CN104698092B - 一种净油累积转化率的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种净油累积转化率的评价方法，其包括以下步骤:1)进行热模拟实验，包括开放体系的岩石热解实验、热解色谱实验和密闭体系的金管实验，进而得到不同温度时干酪根裂解成液态烃和气态烃的累积转化率和不同温度时原油裂解成气的累积转化率；2)建立干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质、干酪根裂解成沥青质以及原油裂解成气的化学动力学模型，并优化求解得到干酪根裂解成液态烃和原油裂解成气的化学动力学参数；3)确定胶质、沥青质的热解产气率；4)确定干酪根初次裂解生成胶质、沥青质的最终比例；5)计算地质条件下干酪根成油的累积转化率；6)计算地质条件下净油的累积转化率。本发明广泛应用于源岩生油量评价过程中对净油累积转化率的评价。

Description

一种净油累积转化率的评价方法

技术领域

本发明涉及一种净油累积转化率的评价方法，特别是关于一种源岩生油量评价过程中净油累积转化率的评价方法。

背景技术

泥页岩PY-GC(热解色谱)实验是在开放体系下进行的程序升温热解实验，检测不同温度下各个烃类组分的产率，利用时温互补原理通过升高温度来缩短有机质产烃时间，进而利用生烃动力学原理对生烃历程进行研究，并应用到地质条件下对生烃过程进行动态评价。干酪根生成的油气中包括饱和烃、芳烃、胶质和沥青质四个族组分，其中饱和烃和芳烃属于烃类有机质，包括液态烃和气态烃(天然气)。然而采用PY-GC实验进行检测时，仅能够检测到烃类信号，对于胶质和沥青质组分无法检测。另外，由于烃类组分(包括气态烃和液态烃)沸点比胶质和沥青质低，因此在高温条件下可被载气吹离加热体系进而被检测；而胶质和沥青质组分由于沸点极高，在相同的实验条件下无法被载气吹离加热体系，只能在更高的温度条件下才能继续裂解生成烃类组分(包括气态烃和液态烃),使烃类组分被载气吹离加热体系进而被检测到。综上所述，泥页岩PY-GC实验检测到的气体包括两部分，一部分是干酪根直接裂解生成的天然气，另一部分是干酪根直接裂解生成的胶质和沥青质经过二次裂解生成的天然气。

实际上,干酪根初次裂解成油的过程既包括液态烃的生成过程，也包括胶质和沥青质的生成过程,然而以往在利用PY-GC实验对干酪根初次裂解成油过程进行研究时，会误将PY-GC实验所检测到的液态烃生成过程当作干酪根初次裂解成油过程，未考虑胶质和沥青质的生成过程。在研究二次裂解时对原油(包括液态烃、胶质和沥青质)进行的封闭体系下的金管实验，是对原油裂解成气过程进行评价，评价的裂解对象既包括液态烃，也包括胶质和沥青质。以往的研究中,将干酪根初次裂解生成液态烃(不包括胶质和沥青质)和原油二次裂解成气过程相结合，计算净油累积转化率，此过程中初次裂解和二次裂解评价的对象不同，因此该方法存在问题。封闭体系下的实验，难以对初次裂解和二次裂解进行明确界定，评价结果存在偏差，而且实验费用昂贵；另外，对油田和科研单位已有的PY-GC实验(开放体系)数据，不能进行有效的利用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种在源岩生油量评价过程中的更加合理、准确、且经济适用的净油累积转化率的评价方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种净油累积转化率的评价方法，其包括以下步骤：1)进行热模拟实验，包括开放体系的岩石热解实验、热解色谱实验和密闭体系的金管实验：①选取代表性泥页岩样品，并对其进行岩石热解和热解色谱实验，得到不同温度时干酪根裂解成液态烃和气态烃的累积转化率；②选取代表性原油样品，并对其进行金管实验，得到不同温度时原油裂解成气的累积转化率；2)建立干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质、干酪根裂解成沥青质以及原油裂解成气的化学动力学模型，并将上述步骤①中所测得的干酪根裂解成液态烃的累积转化率代入干酪根裂解成液态烃的化学动力学模型进行求解得到干酪根裂解成液态烃的化学动力学参数，包括活化能、指前因子和原始潜量，将上述步骤②所测得的的原油裂解成气的累积转化率代入原油裂解成气的化学动力学模型进行求解得到原油裂解成气的化学动力学参数，包括活化能、指前因子和原始潜量；3)对胶质、沥青质热解产气率进行确定：对另一份和步骤1)的①中相同的泥页岩样品进行氯仿抽提，将抽提物进行分离，然后对分离出的胶质和沥青质进行三次以上岩石热解实验，并检测每次岩石热解实验中胶质和沥青质在热解过程中的裂解烃产率；对于胶质，取其若干次裂解烃产率之和的平均值作为胶质产气率Q_胶质；对于沥青质，取其若干次裂解烃产率之和的平均值作为沥青质产气率Q_沥青质；4)干酪根初次裂解生成胶质、沥青质最终比例的确定：①从已发表的数据中获得干酪根初次裂解最终生成胶质、沥青质和气的比例F_胶质：F_沥青质：F_气；②干酪根初次裂解实际生成胶质、沥青质、液态烃和气态烃的最终比例由下式计算得到：

式中，F_i为干酪根初次裂解最终生成i组分产物的比例，i为气、液态烃、胶质或沥青质；P_总为干酪根初次裂解生成气、液态烃、胶质和沥青质的产物总和占所有产物的百分比，为100％；P_气为岩石热解实验和热解色谱实验检测到的烃类气体产物占总烃类产物的比例；5)地质条件下干酪根成油累积转化率的计算：①从已发表的数据中获得干酪根初次裂解成胶质和沥青质的化学动力学参数，包括活化能、指前因子和原始潜量；②根据地质条件下的热史和沉积埋藏史数据得到地质条件下的初始温度和升温速率，将所得到的干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学参数分别代入干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型，获得不同成熟度时干酪根初次裂解生成液态烃、胶质和沥青质的累积转化率，将得到的干酪根初次裂解生成液态烃、胶质和沥青质的累积转化率相加即得到干酪根初次裂解生成原油的累积转化率；③根据地质条件下的热史和沉积埋藏史数据得到地质条件下的初始温度和升温速率，将所得到的原油裂解成气的化学动力学参数代入原油裂解成气的化学动力学模型，获得不同成熟度时原油二次裂解成气的累积转化率；6)地质条件下净油累积转化率的计算：将步骤5)得到的不同成熟度时干酪根初次裂解生成原油的累积转化率，减去步骤5)得到的不同成熟度时原油二次裂解成气的累积转化率，即得到不同成熟度下净油的累积转化率。

利用生烃动力学原理建立干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质、干酪根裂解成沥青质以及原油裂解成气的化学动力学模型的过程如下：设干酪根KEO_i成油O_i过程由NO个平行一级反应组成，每个反应对应的活化能为EO_i，指前因子为AO_i，并设对应每一个反应的干酪根的原始潜量为XO_i0，i＝1，2，…，NO，即：

至时间t时，第i个反应的生油量为XO_i，则有：

$\frac{{\mathrm{dXO}}_i}{\mathrm{dt}}={\mathrm{KO}}_i({\mathrm{XO}}_{i0}-{\mathrm{XO}}_i)---\left(4\right)$

${\mathrm{KO}}_i={\mathrm{AO}}_i\exp \left(\frac{-{\mathrm{EO}}_i}{\mathrm{RT}}\right)---\left(5\right)$

其中，KO_i为第i个干酪根成油反应的反应速率常数，R为气体常数，T为绝对温度，当实验采用恒速升温时：

$\frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{dt}}=D,$ 即 $\mathrm{dt}=\frac{\mathrm{dT}}{D}---\left(6\right)$ 其中，D为升温速率；

由式(4)～(6)可得：

$\frac{{\mathrm{dXO}}_i}{{\mathrm{XO}}_{i0}-{\mathrm{XO}}_i}=\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{\mathrm{RT}})\mathrm{dT}---\left(7\right)$

将式(7)从T₀→T积分得：

${\mathrm{XO}}_i={\mathrm{XO}}_{i0}(1-\exp (-{\∫}_{T_0}^T\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{\mathrm{RT}})\mathrm{dT}))---\left(8\right)$

其中，T₀为初始温度，且XO_i(T₀)＝0，XO_i(T)＝XO_i；

由此得到干酪根裂解成液态烃的化学动力学模型为：

$\mathrm{XO}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NO}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{XO}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NO}}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{XO}}_{i0}(1-\exp (-\underset{T0}{\overset{T}{\∫}}\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{D})\mathrm{dT}))\right)---\left(9\right)$

将式(9)的角标换成胶质和沥青质，则可分别得到干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型；同理，若设干酪根直接裂解成气的反应由NOG个平行反应组成，每个平行反应的活化能为EOG_i，原始潜量为XOG_i0，干酪根成气的第i个反应的指前因子为AOG_i，干酪根成气的第i个反应的生气量为XOG_i，得到原油裂解成气的化学动力学模型为：

$\mathrm{XOG}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NO}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{XOG}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NOG}}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{XOG}}_{i0}(1-\exp (-\underset{T0}{\overset{T}{\∫}}\frac{{\mathrm{AOG}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EOG}}_i}{D})\mathrm{dT}))\right)---\left(10\right).$

上述步骤4)的步骤①中已发表的数据为Petromod软件中所提供的数据，该软件中标注为：TangYongchun，2011。

上述步骤5)的步骤①中已发表的数据为已发表的专著《有机质成烃动力学理论及其应用》和文献“原油族组分成气的化学动力学模型及其标定”。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于将胶质和沥青质的生成过程计入了干酪根初次裂解生成原油的过程，提高了净油累积转化率评价的合理性。2、本发明由于将干酪根初次裂解生成原油的累积转化率与原油二次裂解成气的累积转化率相结合计算净油累积转化率，提高了净油累积转化率评价的准确性。3、本发明由于可以利用已有的实验数据，因此经济适用。本发明可以广泛应用于源岩生油量评价过程中对净油累积转化率的评价。

附图说明

图1是本发明的流程示意图

图2是干酪根初次裂解累积转化率的示意图

图3是原油二次裂解累积转化率的示意图

图4是采用本发明方法和传统方法得到的净油累积转化率的对比示意图

图5是采用本发明方法和传统方法得到的产油系数的对比示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提出的一种净油累积转化率的评价方法，其包括以下步骤：

1)进行热模拟实验，包括开放体系的Rock-Eval(岩石热解)实验、PY-GC实验和密闭体系的金管实验：

①选取代表性泥页岩样品

以辽河坳陷大民屯凹陷安17井为例，从该井中提取泥页岩样品，然后对提取的泥页岩样品进行Rock-Eval实验和PY-GC实验，以检测泥页岩样品中干酪根初次裂解生成的油气产物，进而得到不同温度时干酪根裂解成液态烃和气态烃的累积转化率(如表1和表2所示)，其中，C₁-C₅为气态烃，C₅-C₁₃和C₁₃-C_n之和为液态烃。

表1干酪根裂解成液态烃和气态烃的累积转化率(升温速率：10℃/min)

温度范围℃	C1-C5/％	C5-C13/％	C13-Cn/％	合计/％
					200	0.058	0.035	0.000	0.094

200-250	0.050	0.023	0.000	0.072
					250-300	0.039	0.031	0.000	0.070
300-330	0.060	0.093	0.000	0.153
					330-360	0.082	0.152	0.000	0.234
360-390	0.151	0.716	0.061	0.928
					390-420	0.284	0.995	0.118	1.397
420-450	0.935	2.538	1.547	5.020
					450-480	3.405	6.195	7.162	16.763
480-510	9.595	16.187	25.095	50.877
					510-540	5.359	6.752	6.522	18.633
540-570	1.337	0.839	1.029	3.204
					570-600	0.776	0.362	0.347	1.485
600-630	0.695	0.375	0.000	1.070
					合计％	22.825	35.295	41.880	100.000

表2干酪根裂解成液态烃和气态烃的累积转化率(升温速率：20℃/min)

温度范围℃	C1-C5/％	C5-C13/％	C13-Cn/％	合计/％
					200	0.045	0.023	0.000	0.068
200-250	0.024	0.000	0.000	0.024
					250-300	0.041	0.021	0.000	0.063
300-330	0.045	0.035	0.000	0.079
					330-360	0.029	0.043	0.000	0.072
360-390	0.087	0.151	0.000	0.238
					390-420	0.159	0.529	0.018	0.706
420-450	0.445	1.388	0.219	2.053
					450-480	2.151	4.099	3.040	9.290
480-510	8.932	15.383	22.065	46.380
					510-540	7.406	11.226	12.896	31.528
540-570	1.985	1.661	3.257	6.903
					570-600	0.862	0.422	0.444	1.727
600-630	0.676	0.186	0.007	0.869
					合计％	22.887	35.168	41.945	100.000

②选取代表性原油样品

以四川盆地源岩氯仿抽提物为例作为原油样品(由于其与上述步骤①中泥页岩样品的原油性质相近)，对原油样品进行金管实验，以检测原油裂解成气产物，进而得到不同温度时原油裂解成各组分烃类气体的累积转化率(如表3和表4所示)，其中，C_i(i＝1～5)为原油加热到不同温度时生成C_i组分烃类气体组分的百分含量。

表3原油裂解成气的累积转化率(升温速率：10℃/min)

温度/℃	C1/％	C2/％	C3/％	C4/％	C5/％
						360.2	0.223977	0.08225	0.049564	0.03215	0.020629

384.1	0.512254	0.173341	0.116007	0.081178	0.055994
						408.9	1.000397	0.331411	0.263093	0.20174	0.149765
432.3	2.793287	1.093899	0.920022	0.664698	0.363561
						456.8	4.593411	1.76342	1.24795	0.607632	0.092699
483.7	6.865067	2.129392	1.028796	0.226121	0.012056
						504.7	8.933107	1.952568	0.363026	0.034025	0.002411
528	10.94569	1.216604	0.030542	0.002143	0
						552	12.06182	0.502342	0.007234	0	0
576.2	12.26651	0.112792	0	0	0
						600.1	12.18989	0.066979	0	0	0
624	11.56538	0.051172	0	0	0

表4原油裂解成气的累积转化率(升温速率：20℃/min)

温度/℃	C1/％	C2/％	C3/％	C4/％	C5/％
						360.1	0.06091	0.023158	0.014593	0.008248	0.002855
384	0.233805	0.077089	0.041876	0.021572	0.0092
						408.8	0.400673	0.134826	0.096758	0.068841	0.047903
432.8	0.836559	0.292177	0.235391	0.183047	0.140537
						456.6	2.598503	1.073219	0.927923	0.695705	0.437155
480.3	4.537149	2.016687	1.562401	0.905717	0.277584
						504.1	6.334623	2.374215	1.412981	0.452382	0.026014
527.6	9.175814	2.599137	0.849883	0.114206	0.008248
						551.5	11.27784	2.148658	0.204936	0.014593	0.001586
576.5	13.19206	1.301631	0.022524	0.001269	0
						600.7	14.53588	0.64907	0.008565	0	0
624	15.0019	0.325804	0.004124	0	0

2)对干酪根裂解成液态烃及原油裂解成气进行化学动力学参数标定：

①通过生烃动力学原理求取干酪根裂解成液态烃及原油裂解成气的化学动力学参数：

设干酪根(KEO_i)成油(O_i)过程由一系列(NO个)平行一级反应组成，每个反应对应的活化能为EO_i，指前因子为AO_i，并设对应每一个反应的干酪根的原始潜量为XO_i0(生油原始潜量指干酪根在未发生反应时能够生油的总能力)，i＝1，2，…，NO，即

至时间t时，第i个反应的生油量为XO_i，则有

$\frac{{\mathrm{dXO}}_i}{\mathrm{dt}}={\mathrm{KO}}_i({\mathrm{XO}}_{i0}-{\mathrm{XO}}_i)---\left(4\right)$

${\mathrm{KO}}_i={\mathrm{AO}}_i\exp \left(\frac{-{\mathrm{EO}}_i}{\mathrm{RT}}\right)---\left(5\right)$

其中，KO_i为第i个干酪根成油反应的反应速率常数，R为气体常数(8.31447kJ/mol·K)，T为绝对温度(K)，当实验采用恒速升温时：

$\frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{dt}}=D,$ 即 $\mathrm{dt}=\frac{\mathrm{dT}}{D}---\left(6\right)$

其中，D为升温速率。

由式(4)～(6)可得

$\frac{{\mathrm{dXO}}_i}{{\mathrm{XO}}_{i0}-{\mathrm{XO}}_i}=\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{\mathrm{RT}})\mathrm{dT}---\left(7\right)$

将式(7)从T₀→T积分得：

${\mathrm{XO}}_i={\mathrm{XO}}_{i0}(1-\exp (-{\∫}_{T_0}^T\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{\mathrm{RT}})\mathrm{dT}))---\left(8\right)$

其中，T₀为初始温度，并注意XO_i(T₀)＝0，XO_i(T)＝XO_i。

NO个平行反应的总生油量(即干酪根裂解成液态烃的化学动力学模型)则为：

$\mathrm{XO}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NO}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{XO}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NO}}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{XO}}_{i0}(1-\exp (-\underset{T0}{\overset{T}{\∫}}\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{D})\mathrm{dT}))\right)---\left(9\right)$

将步骤1)的步骤①中所测得的干酪根成液态烃的累积转化率与式(9)相结合进行优化求解，即可求取干酪根裂解成液态烃的化学动力学参数，即式(9)中的EO_i、AO_i和XO_i0。

同理，若设干酪根直接裂解成气的反应由NOG个平行反应组成，每个平行反应的活化能为EOG_i，原始潜量为XOG_i0(油成气原始潜量指原油未发生反应时能够生气的总能力)，干酪根成气的第i个反应的指前因子为AOG_i，干酪根成气的第i个反应的生气量为XOG_i，可得随温度变化的油成气量的计算公式(即原油裂解成气的化学动力学模型)为：

$\mathrm{XOG}=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NO}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{XOG}}_1=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NOG}}{\mathrm{\Σ}}}\left({\mathrm{XOG}}_{i0}(1-\exp (-\underset{T0}{\overset{T}{\∫}}\frac{{\mathrm{AOG}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EOG}}_i}{D})\mathrm{dT}))\right)---\left(10\right)$

将通过金管实验得到的原油裂解成气的累积转化率与式(10)相结合进行优化求解，即可求取原油裂解成气的化学动力学参数，即式(10)中的EOG_i、AOG_i和XOG_i0。

②标定结果

根据上述原理对实验结果进行化学动力学标定，可以得到干酪根裂解成液态烃及原油裂解成气的化学动力学参数(如表5和表6所示)：

表5干酪根裂解成液态烃化学动力学参数

表6原油裂解成气化学动力学参数

3)对胶质、沥青质热解产气率进行确定

另取一份大民屯凹陷泥页岩样品，对其进行氯仿抽提，将抽提物进行分离，对分离出的胶质和沥青质进行3次以上(本实施例为6次)Rock-Eval实验，以得到泥页岩样品中胶质和沥青质的热解数据，实验结果如下(如表7所示)：

表7大民屯凹陷泥页岩样品中胶质和沥青质热解数据表

其中，S₂为裂解烃(mg烃/g胶质或沥青质)产率，表示300℃以后的受热过程胶质或沥青质裂解出来的烃类产物，反映胶质或沥青质的剩余裂解潜力；Tmax为S₂所对应的最高裂解峰温，Tmax越大，成熟度越高。胶质和沥青质裂解将同时产生气态烃类产物和液态烃类产物，本实施例中假设胶质和沥青质裂解产物全部为气。对于胶质，取其若干次裂解烃产率S₂的平均值220mg/g作为胶质产气率Q_胶质；对于沥青质，取其若干次裂解烃产率S₂的平均值325mg/g作为沥青质产气率Q_沥青质。

4)干酪根初次裂解生成胶质、沥青质最终比例的确定

①干酪根初次裂解最终生成胶质、沥青质和气的比例可从已发表的数据中得知(Petromod软件中所提供的数据，该软件中标注为：TangYongchun，2011)，对于I型干酪根，其比例P_{干酪根成胶质}、P_{干酪根成沥青质}和P_{干酪根成气}分别为4.83％、1.48％和5.39％。

以安17井泥页岩样品为例，PY-GC实验所检测得的干酪根最终生成各组分烃类的比例如下(如表8所示)，干酪根成气比例平均值约为22.86％。

表8安17井泥页岩样品PY-GC实验所测各组分烃类产物比例

升温速率	C1-C5(％)	C6-C13(％)	C14+(％)
				10℃/min	22.825	35.295	41.88
20℃/min	22.887	35.168	41.945

②考虑到步骤1)的PY-GC实验所检测到的气体一部分由干酪根直接生成，另一部分由干酪根初次裂解生成的胶质和沥青质经过二次裂解生成，因此，干酪根初次裂解实际生成胶质、沥青质、液态烃和气态烃的最终比例可由式(11)计算：

其中，F_i为干酪根初次裂解最终生成i组分产物的比例，i为气、液态烃、胶质或沥青质；P_总为干酪根初次裂解生成气、液态烃、胶质和沥青质的产物总和占所有产物的百分比，为100％；Q_胶质和Q_沥青质分别为胶质和沥青质的产气率；P_气为Rock-Eval实验和PY-GC实验检测到的烃类气体产物占总烃类产物的比例。

本实施例中引用唐永春的实验结果，即F_气：F_胶质：F_沥青质＝5.39％：4.83％：1.48％；由步骤4)的①可知，在本实施例中P_气取值约为22.86％；代入式(11)中得：

解式(12)可以得F_气为17.18％，F_液态烃为67.12％，F_胶质为12.02％，F_沥青质为3.68％。

5)地质条件下干酪根成油累积转化率的计算

①干酪根初次裂解成胶质和沥青质的化学动力学参数可从已发表的数据中获得(已发表的专著《有机质成烃动力学理论及其应用》和文献“原油族组分成气的化学动力学模型及其标定”)，以I型干酪根为例，其化学动力学参数如下(如表9所示)：

表9I型干酪根初次裂解成胶质和沥青质化学动力学参数(唐永春，2011)

干酪根初次裂解成液态烃过程(泥页岩PY-GC实验)和原油二次裂解成气过程的化学动力学参数已经标定求出，如步骤2)所述。

根据地质条件下的热史和沉积埋藏史数据对干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型(式(9)对应干酪根裂解成液态烃的化学动力学模型，将式(9)的角标换成胶质和沥青质，则可分别得到干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型)进行地质应用，即将所得到的活化能、指前因子和原始潜量带入干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型，其中初始温度和升温速率与地质条件下的热史和埋藏史相匹配，从而获得不同成熟度时干酪根初次裂解生成液态烃、胶质和沥青质的累积转化率(如图2所示)，其中横坐标EasyRo％表示根据动力学原理通过EasyRo模型计算得到的镜质体反射率Ro。

②将得到的干酪根初次裂解生成液态烃、胶质和沥青质的累积转化率相加即可得到干酪根初次裂解生成原油的累积转化率(如图2所示)，以便下一步对净油累积转化率进行求取。

③根据热史和沉积埋藏史数据，对原油裂解成气的化学动力学模型(即式(10))进行地质应用，获得不同成熟度时原油二次裂解成气的累积转化率(如图3所示)。

6)地质条件下净油累积转化率的计算

将步骤5)得到的不同成熟度时干酪根初次裂解生成原油的累积转化率，减去步骤5)得到的不同成熟度时原油二次裂解成气的累积转化率，即可得到不同成熟度下净油的累积转化率(如图4所示)。与未对胶质、沥青质进行校正前的计算结果相比，净油累积转化率存在明显差异，校正后的净油累积转化率明显高于校正前，意味着由校正后的方法对生油量所做出的评价将有明显提高。

根据专利《一种烃源岩原始裂解潜力恢复的方法》(已公开，在此不再赘述)，利用氯仿抽提的方法去除源岩中残留的原油，再进行Rock-Eval热解，热解所得S₂即为剩余裂解潜力，再根据液态烃、气态烃、胶质和沥青质的化学动力学模型和参数以及泥页岩现今转化率，对泥页岩原始裂解潜力进行恢复。将源岩原始裂解潜力恢复结果与本次发明所建立的净油评价方法相结合，对源岩产油系数进行评价，其评价结果与前人的原始方案评价结果如图5所示，Ro从0.85％到1.2％范围内，新方法所得到的产油系数比原始方案平均提高40％，将直接提高原油地质储量参数。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中的一些方法和步骤是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种净油累积转化率的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)进行热模拟实验，包括开放体系的岩石热解实验、热解色谱实验和密闭体系的金管实验：

①选取代表性泥页岩样品，并对其进行岩石热解和热解色谱实验，得到不同温度时干酪根裂解成液态烃和气态烃的累积转化率；

②选取代表性原油样品，并对其进行金管实验，得到不同温度时原油裂解成气的累积转化率；

2)建立干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质、干酪根裂解成沥青质以及原油裂解成气的化学动力学模型，并将上述步骤①中所测得的干酪根裂解成液态烃的累积转化率代入干酪根裂解成液态烃的化学动力学模型进行求解得到干酪根裂解成液态烃的化学动力学参数，包括活化能、指前因子和原始潜量，将上述步骤②所测得的的原油裂解成气的累积转化率代入原油裂解成气的化学动力学模型进行求解得到原油裂解成气的化学动力学参数，包括活化能、指前因子和原始潜量；

3)对胶质、沥青质热解产气率进行确定：

对另一份和步骤1)的①中相同的泥页岩样品进行氯仿抽提，将抽提物进行分离，然后对分离出的胶质和沥青质进行三次以上岩石热解实验，并检测每次岩石热解实验中胶质和沥青质在热解过程中的裂解烃产率；对于胶质，取其若干次裂解烃产率之和的平均值作为胶质产气率Q_胶质；对于沥青质，取其若干次裂解烃产率之和的平均值作为沥青质产气率Q_沥青质；

4)干酪根初次裂解生成胶质、沥青质最终比例的确定：

①从已发表的数据中获得干酪根初次裂解最终生成胶质、沥青质和气的比例F_胶质：F_沥青质：F_气；

②干酪根初次裂解实际生成胶质、沥青质、液态烃和气态烃的最终比例由下式计算得到：

式中，F_i为干酪根初次裂解最终生成i组分产物的比例，i为气、液态烃、胶质或沥青质；P_总为干酪根初次裂解生成气、液态烃、胶质和沥青质的产物总和占所有产物的百分比，为100％；P_气为岩石热解实验和热解色谱实验检测到的烃类气体产物占总烃类产物的比例；

5)地质条件下干酪根成油累积转化率的计算：

①从已发表的数据中获得干酪根初次裂解成胶质和沥青质的化学动力学参数，包括活化能、指前因子和原始潜量；

②根据地质条件下的热史和沉积埋藏史数据得到地质条件下的初始温度和升温速率，将所得到的干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学参数分别代入干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型，获得不同成熟度时干酪根初次裂解生成液态烃、胶质和沥青质的累积转化率，将得到的干酪根初次裂解生成液态烃、胶质和沥青质的累积转化率相加即得到干酪根初次裂解生成原油的累积转化率；

③根据地质条件下的热史和沉积埋藏史数据得到地质条件下的初始温度和升温速率，将所得到的原油裂解成气的化学动力学参数代入原油裂解成气的化学动力学模型，获得不同成熟度时原油二次裂解成气的累积转化率；

6)地质条件下净油累积转化率的计算：

将步骤5)得到的不同成熟度时干酪根初次裂解生成原油的累积转化率，减去步骤5)得到的不同成熟度时原油二次裂解成气的累积转化率，即得到不同成熟度下净油的累积转化率。

2.如权利要求1所述的一种净油累积转化率的评价方法，其特征在于：利用生烃动力学原理建立干酪根裂解成液态烃、干酪根裂解成胶质、干酪根裂解成沥青质以及原油裂解成气的化学动力学模型的过程如下：

设干酪根KEO_i成油O_i过程由NO个平行一级反应组成，每个反应对应的活化能为EO_i，指前因子为AO_i，并设对应每一个反应的干酪根的原始潜量为XO_i0，i＝1，2，…，NO，即：

至时间t时，第i个反应的生油量为XO_i，则有：

$\frac{{\mathrm{dXO}}_i}{dt}={\mathrm{KO}}_i({\mathrm{XO}}_{i0}-{\mathrm{XO}}_i)---\left(4\right)$

${\mathrm{KO}}_i={\mathrm{AO}}_i\exp \left(\frac{-{\mathrm{EO}}_i}{RT}\right)---\left(5\right)$

其中，KO_i为第i个干酪根成油反应的反应速率常数，R为气体常数，T为绝对温度，当实验采用恒速升温时：

$\frac{dT}{dt}=D,$ 即 $dt=\frac{dT}{D}---\left(6\right)$

其中，D为升温速率；

由式(4)～(6)可得：

$\frac{{\mathrm{dXO}}_i}{{\mathrm{XO}}_{i0}-{\mathrm{XO}}_i}=\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp (-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{RT})dT---\left(7\right)$

将式(7)从T₀→T积分得：

${\mathrm{XO}}_i={\mathrm{XO}}_{i0}(1-\exp (-{\∫}_{T_0}^T\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp \left(-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{RT}\right)dT\left)\right)---\left(8\right)$

其中，T₀为初始温度，且XO_i(T₀)＝0，XO_i(T)＝XO_i；

由此得到干酪根裂解成液态烃的化学动力学模型为：

$XO=\underset{i=1}{\overset{NO}{\Σ}}{\mathrm{XO}}_1=\underset{i=1}{\overset{NO}{\Σ}}\left({\mathrm{XO}}_{i0}\right(1-\exp \left(-\underset{T0}{\overset{T}{\∫}}\frac{{\mathrm{AO}}_i}{D}\·\exp \left(-\frac{{\mathrm{EO}}_i}{D}\right)dT\right)\left)\right)---\left(9\right)$

将式(9)的角标换成胶质和沥青质，则可分别得到干酪根裂解成胶质和干酪根裂解成沥青质的化学动力学模型；

同理，若设干酪根直接裂解成气的反应由NOG个平行反应组成，每个平行反应的活化能为EOG_i，原始潜量为XOG_i0，干酪根成气的第i个反应的指前因子为AOG_i，干酪根成气的第i个反应的生气量为XOG_i，得到原油裂解成气的化学动力学模型为：

$XOG=\underset{i=1}{\overset{NOG}{\Σ}}{\mathrm{XOG}}_1=\underset{i=1}{\overset{NOG}{\Σ}}\left({\mathrm{XOG}}_{i0}\right(1-\exp \left(-\underset{T0}{\overset{T}{\∫}}\frac{{\mathrm{AOG}}_i}{D}\·\exp \left(-\frac{{\mathrm{EOG}}_i}{D}\right)dT\right)\left)\right)---\left(10\right).$

3.如权利要求1所述的一种净油累积转化率的评价方法，其特征在于：上述步骤4)的步骤①中已发表的数据为Petromod软件中所提供的数据，该软件中标注为：TangYongchun，2011。

4.如权利要求2所述的一种净油累积转化率的评价方法，其特征在于：上述步骤4)的步骤①中已发表的数据为Petromod软件中所提供的数据，该软件中标注为：TangYongchun，2011。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种净油累积转化率的评价方法，其特征在于：上述步骤5)的步骤①中已发表的数据为已发表的专著《有机质成烃动力学理论及其应用》和文献“原油族组分成气的化学动力学模型及其标定”。