CN112016032B - 基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法及系统，其方法包括：首先对岩石样品进行热解和有机碳分析，得到现今氢指数HI和最大热解峰温Tmax；然后对经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线进一步插值细分化，得到细分化后的热解图版；并标记HI和Tmax组成的数据点，将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；最后根据原始氢指数计算排烃效率。本发明能够简单且准确地计算出烃源岩的排烃效率；其原始氢指数获取相对合理、计算过程简单。与人为赋值法相比，其计算过程与结果不会出现负值和排烃效率大于100％的现象。
Description
技术领域
本发明涉及油气资源评价分析技术领域，尤其涉及一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法及系统。
背景技术
排烃作用是指油气的初次运移，即烃类从烃源岩运移到储集岩的过程，它是油气成藏过程中的重要地质作用之一，也是连接生烃与成藏的重要纽带。排烃效率是排烃研究一个关键地质参数，倍受人们关注。排烃效率的高低不仅影响常规油气聚集量，也影响着非常规油气的富集程度，是常规与非常规油气资源评价的关键。因此，如何准确计算烃源岩排烃效率，对常规油气和非常规油气聚集成藏都具有重要的理论意义和实际价值。然而，对排烃效率的研究有很多种方法，在这些方法当中，或是与实际地质条件有偏差、或是地质参数获取比较困难、或是计算过程比较复杂等。
前人对排烃效率已经有了多种研究方法，大体归纳为9种：残留烃量法、多相渗流理论法、含烃饱和度法、地质类比法、生排烃热模拟实验法、生烃潜力法、原始生烃潜力恢复法、演化趋势面差减法、物质平衡法。前5种方法缺点较为明显，而后4种方法所需基础数据容易获得，并且能够避免复杂的排烃过程(表1)，其应用相对广泛。其中，生烃潜力法和原始生烃潜力恢复法虽有一个明显的优点：基于简便获得的岩石热解和总有机碳含量分析数据计算，但也有一个突出的缺点：一种类型的有机质的原始生烃潜力只取一个数值，且为人为赋值。陈建平等(2014)按照烃源岩在未成熟－临界成熟时热解氢指数划分有机质类型，即HI＜200HC mg/g TOC为Ⅲ型有机质烃源岩，200～400HC mg/g TOC为Ⅱ2型有机质烃源岩，400～600HC mg/g TOC为Ⅱ1型有机质烃源岩，600HC mg/g TOC以上为Ⅰ型有机质烃源岩，并以150HC mg/g TOC、350HC mg/g TOC、550HC mg/g TOC和750HC mg/g TOC代表各类烃源岩平均最大生烃指数。
表1不同排烃效率计算方法优缺点(据田善思，2013)
发明内容
为了解决现行生烃潜力法和原始生烃潜力恢复法中一种类型有机质的原始生烃潜力只取一个数值的问题，本发明提供了一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法及系统；一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法，利用氢指数与最大热解峰温关系图，用有机质类型分界线和成熟度趋势线将绘图区域插值细分化，将样品热解分析获得的现今氢指数HI和最大热解峰温Tmax数据投点于图版中，然后沿类型线向左追踪至成熟度线为Ro＝0.2％的交点作为生烃指数的原始值(即原始氢指数)，从而计算出排烃效率。与其相应的人为赋值法相比，它具有参数获取相对合理、计算过程较为简单等特点，而且计算过程与结果不会出现负值和排烃效率大于100％的现象。
所述一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法，主要包括以下步骤：
S101：对岩石样品进行热解分析和有机碳分析，得到参数：现今氢指数HI、最大热解峰温Tmax、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC；
S102：在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步插值细分化，得到细分化后的热解图版；
S103：在所述细分化后的热解图版上标记所述现今氢指数HI和所述最大热解峰温Tmax组成的数据点，并将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；其中，Ro为成熟度；
S104：根据所述原始氢指数、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC，计算排烃效率；具体公式如下：
上式中，生烃指数＝原始氢指数-现今氢指数；排烃指数＝生烃指数-残烃指数；其中，现今
进一步地，步骤S101中，采用碳硫分析仪进行有机碳分析，测定所述有机碳含量；采用岩石热解仪进行热解分析。
进一步地，步骤S102中，所述经典热解图版的横坐标为最大热解峰温Tmax，纵坐标为氢指数HI；在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化；具体为：
在经典热解图版的有机质类型分界线的Ⅰ类型分界线、Ⅱ1类型分界线、Ⅱ2类型分界线和Ⅲ类型分界线之间按照变化趋势均匀插入多条有机质类型线；同理，在经典热解图版的成熟度趋势线的基础上按照变化趋势均匀插入多条不同成熟度的成熟度趋势线，以对经典热解图版进行插值细分化。
进一步地，细分化后的热解图版在具有缩放功能的软件中制作。
进一步地，一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统，其特征在于：包括以下模块：
热解分析和有机碳分析模块，用于对岩石样品进行热解分析和有机碳分析，得到参数：现今氢指数HI、最大热解峰温Tmax、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC；
热解图版细分化模块，用于在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步插值细分化，得到细分化后的热解图版；
数据投点模块，用于在所述细分化后的热解图版上标记所述现今氢指数HI和所述最大热解峰温Tmax组成的数据点，并将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；其中，Ro为成熟度；
排烃效率计算模块，用于根据所述原始氢指数、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC，计算排烃效率；具体公式如下：
上式中，生烃指数＝原始氢指数-现今氢指数；排烃指数＝生烃指数-
残烃指数；其中，现今
进一步地，热解分析和有机碳分析模块中，采用碳硫分析仪进行有机碳分析，测定所述有机碳含量；采用岩石热解仪进行热解分析。
进一步地，热解图版细分化模块中，所述经典热解图版的横坐标为最大热解峰温Tmax，纵坐标为氢指数HI；在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化；具体为：
在经典热解图版的有机质类型分界线的Ⅰ类型分界线、Ⅱ1类型分界线、Ⅱ2类型分界线和Ⅲ类型分界线之间按照变化趋势均匀插入多条有机质类型线；同理，在经典热解图版的成熟度趋势线的基础上按照变化趋势均匀插入多条不同成熟度的成熟度趋势线，以对经典热解图版进行插值细分化。
进一步地，细分化后的热解图版在具有缩放功能的软件中制作。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所提出的技术方案能够准确计算烃源岩排烃效率，对常规和非常规油气聚集和资源评价都非常重要，利用氢指数与最大热解峰温关系图，并将绘图区域插值细分化的图版法，其参数获取相对合理、计算过程简单。与人为赋值法相比，计算过程与结果不会出现负值和排烃效率大于100％的现象。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例中一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法的流程图；
图2是本发明实施例中细分化后的热解图版示意图；
图3是本发明实施例中经典热解图版的示意图；
图4是本发明实施例中泌页1井烃源岩排烃效率与有机质丰度、类型和成熟度特性(ATM)关系(两种排烃效率计算方法对比)的示意图；
图5是本发明实施例中一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统的模块连接示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法及系统。
请参考图1，图1是本发明实施例中一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法的流程图，具体包括如下步骤：
S101：对岩石样品进行热解分析和有机碳分析，得到参数：现今氢指数HI、最大热解峰温Tmax、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC；
S102：在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化，得到细分化后的热解图版；
S103：在所述细分化后的热解图版上标记所述现今氢指数HI和所述最大热解峰温Tmax组成的数据点，并将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；其中，Ro为成熟度；
S104：根据所述原始氢指数、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC，计算排烃效率；具体公式如下：
上式中，生烃指数＝原始氢指数-现今氢指数；排烃指数＝生烃指数-残烃指数；其中，现今
步骤S101中，采用碳硫分析仪(如LECO CS744)测定所述有机碳含量，采用岩石热解仪(Rock-Eval 6)进行热解分析。
请参阅图2，图2是本发明实施例中细分化后的热解图版示意图，图2中的十字点即为热解分析和有机碳分析得到的对应的数据点；步骤S102中，所述经典热解图版的横坐标为Tmax，纵坐标为HI；在经典热解图版(请参阅图3)的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化(通过多条有机质类型分界线和成熟度趋势线将Tmax和HI的绘图区域插值细分化)；具体为：
在经典热解图版的有机质类型分界线的Ⅰ类型分界线、Ⅱ1类型分界线、Ⅱ2类型分界线和Ⅲ类型分界线之间按照变化趋势均匀插入多条有机质类型线；同理，在经典热解图版的成熟度趋势线的基础上按照变化趋势均匀插入多条不同成熟度的成熟度趋势线，以对经典热解图版进行插值细分化。
例如，针对Ⅰ类型分界线和Ⅱ1类型分界线之间的细分化，具体为：
将Ⅰ类型分界线和Ⅱ1类型分界线与纵轴的交点之间的纵坐标等分为N(N≥2，具体取值根据实际需求设定)个，每一个纵坐标对应画一条类型线，且该类型线沿着横坐标方向的走势与原有的Ⅰ类型分界线和Ⅱ1类型分界线的趋势相同。
细分化后的热解图版可在具有缩放功能的软件中制作；本发明实施例中采用Surfer 12.0及以上版本软件，既可将样品热解分析得到的参数投点，又可根据需要画出趋势线，并放大追踪其原始氢指数。
本发明实施例中，对泌阳凹陷166个烃源岩分析数据(表2)，分别用本申请提出的热解图版法和传统的人为赋值法计算出它们的排烃效率，并将其分别与代表有机质丰度的TOC、代表有机质类型的HI和代表有机质成熟度的Tmax作图(图4)，研究排烃效率与有机质特性ATM(有机质丰度Abundant、有机质类型Type、有机质成熟度Maturity)的关系。
从图4可以看出，利用热解图版法计算结果与有机质ATM的相关性(图4中A、B、C)都优于人为赋值法(图4中a、b、c)。其中，人为赋值法的计算过程和结果可能出现负值，导致排烃效率出现负值或大于100％现象，但热解图版法则不会出现这种情况(表2)。可见，利用热解图版法计算排烃效率更合理。
表2泌阳凹陷泌页1井烃源岩有机碳含量和热解分析参数及其不同计算方法的排烃效率结果
请参阅图5，图5是本发明实施例中一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统的模块连接示意图。一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统，包括依次连接的热解分析和有机碳分析模块11、热解图版细分化模块12、数据投点模块13和排烃效率计算模块14；其中：
热解分析和有机碳分析模块11，用于对岩石样品进行热解分析和有机碳分析，得到参数：现今氢指数HI、最大热解峰温Tmax、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC；
热解图版细分化模块12，用于在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化，得到细分化后的热解图版；
数据投点模块13，用于在所述细分化后的热解图版上标记所述现今氢指数HI和所述最大热解峰温Tmax组成的数据点，并将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；其中，Ro为成熟度；
排烃效率计算模块14，用于根据所述原始氢指数、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC，计算排烃效率；具体公式如下：
上式中，生烃指数＝原始氢指数-现今氢指数；排烃指数＝生烃指数-残烃指数；其中，现今
热解分析和有机碳分析模块11中，采用碳硫分析仪(如LECO CS744)进行有机碳分析，测定所述有机碳含量，采用岩石热解仪(Rock-Eval 6)进行热解分析。
热解图版细分化模块12中，所述经典热解图版的横坐标为Tmax，纵坐标为HI；在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化；具体为：
在经典热解图版的有机质类型分界线的Ⅰ类型分界线、Ⅱ1类型分界线、Ⅱ2类型分界线和Ⅲ类型分界线之间按照变化趋势均匀插入多条有机质类型线；同理，在经典热解图版的成熟度趋势线的基础上按照变化趋势均匀插入多条不同成熟度的成熟度趋势线，以对经典热解图版进行插值细分化。
细分化后的热解图版在具有缩放功能的软件中制作；以将样品热解分析得到的参数投点，并根据需要画出趋势线，放大追踪其原始氢指数。
本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案能够简单且较为准确地计算烃源岩排烃效率，对常规和非常规油气聚集与资源评价都非常重要，利用氢指数与最大热解峰温关系图，并将绘图区域插值细分化的图版法，其参数获取相对合理、计算过程简单。与人为赋值法相比，计算过程与结果不会出现负值和排烃效率大于100％的现象。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
S101：对岩石样品进行热解分析和有机碳分析，得到参数：现今氢指数HI、最大热解峰温Tmax、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC；
S102：在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步插值细分化，得到细分化后的热解图版；
S103：在所述细分化后的热解图版上标记所述现今氢指数HI和所述最大热解峰温Tmax组成的数据点，并将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；其中，Ro为成熟度；
S104：根据所述原始氢指数、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC，计算排烃效率；具体公式如下：
上式中，生烃指数＝原始氢指数-现今氢指数；排烃指数＝生烃指数-残烃指数；其中，
2.如权利要求1所述的一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法，其特征在于：步骤S101中，采用碳硫分析仪进行有机碳分析，测定所述有机碳含量；采用岩石热解仪进行热解分析。
3.如权利要求1所述的一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法，其特征在于：步骤S102中，所述经典热解图版的横坐标为最大热解峰温Tmax，纵坐标为氢指数HI；在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化；具体为：
在经典热解图版的有机质类型分界线的Ⅰ类型分界线、Ⅱ1类型分界线、Ⅱ2类型分界线和Ⅲ类型分界线之间按照变化趋势均匀插入多条有机质类型线；同理，在经典热解图版的成熟度趋势线的基础上按照变化趋势均匀插入多条不同成熟度的成熟度趋势线，以对经典热解图版进行插值细分化。
4.如权利要求3所述的一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算方法，其特征在于：细分化后的热解图版在具有缩放功能的软件中制作。
5.一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统，其特征在于：包括以下模块：
热解分析和有机碳分析模块，用于对岩石样品进行热解分析和有机碳分析，得到参数：现今氢指数HI、最大热解峰温Tmax、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC；
热解图版细分化模块，用于在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步插值细分化，得到细分化后的热解图版；
数据投点模块，用于在所述细分化后的热解图版上标记所述现今氢指数HI和所述最大热解峰温Tmax组成的数据点，并将经过该数据点的有机质类型线与Ro为0.2％的成熟度线的交点所对应的纵坐标值作为该样品的原始氢指数；其中，Ro为成熟度；
排烃效率计算模块，用于根据所述原始氢指数、残留烃含量S1、潜在烃含量S2和有机碳含量TOC，计算排烃效率；具体公式如下：
上式中，生烃指数＝原始氢指数-现今氢指数；排烃指数＝生烃指数-残烃指数；其中，
6.如权利要求5所述的一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统，其特征在于：热解分析和有机碳分析模块中，采用碳硫分析仪进行有机碳分析，测定所述有机碳含量；采用岩石热解仪进行热解分析。
7.如权利要求5所述的一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统，其特征在于：热解图版细分化模块中，所述经典热解图版的横坐标为最大热解峰温Tmax，纵坐标为氢指数HI；在经典热解图版的有机质类型分界线和成熟度趋势线的基础上进一步细分化；具体为：
在经典热解图版的有机质类型分界线的Ⅰ类型分界线、Ⅱ1类型分界线、Ⅱ2类型分界线和Ⅲ类型分界线之间按照变化趋势均匀插入多条有机质类型线；同理，在经典热解图版的成熟度趋势线的基础上按照变化趋势均匀插入多条不同成熟度的成熟度趋势线，以对经典热解图版进行插值细分化。
8.如权利要求7所述的一种基于热解参数图版式的烃源岩排烃效率计算系统，其特征在于：细分化后的热解图版在具有缩放功能的软件中制作。
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