳TOCRem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＝Rc×TOCRem    (1)Ⅰ:Rc＝‑0.5975VRo3+2.4054VRo2‑1.5038VRo+1.2368    (2)Ⅱ1:Rc＝‑0.3296VRo3+1.2903VRo2‑0.7016VRo+1.0835    (3)Ⅱ2:Rc＝‑0.1038VRo3+0.3579VRo2+0.0825VRo+0.8914    (4)Ⅲ:Rc＝‑0.0335VRo3+0.1079VRo2+0.1392VRo+0.9388    (5)式中，Rc有机碳恢复系数，VRo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TOCExp和排烃后残留的有机碳TOCRem：原始有机碳TOC0包括生成烃类排出的有机碳TOCExp和排烃后残留的有机碳TOCRem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＝TOCRem+TOCExp    (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TOCExp和排烃后残留的有机碳TOCRem；(四)计算原始有机潜孔Φop、已经生成的有机潜孔ΦPre、尚未形成的有机潜孔ΦRem：泥页岩中残留的生烃潜力是由排烃后残留有机碳TOCRem中的有效碳TOCRem‑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：TOCRem‑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Tmax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TOCRem中的有效碳TOCRem‑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–TOC0‑rea＝TOCRem–TOCRem‑rea    (8)所述公式(8)中，TOC0–TOC0‑rea代表原始有机质中的无效碳，定义为TOC0‑Ine，TOCRem–TOCRem‑rea代表排烃后残留有机质中的无效碳，定义为TOCRem‑Ine，由于TOC0、TOCRem和TOCRem‑rea均已过计算获得，将其代入公式(8)后计算获得TOC0‑rea；当镜质体反射率Ro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：Vrock×ρrock×TOC0‑rea＝Vorg‑rea×ρorg    (9)式中，Vrock为有机质转化成烃之前岩石体积，单位：m3；Vorg‑rea为原始有机碳TOC0中的有效碳所占的体积，单位：m3；ρrock为泥页岩的密度，单位：kg/m3；ρorg为泥页岩中有机质的密度，单位：kg/m3；TOC0‑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Φop的计算公式(10)和已经生成的有机潜孔ΦPre的计算公式(11)，公式(10)和公式(11)的表达式如下：ΦOP＝Vorg‑rea/Vrock＝ρrock×TOC0‑rea/ρorg    (10)ΦPre＝ρrock×TOCExp/ρorg    (11)将已求得的TOC0‑rea代入公式(10)中即可获得Φop；将已求得的TOCExp代入公式(11)中即可获得ΦPre；由公式(12)计算尚未形成的有机潜孔ΦRem，公式(12)的表达式如下：ΦRem＝Φop‑ΦPre    (12)将已求得Φop和ΦPre代入公式(12)即可获得ΦRem；(五)根据计算的已经生成的有机潜孔ΦPre获得经压实校正后现今形成的实际有机孔ΦPre‑J和泥页岩压实损失的有机孔ΦCom：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：Δte＝Δt0e‑c He    (13)式中，He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ΦPre‑J由公式(14)获得，泥页岩压实损失的有机孔ΦCom由公式(15)获得，公式(14)和公式(15)的表达式如下：ΦPre‑J＝ΦPre×H×C    (14)ΦCom＝ΦPre‑J‑ΦPre    (15)式中，ΦPre为已经生成的有机潜孔，单位：％；ΦPre‑J为经压实校正后现今形成的实际有机孔，单位：％；ΦCom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。