CN112461780B - 一种烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种烃源岩原始总有机碳含量评价与计算方法，通过对岩石中原生有机质与次生有机质进行分类定量评价，用现今岩石有机碳TOC扣除次生有机质的有机碳贡献，得到现今样品中的原生有机质有机碳含量TOC1，进而通过TOC1与有机质转化率获得原始样品的有机碳含量TOC0。本发明由于扣除了烃源岩中的次生有机质含量，不需要对这部分次生有机质的来源进行界定，因此流程简单，分析效率高，成本低，有助于更准确地评价烃源岩的资源量和生烃潜力。
Description
技术领域
本发明属于石油地质技术领域，特别涉及一种烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法。
背景技术
总有机碳(Total Organic Carbon，TOC)含量是指单位质量岩石中有机碳的质量百分数。石油地质研究中，烃源岩中总有机碳含量(TOC)反映了页岩中有机质含量和生烃潜力特征，是烃源岩资源量评价的关键参数之一。随着烃源岩热演化的增加，岩石中总有机碳含量发生变化。因此，对烃源岩中原始有机碳含量的准确评价，是进行资源量准确计算的关键；在非常规页岩油气勘探中，页岩有机碳含量也是评价页岩储层储集能力的重要指标。
目前，对于原始有机碳计算的方法，学者们也做了较多的探讨。方法主要包括：自然演化剖面法(例如王杰，陈践发，天然气工业，2004，24(8)：21-23.；秦建中等，石油与天然气地质，2005，26(2)：177-184.)、热模拟法(例如郝石生，石油实验地质，1984，1：71-75.；庞雄奇等，石油学报，1988，1：19-26.；程克明，《碳酸盐岩油气生成理论与实践》，北京：石油工业出版社，1996，68-72.；熊永强等，天然气工业，2004，24(2)：11-13.)、物质平衡法(例如金强，中国石油大学学报(自然科学版)，1989，13(5)：1-10.；Peters et al.,The biomarkerGuide,Volume 1,Biomarkers and Isotopes in the Environment and Human History,Cambridge University Press,2005,471.；Chen and Jiang,AAPG Bulletin,2016,100(3):405-422.)、热解数据恢复法(例如Peters et al.,The biomarker Guide,Volume 1,Biomarkers and Isotopes in the Environment and Human History,CambridgeUniversity Press,2005,471.)。专利方面，曹剑等在中国申请专利CN109977360A中公开了一种高-过成熟腐泥型海相页岩原始氢指数和有机碳恢复方法，提出通过现有TOC和有机磷含量对原始的氢指数和有机碳进行恢复，其聚焦于高-过成熟腐泥型海相页岩。
上述方法都考虑到了样品中有机质生烃后，烃类排出导致岩石中有机碳的降低。因此，通过现今样品有机碳含量和烃源岩干酪根转化率对其原始有机碳进行恢复，却忽视了现今岩石中有机质特征及相对含量。烃源岩中有机质包括原生有机质和次生有机质，次生有机质主要是岩石中的固体沥青，其可以是页岩本身生成的，也可能是外来进入的。如果是烃源岩自生的，固体沥青滞留在烃源岩中，也构成了现今样品有机碳的一部分，而它也是烃源岩排出烃类。因此，用现今的有机碳与干酪根转化率进行恢复，对这部分组分是一个重复性计算。如果固体沥青是外来的，那这部分固体沥青的含量增加了烃源岩中现今的有机碳含量。这两种来源在样品中很难准确界定。因此，如果不对岩石中有机质特征进行分析，很难准确地对岩石原始有机碳进行评价和计算。此外，上述方法总体说来都比较复杂，成本高，且难以批量化处理。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种烃源岩原始总有机碳含量评价与计算方法，通过对岩石中原生有机质与次生有机质进行分类定量评价，用现今岩石有机碳(TOC)扣除次生有机质的有机碳贡献，得到现今样品中的原生有机质有机碳含量(TOC1)，进而通过TOC1与有机质转化率获得原始样品的有机碳含量(TOC0)。
为实现上述目的，本发明提供了一种烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，包括以下步骤：
步骤一、样品制备：除掉烃源岩样品的表面风化物，将样品分成A、B、C三部分，其中，
将A样品磨成粉末，用于进行TOC检测；
将B样品磨成粉末，用于进行Rock-Eval热解分析；
将C样品制成光片，用于进行有机质特征分析。
进一步地，上述将A样品和B样品磨成粉末是指将样品颗粒研磨至平均粒径为60目或更细。优选地，上述将A样品和B样品磨成粉末可以一起进行，即可以将烃源岩样品去除表面风化物以及C样品后，先磨成粉末，再将该粉末分成A样品和B样品。
进一步地，上述用于进行TOC测定的磨成粉末的A样品最少含量为：煤样2g，富有机质泥岩2-3g，碳酸盐岩和有机质含量较少的样品4-6g。
进一步地，上述用于进行Rock-Eval热解分析的磨成粉末的B样品的量为：泥岩样品100mg，碳酸盐岩样品300mg，煤岩30mg。
进一步地，上述将C样品制成光片的具体步骤为：将C样品粉碎成20-40目小颗粒，均匀混合后用502胶粘到一透明树脂模块上，通过打磨和抛光使得样品表面见不到任何划痕，即制成光片。
进一步地，上述打磨和抛光的具体步骤为：在磨抛机上，依次通过20-60目、800-1000目、1200-1500目和2000-2500目水砂纸将样品表面磨平，再在抛光布上，采用三氧化二铝抛光液进行抛光，抛光时间不小于15分钟，直至样品表面见不到任何划痕。
步骤二、岩石TOC检测：将粉末状的A样品通过高频红外碳硫分析仪进行现今样品的有机碳TOC检测。检测流程和方法可参照国家标准《GB/T 19145-2003沉积岩中总有机碳的测定》。
步骤三、岩石Rock-Eval热解分析：将粉末状的B样品通过Rock-Eval 6型热解仪进行热解分析，获得岩石现今的氢指数HI值。检测方法和步骤可参照国家标准《GB/T 18602-2012岩石热解分析》。
步骤四、原生有机质与次生有机质区别：将光片置于反射、荧光显微镜下，通过反射光和荧光下的光性特征，区分原生有机质与次生有机质。标准《SY/T 6414-2014全岩光片显微组分鉴定及统计方法》中富氢和贫氢次生显微组分均属于此类，因此次生有机质的鉴定标准可参照标准《SY/T 6414-2014全岩光片显微组分鉴定及统计方法》。
步骤五、次生有机质含量分析：使用图像处理软件对次生有机质的相对百分比进行半定量统计，获得次生有机质占总有机质的相对百分含量C。统计方法可参照发明人发表的论文《Leica QWin_V3图像处理软件在烃源岩有机岩石学定量分析中的应用》(谢小敏等，《石油实验地质》，第35卷第4期，2013年7月)。
进一步地，上述使用图像处理软件对次生有机质的相对百分比进行半定量统计时，每个样品统计50个以上区域，统计有机质颗粒数300个以上。
步骤六、原生有机质有机碳含量TOC1计算：
TOC1＝TOC*(1-C)。
步骤七、建立总有机碳计算模型：
(1)干酪根转化率计算：
其中，HI0为岩石原始的氢指数：如果该地区该层位有未成熟的烃源岩(成熟度Ro≤0.4)样品，以该类样品的HI作为HI0；如果没有，则规定Ⅰ型干酪根HI0＝800mg HC/g TOC，Ⅱ型干酪根HI0＝550mg HC/g TOC，Ⅲ型干酪根HI0＝150mg HC/g TOC；
(2)原始总有机碳含量计算：
本发明的烃源岩原始总有机碳含量评价与计算方法，通过对岩石中原生有机质与次生有机质进行分类定量评价，用现今岩石有机碳(TOC)扣除次生有机质的有机碳贡献，得到现今样品中的原生有机质有机碳含量(TOC1)，进而通过TOC1与有机质转化率获得原始样品的有机碳含量(TOC0)。本发明由于扣除了烃源岩中的次生有机质含量，不需要对这部分次生有机质的来源进行界定，因此流程简单，分析效率高，成本低，有助于更准确地评价烃源岩的资源量和生烃潜力。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，下述的实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
发明人以采集自四川盆地的茅一段深灰色灰岩岩心作为实施例1的烃源岩样品，评价与计算其原始总有机碳含量，方法如下：
步骤一、样品制备：除掉烃源岩样品的表面风化物，将样品分成A、B、C三部分，其中，
将A样品磨成平均粒径为60目的粉末，取2g用于进行TOC检测；
将B样品磨成平均粒径为60目的粉末，取100mg用于进行Rock-Eval热解分析；
将C样品粉碎成30目小颗粒，均匀混合后用502胶粘到一透明树脂模块上，在磨抛机上，依次通过60目、1000目、1500目和2500目水砂纸将样品表面磨平，再在抛光布上，采用三氧化二铝抛光液进行抛光约20分钟，直至样品表面见不到任何划痕，即制成光片，用于进行有机质特征分析；
步骤二、岩石TOC检测：将粉末状的A样品通过高频红外碳硫分析仪进行现今样品的有机碳TOC检测，测得TOC＝1.31％；
步骤三、岩石Rock-Eval热解分析：将粉末状的B样品通过Rock-Eval 6型热解仪进行热解分析，获得岩石现今的氢指数HI值，测得HI＝30；
步骤四、原生有机质与次生有机质区别：将光片置于反射、荧光显微镜下，通过反射光和荧光下的光性特征，区分原生有机质与次生有机质；
步骤五、次生有机质含量分析：使用图像处理软件对次生有机质的相对百分比进行半定量统计，获得次生有机质占总有机质的相对百分含量C＝31.30％；
步骤六、原生有机质有机碳含量TOC1计算：
TOC1＝TOC*(1-C)＝0.90％。
步骤七、建立总有机碳计算模型：
(1)对于Ⅱ型干酪根，取HI0＝550mg HC/g TOC，计算干酪根转化率计算：
(2)原始总有机碳含量计算：
实施例2-3
发明人以两块采集自四川广元的大隆组硅质岩分别作为实施例2和实施例3的烃源岩样品，评价与计算其原始总有机碳含量的方法与实施例1相同，测得以及计算得到的数据如下表所示：
本发明的烃源岩原始总有机碳含量评价与计算方法，通过对岩石中原生有机质与次生有机质进行分类定量评价，用现今岩石有机碳(TOC)扣除次生有机质的有机碳贡献，得到现今样品中的原生有机质有机碳含量(TOC1)，进而通过TOC1与有机质转化率获得原始样品的有机碳含量(TOC0)。本发明由于扣除了烃源岩中的次生有机质含量，不需要对这部分次生有机质的来源进行界定，因此流程简单，分析效率高，成本低，有助于更准确地评价烃源岩的资源量和生烃潜力。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、样品制备：除掉烃源岩样品的表面风化物，将样品分成A、B、C三部分，其中，
将A样品磨成粉末，用于进行TOC检测；
将B样品磨成粉末，用于进行Rock-Eval热解分析；
将C样品制成光片，用于进行有机质特征分析；
步骤二、岩石TOC检测：将粉末状的A样品通过高频红外碳硫分析仪进行现今样品的有机碳TOC检测；
步骤三、岩石Rock-Eval热解分析：将粉末状的B样品通过Rock-Eval 6型热解仪进行热解分析，获得岩石现今的氢指数HI值；
步骤四、原生有机质与次生有机质区别：将光片置于反射、荧光显微镜下，通过反射光和荧光下的光性特征，区分原生有机质与次生有机质；
步骤五、次生有机质含量分析：使用图像处理软件对次生有机质的相对百分比进行半定量统计，获得次生有机质占总有机质的相对百分含量C；
步骤六、原生有机质有机碳含量TOC1计算：
TOC1＝TOC*(1-C)；
步骤七、建立总有机碳计算模型：
(1)干酪根转化率计算：
其中，HI0为岩石原始的氢指数：如果该地区该层位有未成熟的烃源岩样品，以该类样品的HI作为HI0；如果没有，则规定Ⅰ型干酪根HI0＝800mg HC/g TOC，Ⅱ型干酪根HI0＝550mg HC/g TOC，Ⅲ型干酪根HI0＝150mg HC/g TOC；
(2)原始总有机碳含量计算：
2.如权利要求1所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，步骤一中将A样品和B样品磨成粉末是指将样品颗粒研磨至平均粒径为60目或更细。
3.如权利要求1所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，步骤一中用于进行TOC测定的磨成粉末的A样品最少含量为：煤样2g，富有机质泥岩2-3g，碳酸盐岩和有机质含量较少的样品4-6g。
4.如权利要求1所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，步骤一中用于进行Rock-Eval热解分析的磨成粉末的B样品的量为：泥岩样品100mg，碳酸盐岩样品300mg，煤岩30mg。
5.如权利要求1所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，步骤一中将C样品制成光片的具体步骤为：将C样品粉碎成20-40目小颗粒，均匀混合后用502胶粘到一透明树脂模块上，通过打磨和抛光使得样品表面见不到任何划痕，即制成光片。
6.如权利要求5所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，所述打磨和抛光的具体步骤为：在磨抛机上，依次通过20-60目、800-1000目、1200-1500目和2000-2500目水砂纸将样品表面磨平；再在抛光布上，采用三氧化二铝抛光液进行抛光，抛光时间不小于15分钟，直至样品表面见不到任何划痕。
7.如权利要求1所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，步骤五中使用图像处理软件对次生有机质的相对百分比进行半定量统计时，每个样品统计50个以上区域，统计有机质颗粒数300个以上。
8.如权利要求1所述的烃源岩原始总有机碳含量的评价与计算方法，其特征在于，步骤七中所述的该地区该层位有未成熟的烃源岩样品是指该地区该层位烃源岩的成熟度Ro≤0.4。
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