CN108802337A - 一种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法，具体为：一、生物气中成分以甲烷为主，其他成分中的含碳分子包括：重烃和二氧化碳，根据碳元素守恒原理，忽略含量较少的重烃含量，简化为，原始烃源岩中所消耗的那部分有机碳全都转化到产生的甲烷中及二氧化碳中；二、建立碳元素守恒的关系：原始有机碳含量=剩余有机碳含量+生成甲烷中的碳含量+生成二氧化碳中的碳含量；三、建立有机碳恢复系数与有机碳产气率和产物中二氧化碳含量三者之间的计算关系，获得有机碳恢复系数的计算公式。本发明有助于准确计算生物气资源量与平面资源丰度，对确定勘探有利区具有指导意义。

Description

一种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法

技术领域

本发明涉及天然气勘探领域中的源岩菌解型生物气资源量的计算，具体涉及一种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法。

背景技术

生物气是指不同类型有机质在未成熟阶段由厌氧细菌的生物化学作用形成的天然气。利用源岩中有机质形成的生物气称之为源岩菌解型生物气。

生物气源岩原始有机碳的恢复尚无有效的方法。前人在计算生物气资源量时，有机碳恢复系数的取值通常赋予固定数值。赋值的合理性缺乏依据，这为生物气资源量的计算带来了较大的误差。同时，也不利于平面资源丰度的研究。

相对于生物成因气而言，在热成因气研究过程中有机碳恢复系数的求取已有较多的技术方法，如热解模拟法、物质守恒法、理论推导法、谱学类型模型法。其中，物质守恒法对本发明具有借鉴意义。该方法是基于化学反应物质守恒原理，C、H、O三种元素在干酪根演化过程中原子量保持不变。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法，这种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法用于用于对生物气源岩内原始有机碳含量进行恢复，有助于准确计算生物气资源量与平面资源丰度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法：

一、生物气中成分以甲烷为主，其他成分中的含碳分子包括：重烃和二氧化碳，根据碳元素守恒原理，忽略含量较少的重烃含量，简化为，原始烃源岩中所消耗的那部分有机碳全都转化到产生的甲烷中及二氧化碳中；

二、建立碳元素守恒的关系：原始有机碳含量＝剩余有机碳含量+生成甲烷中的碳含量+生成二氧化碳中的碳含量；

三、建立有机碳恢复系数与有机碳产气率和产物中二氧化碳含量三者之间的计算关系，获得有机碳恢复系数的计算公式：

式中：K—生物气源岩有机碳恢复系数，即将剩余有机碳恢复到原始有机碳系数；Vm—(常温常压下的)气体摩尔体积，2.48×10^-2m³/mol；M—碳原子的摩尔质量，1.2×10^-5t/mol；a—产生的二氧化碳体积与甲烷体积的比值；R—有机碳产气率，m³/t。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明建立起了有机碳恢复系数与有机碳产气率和产物中二氧化碳含量三者之间的计算关系。该关系式反映了产生的甲烷量和二氧化碳量越大，有机碳恢复系数就越大，这与物质守恒定律相符合。说明该计算公式合理可信。

2、本发明计算方法简单，可操作性强。公式中涉及的计算参数容易获得，具体包括有机碳产气率和产物中二氧化碳含量。其中，有机碳产气率是计算生物气资源量的必要参数，无须额外求取；产物中二氧化碳含量可以借鉴前人的生物模拟实验数据。

3、本发明有助于准确计算生物气资源量与平面资源丰度。对确定勘探有利区具有指导意义。

附图说明

图1生物气源岩有机碳产气率等值图；

图2生物气源岩有机碳恢复系数等值图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

这种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法：

一、生物气中成分以甲烷为主，其他成分中的含碳分子包括：重烃和二氧化碳。由于重烃含量少(这是生物气的特性)，因此，根据碳元素守恒原理，忽略含量较少的重烃含量，重烃含量一般低于2％，可以简化认为，原始烃源岩中所消耗的那部分有机碳全都转化为产生的甲烷和二氧化碳当中。

二、建立碳元素守恒的关系：原始有机碳含量＝剩余有机碳含量+生成甲烷中的碳含量+生成二氧化碳中的碳含量。

三、建立有机碳恢复系数与有机碳产气率和产物中二氧化碳含量三者之间的计算关系，获得有机碳恢复系数的计算公式。

令生成甲烷的体积量为Q，根据生物气生气量的成因法计算公式：

Q＝V·ρ·TOC·K·R (1)

式中：Q为甲烷生成量(m³)，V为生物气源岩体积(m³)，ρ为源岩密度(t/m³)，TOC为剩余有机碳(％)，K为原始有机碳恢复系数，即将剩余有机碳恢复到原始有机碳系数，R为有机碳产气率(m³/t)。

气体摩尔体积为Vm，碳原子的摩尔质量为M。所以生成的甲烷中碳的质量为Q·M/Vm，占源岩质量百分比为：Q·M/(Vm·ρ·V)。

令产物中二氧化碳的体积是甲烷的a倍，即a·Q，那么二氧化碳中碳的质量为a·Q·M/Vm，占源岩质量百分比为：a·Q·M/(Vm·ρ·V)。

原始有机碳含量为K·TOC。

可列方程：

K·TOC＝TOC+Q·M/(Vm·ρ·V)+a·Q·M/(Vm·ρ·V) (2)

将Q带入得：

K·TOC＝TOC+(1+a)·M·TOC·K·R/Vm (3)

解方程，获得有机碳恢复系数的计算公式：

常温常压下的气体摩尔体积(Vm)是2.48×10^-2m³/mol。碳原子的摩尔质量(M)为1.2×10^-5t/mol。二氧化碳的体积与甲烷体积的比值(a)依据生物模拟实验数据获得，该值变化不大，可取定值为0.3。有机碳产气率(R)受控因素较多，不同位置有所不同，其取值见图1。

利用公式(4)可计算得到生物气源岩不同位置的有机碳恢复系数，见图2。

Claims (1)

1.一种用于计算生物气源岩有机碳恢复系数的方法，其特征在于包括如下步骤：

一、生物气中成分以甲烷为主，其他成分中的含碳分子包括：重烃和二氧化碳，根据碳元素守恒原理，忽略含量较少的重烃含量，简化为，原始烃源岩中所消耗的那部分有机碳全都转化到产生的甲烷中及二氧化碳中；

二、建立碳元素守恒的关系：原始有机碳含量＝剩余有机碳含量+生成甲烷中的碳含量+生成二氧化碳中的碳含量；

三、建立有机碳恢复系数与有机碳产气率和产物中二氧化碳含量三者之间的计算关系，获得有机碳恢复系数的计算公式：

式中：K—生物气源岩有机碳恢复系数，即将剩余有机碳恢复到原始有机碳系数；Vm—(常温常压下的)气体摩尔体积，2.48×10^-2m³/mol；M—碳原子的摩尔质量，1.2×10^-5t/mol；a—产生的二氧化碳体积与甲烷体积的比值；R—有机碳产气率，m³/t。