CN113407899B - 海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法 - Google Patents

海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于油气勘探技术领域，旨在解决在未熟低熟烃源岩缺乏区，现有技术无法准确定量评价高过成熟烃源岩排烃量的缺陷，具体涉及一种海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，该方法包括建立高过成熟烃源岩排烃演化剖面图；确定高过成熟烃源岩排烃临界条件，反演烃源岩原始生烃潜力，建立高过成熟烃源岩排烃模型；确定烃源岩排烃率和累积排烃量；计算高过成熟烃源岩排烃量。本发明提出的海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，建立的排烃模型不依赖未熟低熟样品、适应于高过成熟烃源岩评价，为深层油气资源潜力评价提供科学依据，为深层油气勘探提供有力的理论指导和技术支撑。

Description

海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法。
背景技术
烃源岩排烃研究是烃源岩成烃演化、油气资源潜力预测最重要的研究内容，是油气勘探决策最基本的问题之一。如何建立海相高过成熟烃源岩生排烃模型并计算其生排烃量，这是石油地质、地球化学界长期没有解决的难题，根本原因是海相高过成熟烃源岩成熟度普遍很高，缺乏未熟低熟烃源岩，无法重建烃源岩完整的生烃演化过程。
国内外学者尝试从两个方向突破：第一，用盆地浅层较新地层的低成熟海相烃源岩弥补高过成熟烃源岩研究地层低成熟烃源岩样品的缺乏，根据烃源岩总有机碳和生烃潜力的关系预测深层海相高过成熟烃源岩生排烃潜力的大小。第二，用其它盆地的低成熟海相烃源岩样品弥补高过成熟烃源岩研究区低成熟烃源岩样品的缺乏，基于生烃潜力法计算高过成熟烃源岩的生排烃量。当前业内解决该问题的思路聚焦在寻找低熟烃源岩样品，而在古老海相高过成熟烃源岩研究地层中缺乏低熟烃源岩是很普遍的现象，在中国下古生界海相地层中还没有发现过低熟烃源岩。使用同一个盆地浅层较新地层或者不同盆地的未熟低熟样品作为补充存在较大问题，不同盆地之间、相同盆地不同年代的沉积地层之间其沉积环境、有机相、有机质类型和有机质富集条件都有较大差异，而这是烃源岩成烃演化重要影响因素。烃源岩排烃特征认识不清，就难以从成因上科学地预测油气资源潜力，最终影响勘探战略科学决策。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术无法准确定量评价高过成熟烃源岩排烃量的缺陷，本发明提供了一种海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，该方法包括以下步骤：步骤S100，建立烃源岩排烃演化剖面图。
步骤S200，确定排烃临界条件，反演烃源岩原始生烃潜力，建立高过成熟烃源岩排烃模型。
步骤S300，确定烃源岩排烃率和累积排烃量。
步骤S400，计算烃源岩排烃量。
在一些优选实施例中，所述烃源岩排烃演化剖面图的建立方法包括：根据烃源岩热解实验计算生烃潜力指数和等效境质体反射率。
基于所述生烃潜力指数、所述等效境质体反射率建立烃源岩排烃演化剖面图。
所述生烃潜力指数为
Figure 26156DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 533361DEST_PATH_IMAGE002
分别为单位质量 烃源岩样品加热到300℃、300℃-600℃时获得的烃量，单位为mg HC/g；
Figure 605222DEST_PATH_IMAGE003
为单位质量 烃源岩中的总有机碳含量，单位为mg/g；所述等效境质体反射率为
Figure 514272DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 380597DEST_PATH_IMAGE005
；其中，
Figure 375098DEST_PATH_IMAGE006
为烃源岩热解实验最高热解峰温。
在一些优选实施例中，所述排烃临界条件的确定方法为：根据包裹体实验获得流体包裹体均一温度分布图。
基于所述流体包裹体均一温度分布图确定第一期包裹体均一温度主峰值。
根据典型井沉积埋藏史及热演化史图获取在所述第一期包裹体均一温度主峰值 时等温线上对应的最小值
Figure 719491DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 748627DEST_PATH_IMAGE007
为排烃临界条件对应的排烃临界成熟度
Figure 520274DEST_PATH_IMAGE008
。
在一些优选实施例中，所述烃源岩原始生烃潜力的反演方法为：根据所述烃源岩排烃演化剖面图获取生烃潜力指数包络线。
基于所述等效境质体反射率和所述生烃潜力指数包络线获取拟合关系式
Figure 766185DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 179849DEST_PATH_IMAGE010
+
Figure 797912DEST_PATH_IMAGE011
，其中，a、b、c、d均为常数。
基于所述拟合关系式和所述排烃临界成熟度，获取烃源岩原始生烃潜力
Figure 6040DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 975133DEST_PATH_IMAGE013
。
在一些优选实施例中，所述高过成熟烃源岩排烃模型的建立方法具体为：基于所述烃源岩排烃演化剖面图、所述烃源岩排烃临界条件、所述烃源岩原始生烃潜力以及MATLAB软件，建立高过成熟烃源岩排烃模型。
在一些优选实施例中，所述烃源岩排烃率和累积排烃量的确定方法具体为：基于 所述高过成熟烃源岩排烃模型，获取烃源岩排烃率
Figure 661329DEST_PATH_IMAGE014
和烃源岩累积排烃量
Figure 399478DEST_PATH_IMAGE015
。
Figure 778507DEST_PATH_IMAGE016
。
Figure 969317DEST_PATH_IMAGE017
。
在一些优选实施例中，所述烃源岩排烃量的计算方法具体为：根据不同热演化阶 段对应的排烃率、有机质丰度、烃源岩的厚度以及密度积分，获取烃源岩在不同热演化阶段 的排烃强度
Figure 459204DEST_PATH_IMAGE018
。
基于所述排烃强度获取各地质时期的排烃总量
Figure 317438DEST_PATH_IMAGE019
。
Figure 867368DEST_PATH_IMAGE020
。
Figure 46939DEST_PATH_IMAGE021
。
H为烃源岩的厚度；
Figure 74938DEST_PATH_IMAGE022
为烃源岩的密度；
Figure 787679DEST_PATH_IMAGE023
为烃源岩的分布面积；
Figure 508510DEST_PATH_IMAGE024
为烃源岩的 原始总有机碳含量。
在一些优选实施例中，
Figure 939492DEST_PATH_IMAGE025
。
Figure 771182DEST_PATH_IMAGE026
。
1）本发明公开的海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法可以建立不依赖未熟低熟样品的高过成熟烃源岩排烃新模型，为高过成熟烃源岩排烃特征研究提供可靠试验模型。
2）本发明形成了海相高过成熟烃源岩排烃量评价的新方法及流程，可更加科学地计算未熟低熟样品缺乏的古老海相地层烃源岩排烃量，为深层油气资源潜力评价提供科学依据。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
图1是本发明的一种具体实施例的流程图。
图2是本发明中的高过成熟烃源岩排烃概念模型图。
图3是四川盆地震旦系藻云岩烃源岩生烃潜力演化剖面。
图4是四川盆地震旦系白云岩流体包裹体均一温度分布柱状图。
图5是四川盆地磨溪8井沉积埋藏史及热演化史图。
图6是四川盆地震旦系高过成熟藻云岩烃源岩排烃模型。
图7是四川盆地震旦系藻云岩烃源岩侏罗纪排烃强度图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明提供了一种海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，该方法包括以下步骤： 步骤S100，建立烃源岩排烃演化剖面图，具体地，根据烃源岩热解实验计算生烃潜力指数和 等效境质体反射率；基于获取的生烃潜力指数、等效境质体反射率建立烃源岩排烃演化剖 面图；其中，生烃潜力指数为
Figure 72850DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 230162DEST_PATH_IMAGE002
分别为单位质量烃源岩 样品加热到300℃、300℃-600℃时获得的烃量，单位为mg HC/g；
Figure 882860DEST_PATH_IMAGE003
为单位质量烃源岩中 的总有机碳含量，单位mg/g；等效境质体反射率为
Figure 252661DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 674416DEST_PATH_IMAGE005
；其 中，
Figure 2629DEST_PATH_IMAGE006
为烃源岩热解实验最高热解峰温。
步骤S200，确定排烃临界条件，反演烃源岩原始生烃潜力，建立高过成熟烃源岩排 烃模型；具体地，排烃临界条件的确定方法为：根据灯影组包裹体实验获得流体包裹体均一 温度分布图；基于所述流体包裹体均一温度分布图确定第一期包裹体均一温度主峰值；根 据典型井沉积埋藏史及热演化史图获取灯影组在所述第一期包裹体均一温度主峰值时等 温线上对应的最小值
Figure 375579DEST_PATH_IMAGE007
；此值为
Figure 80230DEST_PATH_IMAGE008
，即为排烃临界条件对应的排烃临界成熟度。烃源 岩原始生烃潜力的反演方法为：根据烃源岩排烃演化剖面图获取生烃潜力指数包络线；基 于等效境质体反射率和生烃潜力指数包络线获取拟合关系式
Figure 356490DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 590026DEST_PATH_IMAGE010
+
Figure 951737DEST_PATH_IMAGE011
，其 中，a、b、c、d均为常数；基于拟合关系式和所述排烃临界成熟度，获取烃源岩原始生烃潜力
Figure 928920DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure 325266DEST_PATH_IMAGE013
。高过成熟烃源岩排烃模型的建立方法具体为：基于烃源岩排 烃演化剖面图、烃源岩排烃临界条件、烃源岩原始生烃潜力以及MATLAB软件，建立高过成熟 烃源岩排烃模型。
步骤S300，确定烃源岩排烃率和累积排烃量；具体地，基于高过成熟烃源岩排烃模 型，获取烃源岩排烃率
Figure 729703DEST_PATH_IMAGE014
和烃源岩累积排烃量
Figure 578710DEST_PATH_IMAGE015
；其中，
Figure 359584DEST_PATH_IMAGE027
。
步骤S400，计算烃源岩排烃量；具体地，根据不同热演化阶段对应的排烃率、有机 质丰度、烃源岩的厚度以及密度积分，获取烃源岩在不同热演化阶段的排烃强度
Figure 610437DEST_PATH_IMAGE018
；基于排 烃强度获取各地质时期的排烃总量
Figure 451354DEST_PATH_IMAGE028
。
其中，
Figure 289122DEST_PATH_IMAGE020
。
Figure 608108DEST_PATH_IMAGE021
。
H为烃源岩的厚度；
Figure 713468DEST_PATH_IMAGE029
为烃源岩的密度；
Figure 725286DEST_PATH_IMAGE030
为烃源岩的分布面积；
Figure 283306DEST_PATH_IMAGE031
为烃源岩的 原始总有机碳含量。
以下参照附图1至附图7并结合四川盆地的实施例进一步说明本发明。
四川盆地位于中国中部，盆地面积约19×104 km2，是中国主要的天然气产区之一。四川盆地是一个典型的叠合含油气盆地，经历了多旋回构造运动及多类型盆地的叠加改造，形成了多套生储盖组合，具有多层系含油气的特点。四川盆地震旦系至下三叠统为海相碳酸盐岩地层，本申请研究目的层位为震旦系上统灯影组，根据岩性和生物特征自上而下将灯影组划分为灯四(Z2d4)、灯三(Z2d3)、灯二(Z2d2)和灯一(Z2d1)四个岩性段。其中灯影组藻云岩四川盆地震旦系重要的烃源岩，主要分布在灯四(Z2d4)和灯二(Z2d2)段，埋深超过5000 m，烃源岩全部达到高-过成熟热演化阶段，厚度在300 m-1350 m，在四川盆地广泛分布。
本发明提出了一种深层海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，高过成熟烃源岩排 烃概念模型如图 2所示，包括以下步骤：建立四川盆地震旦系藻云岩烃源岩生烃潜力演化 剖面。根据四川盆地震旦系藻云岩烃源岩热解实验获得的参数，计算得到生烃潜力指数 “100×（S1+S2）/TOC”；根据热解参数
Figure 405983DEST_PATH_IMAGE006
，计算得到等效境质体反射率
Figure 631428DEST_PATH_IMAGE004
（即成熟度），绘 制“100×（S1+S2）/TOC”随
Figure 548568DEST_PATH_IMAGE004
的演化剖面图，即附图3所示的烃源岩排烃演化剖面。
确定四川盆地震旦系藻云岩烃源岩排烃临界条件，反演其原始生烃潜力，建立四川盆地震旦系藻云岩高过成熟烃源岩排烃模型。
首先通过镜下薄片分析和地质分析，四川盆地灯影组有三期包裹体形成，第一期 包裹体形成于白云岩晶粒中，通过灯影组包裹体实验分析获得如附图4所示的流体包裹体 均一温度分布图，基于该流体包裹体均一温度分布图确定第一期包裹体均一温度主峰值； 在本实施例中，确定第一期包裹体均一温度峰温在120 ℃ 和 130 ℃之间，为了定量表征， 取中间值125 ℃（即第一期包裹体均一温度主峰值），代表在这个古地温下烃源岩开始大量 排烃。结合四川盆地典型井磨溪8井沉积埋藏史及热演化史图（附图5），反演灯影组藻云岩 烃源岩排烃临界成熟度Roe，在该图上，灯影组125 ℃等温线上最小的
Figure 859464DEST_PATH_IMAGE004
即为灯影组藻云岩 烃源岩排烃临界成熟度，
Figure 785832DEST_PATH_IMAGE004
为0.92%，代表四川盆地震旦系藻云岩在
Figure 600204DEST_PATH_IMAGE004
为0.92%烃源岩开始 大量排烃，即排烃临界成熟度（
Figure 953825DEST_PATH_IMAGE008
）对应为
Figure 486437DEST_PATH_IMAGE008
=0.92%。
根据烃源岩排烃演化剖面图获取生烃潜力指数包络线；基于等效境质体反射率和 生烃潜力指数包络线获取两者的拟合关系式
Figure 449452DEST_PATH_IMAGE009
，在本实施中，
Figure 383910DEST_PATH_IMAGE032
+
Figure 908432DEST_PATH_IMAGE033
。
在烃源岩排烃演化剖面上，排烃临界成熟度（
Figure 928341DEST_PATH_IMAGE008
）处对应的生烃潜力即为烃源岩 原始生烃潜力。在本实施例中，四川盆地震旦系藻云岩对应的原始生烃潜力为756 mg HC/g TOC，即
Figure 196511DEST_PATH_IMAGE034
。
根据确定的排烃演化剖面、排烃临界条件以及原始生烃潜力，建立四川盆地震旦系高过成熟藻云岩烃源岩排烃模型（详见附图6）。该模型上，烃源岩排烃临界条件处对应于原始生烃潜力，烃源岩的生烃潜力指数随着热成熟度的增加而减小。
进一步地，根据建立的四川盆地震旦系藻云岩烃源岩排烃模型，确定藻云岩排烃 率
Figure 985475DEST_PATH_IMAGE014
和累积排烃量
Figure 680899DEST_PATH_IMAGE015
，其中，
Figure 188104DEST_PATH_IMAGE014
为烃源岩在某一热演化程度时单位TOC的排烃量；
Figure 994386DEST_PATH_IMAGE015
为 烃源岩每克有机碳累计排出的烃。
进一步地，
Figure 903436DEST_PATH_IMAGE035
。
其中，
Figure 769761DEST_PATH_IMAGE017
。
进一步地，计算四川盆地震旦系藻云岩烃源岩排烃量。以计算侏罗纪四川盆地震 旦系藻云岩烃源岩排烃量为例，首先计算侏罗纪时期震旦系藻云岩烃源岩排烃强度
Figure 498682DEST_PATH_IMAGE018
，通 过侏罗纪时期震旦系藻云岩的排烃率、有机质丰度、烃源岩的厚度以及密度积分求得，附图 7为侏罗纪四川盆地震旦系藻云岩烃源岩排烃强度图，排烃中心最高超过1600×104 t/km2； 对侏罗纪时期震旦系藻云岩烃源岩排烃强度
Figure 875699DEST_PATH_IMAGE018
进行面积积分，即可获得侏罗纪时期震旦系 藻云岩的排烃总量
Figure 639256DEST_PATH_IMAGE028
。
其中，
Figure 410903DEST_PATH_IMAGE020
。
Figure 892700DEST_PATH_IMAGE021
。
Figure 306364DEST_PATH_IMAGE036
。
Figure 924427DEST_PATH_IMAGE026
。
经过计算得到四川盆地震旦系藻云岩侏罗纪排烃总量
Figure 866975DEST_PATH_IMAGE019
为3958.4 × 108 t 油 当量。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤S100，建立高过成熟烃源岩排烃演化剖面图；所述烃源岩排烃演化剖面图的建立方法包括：根据烃源岩热解实验计算生烃潜力指数和等效境质体反射率；基于所述生烃潜力指数、所述等效境质体反射率建立烃源岩排烃演化剖面图；所述生烃潜力指数为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；其中，
Figure 722252DEST_PATH_IMAGE002
分别为单位质量烃源岩样品加热到300℃、300℃-600℃时获得的烃量，单位为mg HC/g；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为单位质量烃源岩中的总有机碳含量，单位为mg/g；所述等效境质体反射率为
Figure 95464DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；其中，
Figure 693936DEST_PATH_IMAGE006
为烃源岩热解实验最高热解峰温；
步骤S200，确定高过成熟烃源岩排烃临界条件，反演烃源岩原始生烃潜力，建立高过成熟烃源岩排烃模型；所述排烃临界条件的确定方法为：根据包裹体实验获得流体包裹体均一温度分布图；基于所述流体包裹体均一温度分布图确定第一期包裹体均一温度主峰值；根据典型井沉积埋藏史及热演化史图获取在所述第一期包裹体均一温度主峰值时等温线上对应的最小值
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
Figure 101783DEST_PATH_IMAGE007
为排烃临界条件对应的排烃临界成熟度
Figure 658666DEST_PATH_IMAGE008
；
所述烃源岩原始生烃潜力的反演方法为：根据所述烃源岩排烃演化剖面图获取生烃潜力指数包络线；基于所述等效境质体反射率和所述生烃潜力指数包络线获取拟合关系式
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 253596DEST_PATH_IMAGE010
+
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，其中，a、b、c、d均为常数；
基于所述拟合关系式和所述排烃临界成熟度，获取烃源岩原始生烃潜力
Figure 921338DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
；
步骤S300，确定高过成熟烃源岩排烃率和累积排烃量；
步骤S400，计算高过成熟烃源岩排烃量。
2.根据权利要求1所述的海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，其特征在于，所述高过成熟烃源岩排烃模型的建立方法具体为：基于所述烃源岩排烃演化剖面图、所述烃源岩排烃临界条件、所述烃源岩原始生烃潜力以及MATLAB软件，建立高过成熟烃源岩排烃模型。
3.根据权利要求2所述的海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，其特征在于，所述烃源岩排烃率和累积排烃量的确定方法具体为：基于所述高过成熟烃源岩排烃模型，获取烃源岩排烃率
Figure 183692DEST_PATH_IMAGE014
和烃源岩累积排烃量
Figure DEST_PATH_IMAGE015
；
Figure 645897DEST_PATH_IMAGE016
；
Figure DEST_PATH_IMAGE017
。
4.根据权利要求3所述的海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，其特征在于，所述烃源岩排烃量的计算方法具体为：根据不同热演化阶段对应的排烃率、有机质丰度、烃源岩的厚度以及密度积分，获取烃源岩在不同热演化阶段的排烃强度
Figure 728123DEST_PATH_IMAGE018
；
基于所述排烃强度获取各地质时期的排烃总量
Figure DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure 58610DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
；
H为烃源岩的厚度；
Figure 50837DEST_PATH_IMAGE022
为烃源岩的密度；
Figure DEST_PATH_IMAGE023
为烃源岩的分布面积；
Figure 74156DEST_PATH_IMAGE024
为烃源岩的原始总有机碳含量。
5.根据权利要求4所述的海相高过成熟烃源岩排烃量评价方法，其特征在于，
Figure DEST_PATH_IMAGE025
；
Figure 784623DEST_PATH_IMAGE026
。
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