CN113704989A9 - 一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法及装置，该方法包括：根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；根据氢指数以及热解分析测试数据确定目标区块泥页岩的原始氢指数；根据现今生烃潜力参数以及原始氢指数对目标区块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评价。本发明解决了以往泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价定量化进程不完善、地质理论不足的弊端，做到了预测有地质依据，可信度高；预测有先进技术，准确度高；预测有全新思路，创新性强；而且该方法仅利用泥页岩的总有机碳和热解测试数据，简单易行，可操作性强。

Description

一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法及装置

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，特别是涉及泥页岩含油性定量评价技术领域，具 体涉及一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法及装置。

背景技术

中国页岩油资源丰富，当前技术可采资源量约30～100亿吨(Zou et al.,2019；金 之钧等，2019；赵文智等，2020)，在2019年中国石油对外依存度高达71.06％的背 景下，页岩油是中国获取稳定油气产能的重要领域。在页岩油勘探与开发中，泥页岩 含油性的定量评价长期以来都是关注的重点科学问题，这直接关系到页岩油“甜点”优 选，决定了页岩油钻井的成功率。但是由于泥页岩本身具有极强的非均质性，使得含 油性的定量评价研究进展缓慢，成为了一个亟待解决的难题。针对泥页岩含油性评价 的研究，不同学者相继提出了不同的方法，从泥页岩含油性到其中不同赋存状态页岩 油的评价，都取得了很大进展。

例如，2012年，Jarvie.et al.(2012,2014)对北美Barnett、Antelope、Tuscaloosa 的tight shale oil systems，Monterey、Bakken、Pierre、Bazhenov的fractured shale oil systems以及Bakken、Eagle Ford、Niobrara的hybrid shale oil systems开展了研究，对 页岩油产层OSI值(热解可溶烃量S₁/TOC×100)进行了统计，发现OSI值大于100 HC/g TOC的页岩层段即具有工业产能，而低于该值时，页岩油勘探开发效果较差， 提出当OSI值低于100HC/g TOC时页岩油难以有效流动，称该现象为Oil Crossover Effect。认为可以用OSI值来评价泥页岩的含油性，OSI值越大，泥页岩的含油性就 越好。但该方法存在两个不足：①泥页岩的非均质性极强，当S₁和TOC值均很低时， 亦存在OSI＞100HC/g TOC的情况，因此在含油性评价时存在误判；②在页岩油探 井钻井取心过程中，获取的泥页岩岩心存在严重的轻烃散失(薛海涛等，2016)，会 导致计算的OSI值偏低；③对含油性的评价只是定性的对比，未实现定量表征。

2012年，卢双舫等(2012)对松辽盆地、海拉尔盆地、伊通盆地、渤海湾盆地等 陆相页岩的地球化学参数进行了统计分析，利用页岩含油量(S₁)与TOC之间关系 的“三分性”，将页岩油划分为分散、低效、富集资源，其中富集资源的含油性最好， 低效资源的含油性次之，分散资源的含油性最差。相较于只采用OSI值来评价泥页岩 含油性(Jarvie.et al.,2012,2014)，该方法还引入了S₁和TOC的绝对值，因此避免了 S₁和TOC值均很低，但OSI仍有可能大于100HC/g TOC的误判情况。但仍存在两 个不足：①未考虑页岩油探井钻井取心过程中岩心存在严重的轻烃散失(薛海涛等， 2016)；②对含油性的评价只是定性对比，未能定量表征。

后来众多学者通多对传统Rock-Eval法进行改进，以准备评价泥页岩的含油性 (Sanei et al.2015；Romero-Sarmiento et al.,2016；Maende et al.,2017；蒋启贵等，2016)。 比较有代表性的是蒋启贵等(2016)通过对不同温度段热释烃组分的热解色谱与二氯 甲烷萃取前后的热释烃进行对比分析，建立了泥页岩不同赋存状态原油的定量评价流 程。具体为：在200℃恒温1min测试S_1-1，然后以25℃/min升温至350℃，恒温1 min测试S_1-2，再以25℃/min升温至450℃，恒温1min测试S_2-1，最后再以25℃/min 升温至600℃，测试S_2-2。其中，S_1-1主要为轻油组分，S_1-2主要为轻中质油组分，S_{2- 1}主要为重烃、胶质沥青质组分，S_2-2主要是干酪根热解再生烃，S_1-1,S_1-2与S_2-1之和 表征页岩中总含油量。通过该方法可简便地定量评价页岩含油量。但需要注意的是， 由于所有经过实验室分析得到页岩含油性的方法，都不可避免地在样品保存和制备过 程中存在严重的轻烃损失问题(Espitaliéet al.,1997；Lafargue et al.,1998；Behar et al., 2001)，所以在用该方法定量评价页岩可动油时，需要对S₁进行轻烃校正。

Su et al.(2017)分析了泥页岩的OSI值、孔隙度(Φ)和渗透率(K)之间的关系， 发现OSI与Φ为明显正相关，而与(K/(Φ×100))^1/2为明显负相关，认为泥页岩含油性 与渗透率呈负相关，渗透率越大，泥页岩中的原油越容易运移排出，导致含油性降低， 并建立了泥页岩Pore Saturation Index(PSI)，PSI值越大，含油性越好。该方法存在 2点局限性：①页岩孔隙度和含油饱和度的测量精度受其他影响因素较大。如需对页 岩进行Dean Stark抽提，但在抽提过程中会导致部分干酪根溶解，进而导致页岩孔隙 度和含油饱和度测试值都偏高(Loucks et al.,2009；Modiea and Lapierre,2012)；②该 方法默认了渗透率与含油性高低呈负相关，但泥页岩为低孔、低渗储层，原油实际上 主要赋存于较大孔隙和裂缝中。因此，该指数反映的更多的是基质孔隙中滞留的原油。

钱门辉等(2017)采用不同极性溶剂的组合和不同的抽提方式对泥页岩中不同赋 存状态原油的含油性进行了评价。其中，块状样品采用弱极性溶剂抽提，抽提物主要 是游离态原油；块状样品经过压碎则是增加了人造裂缝(类似油气开发过程中的水力 压裂)，改善了可溶有机质的流动性，抽提物为游离态原油；页岩储集空间主要为纳 米级孔喉、微裂缝和微米级孔隙，纳米级孔喉孔径一般小于500nm，微米级孔隙可 以是几μm到几十μm不等，所以在样品粉碎至150目状态下(粒径约为95.9μm)， 页岩油微米级储集空间基本被破坏，极性溶剂很容易与页岩中吸附的原油接触，从而 “解析”被吸附的原油。干酪根吸附以芳香结构表面吸附为主，黏土矿物中伊利石和蒙 脱石混合后由于层间K⁺的吸附作用力较强，使得其对于可溶有机大分子具有更强的 吸附力，因而需要更强极性溶剂使得岩石矿物表面吸附的原油脱附。该方法可存在2 个局限：①岩心样品保存、样品制备过程中存在严重的轻烃损失问题(Espitaliéet al., 1997；Lafargue et al.,1998；Behar et al.,2001)；②该方法在分析过程中，既涉及到块状 和粉末状样品的制备，还需要对多种极性溶剂进行配比测试，分析过程复杂繁琐，且 成本昂贵，仅限于典型样品的研究。

Li et al.(2016)和李水福等(2019)提出用“自由烃差值法”来评价泥页岩含油性。 该方法首先将页岩划分为微小的生排烃单元，基于干酪根生烃原理，计算出每个生排 烃单元的原始生烃量，再减去相应单元的烃类现存量，获得各个生排烃单元的自由烃 差值(δS₁)，利用δS₁可评价页岩含油性。δS₁＜0时，表明泥页岩原始生烃量小于现 存自由烃量，存在外来烃的输入，属于开放型富油气单元(A型)；δS₁＞0，但δS₁不 大或接近于零时，表明原始生烃量与现存自由烃量相当，指示该类泥页岩与邻近泥页 岩的连通性较差，属于封闭型单元(B型)。B型包括两种情况：①泥页岩TOC高， 生油气量大，但由于与外界相对封闭，生成油气基本未向外排出，因此具有较高的含 油性，为封闭型富油单元(B₁型)；②泥页岩TOC低，生油气量小，在满足泥页岩吸 附之后，剩余油气量少，同时由于与外界连通性差，导致现存含油性低，为封闭型贫 油气单元(B₂型)。当δS₁值明显大于零时，表明泥页岩的原始生烃量明显大于现存 烃量，指示生成的油气主要向邻近层系排出。该类泥页岩的TOC含量高，生油气量 大，且微裂缝发育，与外界连通性较好，使得页岩生成的油气排出量大，导致含油性 好，属于开放型贫油气单元(C型)。从含油性来看，A型＞B₁型＞B₂型＞C型。该 方法存在2个局限性：①泥页岩岩心存在严重的轻烃损失问题，需要对轻烃进行校 正；②只对泥页岩的含油性进行了定性对比，未实现定量评价。

核磁共振(NMR)技术对页岩孔隙介质无破坏性，具有无侵入、无损的优点，且 只对孔隙介质中流体敏感，因此NMR技术在页岩油含油性评价的研究越来越多 (Williams et al.,1991)。Wang et al.(2018)和Li et al.(2018)采用NMR技术对湖 相泥页岩中的干酪根、含吸附油干酪根、不同含水状态下的粘土矿物、泥页岩、抽提 后泥页岩、饱和油和饱和水等状态下的T₁-T₂谱进行了分析，总结了各种含氢组分在 T₁-T₂谱的分布范围，Li et al.(2020)随后对T₁-T₂谱图进行了改进，这为利用二维 NMR技术精确地评价泥页岩含油性提供了可能。但该方法存在3个局限性：①在常 规储层应用效果较好，但由于泥页岩很致密，孔隙度及渗透率均低，不仅驱替/离心的 效果较实际偏小，且过高压力可能会导致页岩破裂，影响实验结果；②当泥页岩孔喉 小到一定程度之后，核磁参数的物理意义可能会有所改变；③该方法在分析测试过程 中，涉及到离心/驱替，还涉及到核磁共振实验，分析过程复杂，成本昂贵，仅限于典 型样品的研究。

另一方面，分子动力学模拟是近些年兴起的一种分子模拟方法，该方法主要依靠 牛顿力学模拟分子的运动轨迹，并通过对其不同状态所构成的系综进行统计平均计算 体系的结构和性质(Jorgensen et al.,1984；Plimpton,1995；Ambrose et al.,2012；王森 等，2015)。一些学者尝试采用该方法对泥页岩中原油的赋存开展了研究(王森等， 2015)，可对泥页岩的含油性评价提供一些借鉴。但目前该方法的应用非常局限，主 要原因有三点：①目前主要是用狭缝代替页岩储层的孔缝，难以充分考虑孔缝发育的 强非均质性；②该方法的准确性取决于力场模型的筛选，而不同物质适用的力场不尽 相同(Ambrose et al.,2012)；③目前国际上一般采用石墨烯代替有机质结构，采用6 层石墨烯作为有机质纳米缝的固体壁面，但仍远远无法反映干酪根的非均质性 (Harrison et al.,2014)。

以中国渤海湾盆地东濮凹陷古近系沙河街组泥页岩为研究目标，在考虑了轻烃散 失影响的基础上，Hu et al.(2021)分析了各种地质和地化因素(有机质丰度、类型、 热演化成熟度，矿物组成、孔隙体积、比表面积)与泥页岩可动油量之间的关系，最 终建立了可动油含量的定量评价模型。但这仅针对的是可动油，未考虑溶胀态和吸附 态的原油，因此不能对泥页岩含油性进行全方位的评价。

在上述理论和方法的指导下，泥页岩含油性评价已取得了长足进步。整体而言， 目前尚存在三方面问题：①对含油性的评价大多是定性对比，定量评价相对较少；② 所有经过实验室分析得到页岩含油性的方法，都不可避免地在样品保存和制备过程中 存在严重的轻烃损失问题，评价之前须开展轻烃恢复；③实际上，泥页岩既可以作为 油源岩，又可以作为储集层，从物质平衡原理的角度出发，泥页岩含油性只与两方面 因素直接相关：(A)作为烃源岩，泥页岩是否进入排烃门限，生成的油气排出了多少 (排烃量)；(B)作为储集层，泥页岩是否有外来烃的充注，外来充注了多少油气(外 来充注烃量)。

综上所述，目前还未有也亟需一种评价泥页岩排烃量和外来运移烃量的成熟方法。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方 法及装置，解决了以往定量化进程不完善、地质理论不足的弊端，做到了预测有地质 依据，可信度高。

第一方面，本发明提供一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法，包 括：

根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定所述目标 区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述目标区块泥页岩的原始氢 指数；

根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区块泥页岩的排出烃以 及外来充注烃量进行评价。

一实施例中，所述根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数 据确定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数，包括：

对所述热解分析测试数据进行轻烃校正；

根据所述总有机碳测试数据以及轻烃校正后的热解分析测试数据确定所述现今 生烃潜力参数。

一实施例中，所述根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述目标区块 泥页岩的原始氢指数，包括：

根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据划分所述目标区块泥页岩的有机质 类型；

根据所述有机质类型以及所述氢指数确定所述原始氢指数。

一实施例中，所述根据所述有机质类型以及所述氢指数确定所述原始氢指数，包 括：

基于所述有机质类型，建立所述目标区块泥页岩的不同类型干酪根的演化模型；

根据所述演化模型以及所述氢指数确定所述目标区块泥页岩的原始氢指数。

一实施例中，所述演化模型用于表征不同类型干酪根的氢指数与所述热解分析测 试数据之间的变化关系。

一实施例中，所述根据所述演化模型以及所述氢指数确定所述目标区块泥页岩的 原始氢指数，包括：

根据所述演化模型计算不同类型干酪根在不同热演化成熟度所对应的成烃转化 率；

根据所述成烃转化率以及所述氢指数确定所述原始氢指数。

第二方面，本发明提供一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价装置，该装置 包括：

氢指数确定模块，用于根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测 试数据确定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

原始氢指数确定模块，用于根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述 目标区块泥页岩的原始氢指数；

泥页岩评价模块，用于根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区 块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评价。

一实施例中，所述氢指数确定模块包括：

热解数据校正单元，用于对所述热解分析测试数据进行轻烃校正；

现今潜力参数确定单元，用于根据所述总有机碳测试数据以及轻烃校正后的热解 分析测试数据确定所述现今生烃潜力参数。

一实施例中，原始氢指数确定模块包括：

有机质类型划分单元，用于根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据划分所述 目标区块泥页岩的有机质类型；

原始氢指数确定单元，用于根据所述有机质类型以及所述氢指数确定所述原始氢 指数。

一实施例中，所述原始氢指数确定单元包括：

演化模型建立单元，用于基于所述有机质类型，建立所述目标区块泥页岩的不同 类型干酪根的演化模型；

原始氢指数确定第一子单元，用于根据所述演化模型以及所述氢指数确定所述目 标区块泥页岩的原始氢指数。

一实施例中，所述演化模型用于表征不同类型干酪根的氢指数与所述热解分析测 试数据之间的变化关系。

一实施例中，原始氢指数确定子第一单元包括：

成烃转化率计算单元，用于根据所述演化模型计算不同类型干酪根在不同热演化 成熟度所对应的成烃转化率；

原始氢指数确定第二子单元，用于根据所述成烃转化率以及所述氢指数确定所述 原始氢指数。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并 可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现泥页岩排出烃以及外来充注 烃量的评价方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该 计算机程序被处理器执行时实现泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法的步 骤。

从上述描述可知，本发明实施例提供的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方 法及装置，首先根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定 目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；接着，根据氢指数以及热解分析测 试数据确定目标区块泥页岩的原始氢指数；最后根据现今生烃潜力参数以及原始氢指 数对目标区块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评价。本发明从最直接的地质理 论出发，依据干酪根生烃动力学模型，采用IBM-SPSS数值模拟建立生烃演化模式， 恢复泥页岩的原始生烃潜力；依据轻烃恢复图版，校正实测的热解可溶烃量，计算现 今生烃潜力；基于物质平衡原理，对比原始生烃潜力和现今生烃潜力的差值，最终实 现泥页岩排出烃量和外来运移烃量的定量评价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法的流程 示意图；

图2为本发明的实施例中步骤100的流程示意图；

图3为本发明的实施例中步骤200的流程示意图；

图4为本发明的实施例中氢指数HI与最高热解峰温T_max划分有机质类型示意 图；

图5为本发明的实施例中步骤202的流程示意图；

图6为本发明的实施例中不同类型干酪根氢指数HI随最高热解峰温T_max的演化 模型；

图7为本发明的实施例中步骤2022的流程示意图；

图8为本发明的实施例中不同类型干酪根成烃转化率TR随最高热解峰温T_max的 演化模型；

图9为本发明的具体应用实例中泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法的 流程示意图；

图10为本发明的具体应用实例中不同类型干酪根泥页岩岩心的排出—运移充注 烃差值ΔQ随深度关系图；

图11为本发明的实施例中的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价装置的组成 示意图；

图12为本发明的实施例中的氢指数确定模块10的组成示意图；

图13为本发明的实施例中的原始氢指数确定模块20的组成示意图；

图14为本发明的实施例中的原始氢指数确定单元202的组成示意图；

图15为本发明的实施例中的原始氢指数确定子第一单元2022的组成示意图；

图16为本发明的实施例中的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实 施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域 普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程 序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件 方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序 代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等) 上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和 “具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步 骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元， 而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或 单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本发明的实施例提供一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法的具体实 施方式，参见图1，该方法具体包括如下内容：

步骤100：根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定 所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数。

优选地，总有机碳测试数据包括总有机碳含量；热解分析测试数据包括：热解可 溶烃量、热解烃量以及最高热解峰温。

另一方面，在步骤100之前，还需要对目标区块泥页岩的岩心进行总有机碳和热 解分析测试，以得到总有机碳测试数据以及热解分析测试数据。

步骤200：根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述目标区块泥页岩 的原始氢指数。

具体地，可以根据公式(1)计算原始氢指数：

HIo＝HI/(1-TR) (1)

其中，HI_o为原始氢指数，HI为氢指数，TR为不同热解峰温对应的成烃转化 率，％；

步骤300：根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区块泥页岩的 排出烃以及外来充注烃量进行评价。

具体地，步骤300基于物质平衡原理，利用泥页岩的含油性受自身排出烃量和外 来充注烃量的控制作用，定量评价泥页岩排出烃量和外来充注烃量。

从上述描述可知，本发明实施例提供的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方 法，在实施的过程中，辅之以典型常用的数值模拟技术，达到以地质理论为支撑，先 进的数学方法为手段，对泥页岩排出烃和外来充注烃量进行定量评价。本发明解决了 以往定量化进程不完善、地质理论不足的弊端，做到了预测有地质依据，可信度高； 预测有先进技术，准确度高；预测有全新思路，创新性强；而且该方法仅利用泥页岩 的总有机碳和热解测试数据，简单易行，可操作性强。具体地，该方法经实际应用验 证后，具有以下有益效果：(1)地质依据充分，可信度高；(2)技术特点鲜明，准确 度高；(3)思路完整清晰，创新行强；(4)资料简单易得，可操作性强。

一实施例中，参见图2，步骤100进一步包括：

步骤101：对所述热解分析测试数据进行轻烃校正；

具体地，根据泥页岩岩心的轻烃补偿校正图版，对热解分析测试数据进行轻烃校 正，以恢复泥页岩岩心的实际热解可溶烃量。

步骤102：根据所述总有机碳测试数据以及轻烃校正后的热解分析测试数据确定 所述现今生烃潜力参数。

依据总有机碳含量TOC、热解烃量S₂和经过轻烃校正之后的泥页岩岩心的热解 可溶烃量S_1C，计算泥页岩岩心的现今生烃潜力I_HGP，具体计算公式为：

I_HGP＝(S_1C+S₂)/TOC×100 (2)

一实施例中，参见图3，步骤200进一步包括：

步骤201：根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据划分所述目标区块泥页岩 的有机质类型；

参见图4，根据氢指数HI和最高热解峰温T_max，做出HI与T_max的散点图，基于 HI与T_max划分有机质类型图版，划分泥页岩岩心的有机质类型。

步骤202：根据所述有机质类型以及所述氢指数确定所述原始氢指数。

一实施例中，参见图5，步骤202进一步包括：

步骤2021：基于所述有机质类型，建立所述目标区块泥页岩的不同类型干酪根 的演化模型；

结合划分的有机质类型，依据干酪根生烃动力学的数据驱动模型进行数值模拟， 建立不同类型干酪根的HI随T_max的演化模型，如图6。建立的不同类型干酪根的演 化模型为：

步骤2022：根据所述演化模型以及所述氢指数确定所述目标区块泥页岩的原始 氢指数。

一实施例中，所述演化模型用于表征不同类型干酪根的氢指数与所述热解分析测 试数据之间的变化关系。

具体地，演化模型用于表征不同类型干酪根的HI随T_max的演化关系。

一实施例中，参见图7，步骤2022进一步包括：

步骤20221：根据所述演化模型计算不同类型干酪根在不同热演化成熟度所对应 的成烃转化率；

步骤20222：根据所述成烃转化率以及所述氢指数确定所述原始氢指数。

在步骤20221以及步骤20222中，依据建立的不同类型干酪根的HI随T_max的演 化模型，计算不同类型干酪根在不同热演化成熟度T_max对应的成烃转化率TR，如图 8。具体的计算公式为公式(7)：

TR＝[HI_o-HI_x]/HI_o (7)

其中，HI_o为泥页岩的原始氢指数，mg HC/g TOC；HI_x为HI随T_max的演化模型 中不同热解峰温T_max对应的模拟HI，mg HC/g TOC；TR为不同热解峰温对应的成烃 转化率，％；

接着，根据泥页岩岩心HI和不同热解峰温T_max对应TR，计算泥页岩岩心的原始 氢指数HI_o，具体计算公式为公式(1)。

本发明实施例所提供的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法，基于物质平 衡原理，依据泥页岩的含油性受自身排出烃量和外来充注烃量的控制作用，仅用少量 的几项容易获取的总有机碳和热解测试数据，就定量评价了泥页岩岩心的排出烃量和 外来充注烃量，突破了以往泥页岩排出烃量和外来充注烃量定量评价难的瓶颈问题， 更客观、更准确地评价了页岩油系统中泥页岩岩心的排出烃量和外来充注烃量，为泥 页岩含油性评价具有很大的指导意义。具体地，本发明实施例利用泥页岩岩心的总有 机碳含量TOC、热解可溶烃量S₁、热解烃量S₂、最高热解峰温T_max资料，划分有机 质类型，通过IBM-SPSS非线性拟合氢指数HI与最高热解峰温T_max的演化模型，基 于物质平衡原理，建立了泥页岩排出烃量和外来充注烃量的定量评价技术和方法。

综上，本发明解决了目前泥页岩含油性定量评价难的问题，尤其是泥页岩排出烃 量和外来充注烃量定量评价难的问题，更客观、更快捷、更可信地定量评价出泥页岩 的排出烃量和外来充注烃量，在油田页岩油资源勘探开发中取得很好的效果。

为进一步地说明本方案，本发明还以中国西部准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组 泥页岩岩心为例，提供泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法的具体应用实例， 参见图9，该具体应用实例具体包括如下内容。

步骤S1：通过总有机碳和热解分析测试，获得泥页岩岩心的总有机碳含量TOC、 热解可溶烃量S₁、热解烃量S₂、最高热解峰温T_max四项数据；

具体地，总有机碳含量TOC数据是研究区泥页岩岩心通过总有机碳测试获得的 TOC数据；热解可溶烃量S₁、热解烃量S₂、最高热解峰温T_max数据是泥页岩岩心通 过热解实验获得的可溶烃量、热解烃量、最高热解峰温数据；

本实施例选择的是中国西部准噶尔盆地玛湖凹陷二叠系风城组泥页岩岩心，通过 总有机碳和热解分析测试，获得泥页岩岩心的总有机碳含量TOC、热解可溶烃量S₁、 热解烃量S₂、最高热解峰温T_max资料，共取得了133个玛页1井风城组泥页岩岩心 样品，并对这些数据进行统计整理，计算泥页岩岩心的氢指数HI。具体地，氢指数 HI，是依据泥页岩岩心的实测TOC和S₂计算获得，具体的计算公式是：

HI＝S₂/TOC×100；

步骤S2：依据步骤S1中整理出的泥页岩岩心的HI和T_max，做出HI与T_max的散 点图，基于HI与T_max划分有机质类型图版，划分泥页岩岩心的有机质类型，如图4。

步骤S3：结合步骤S2中划分的有机质类型，依据干酪根生烃动力学的数据驱动 模型进行数值模拟，建立不同类型干酪根的HI随T_max的演化模型。

优选地，干酪根生烃动力学的数据驱动模型，为Chen and Jiang(2015)提出的 概念模型，具体公式为：

HI＝HI_o[1-exp{-(T_max/β)^θ}]+c

其中，HI_o为页岩原始氢指数，mg HC/g TOC；HI为氢指数，mg HC/g TOC；T_max 为最高热解峰温，℃；β和θ为干酪根生烃动力学相关的变量，无量纲；c为常数， 无量纲，其中β，θ和c均为通过热解数据进行非线性拟合得到；

如图6，建立的不同类型干酪根的演化模型为：

Ⅰ型干酪根为：

Ⅱ₁型干酪根为：

Ⅱ₂型干酪根为：

Ⅲ型干酪根为：

依据建立的不同类型干酪根的HI随T_max的演化模型，计算不同类型干酪根在不 同热演化成熟度T_max对应的成烃转化率TR，如图8。具体的计算公式为：

TR＝[HI_o-HI_x]/HI_o；

其中，HI_o为泥页岩的原始氢指数，mg HC/g TOC；HI_x为HI随T_max的演化模型 中不同热解峰温T_max对应的模拟HI，mg HC/g TOC；TR为不同热解峰温对应的成烃 转化率，％；

步骤S4：依据步骤S1中计算获得的泥页岩岩心HI和步骤S3中获得的不同热解 峰温T_max对应TR，计算泥页岩岩心的原始氢指数HI_o，具体计算公式为：

HIo＝HI/(1-TR)

S5：依据薛海涛等(2015)提出的泥页岩岩心的轻烃补偿校正图版，计算经过轻 烃校正之后的泥页岩岩心的热解可溶烃量S_1C；

依据步骤S1中整理得到的总有机碳含量TOC、热解烃量S₂和步骤S5中计算得 到的经过轻烃校正之后的泥页岩岩心的热解可溶烃量S_1C，计算泥页岩岩心的现今生 烃潜力I_HGP，具体计算公式为：

I_HGP＝(S_1C+S₂)/TOC×100

S6：依据步骤S4获得的泥页岩岩心的原始氢指数HI_o和步骤S5中获得的泥页岩 岩心的现今生烃潜力I_HGP，计算排出—运移充注烃差值ΔQ。

依据所有泥页岩岩心样品的HI_o和I_HGP，基于物质平衡原理，计算泥页岩岩心的 排出—运移充注烃差值ΔQ；如图10。具体计算公式为：

ΔQ＝HI_o-I_HGP；

ΔQ＜0指示泥页岩岩心存在外来运移烃的充注，绝对值为外来运移烃量的大小， 值越大指示运移烃量越多；

ΔQ＞0指示泥页岩岩心存在排烃作用，绝对值为排出烃量的大小，值越大指示排 烃量越多；

最终依据步骤S6计算的结果，实现了研究区泥页岩岩心排出烃量和外来充注烃 量的定量评价。

从上述描述可知，为了解决泥页岩排出烃量和外来运移烃量定量评价难的难题， 给泥页岩含油性评价提供重要技术支持，本发明利用泥页岩岩心的总有机碳含量TOC、 热解可溶烃量S₁、热解烃量S₂、最高热解峰温T_max资料，依据泥页岩的含油性受自 身排出烃量和外来充注烃量控制的规律，基于物质平衡原理，提出了一种评价泥页岩 排出烃量和外来充注烃量的一种方法，该方法包括：根据目标区块泥页岩的总有机碳 测试数据以及热解分析测试数据确定目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参 数；根据氢指数以及热解分析测试数据确定目标区块泥页岩的原始氢指数；根据现今 生烃潜力参数以及原始氢指数对目标区块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评 价。

综上所述，针对现今泥页岩含油性定量评价难的问题，尤其是泥页岩排出烃量和 外来充注烃量定量评价难的问题，基于物质平衡原理，本发明利用泥页岩的含油性受 自身排出烃量和外来充注烃量的控制作用，建立了相应的定量评价流程和方法，最终 定量评价了泥页岩排出烃量和外来充注烃量。对于页岩油系统含油性评价而言，从物 质平衡原理出发能更更客观、更便捷、更准确地评价泥页岩的排出烃量和外来充注烃 量，具有很广泛的适用性。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量 的评价装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法，如下面的实施例。由于泥页岩 排出烃以及外来充注烃量的评价装置解决问题的原理与泥页岩排出烃以及外来充注 烃量的评价方法相似，因此泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价装置的实施可以参 见泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法实施，重复之处不再赘述。以下所使用 的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施 例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是 可能并被构想的。

本发明的实施例提供一种能够实现泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法 的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价装置的具体实施方式，参见图11，泥页岩 排出烃以及外来充注烃量的评价装置具体包括如下内容：

氢指数确定模块10，用于根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分 析测试数据确定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

原始氢指数确定模块20，用于根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定 所述目标区块泥页岩的原始氢指数；

泥页岩评价模块30，用于根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目 标区块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评价。

一实施例中，参见图12，所述氢指数确定模块10包括：

热解数据校正单元101，用于对所述热解分析测试数据进行轻烃校正；

现今潜力参数确定单元102，用于根据所述总有机碳测试数据以及轻烃校正后的 热解分析测试数据确定所述现今生烃潜力参数。

一实施例中，参见图13，原始氢指数确定模块20包括：

有机质类型划分单元201，用于根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据划分 所述目标区块泥页岩的有机质类型；

原始氢指数确定单元202，用于根据所述有机质类型以及所述氢指数确定所述原 始氢指数。

一实施例中，参见图14，所述原始氢指数确定单元202包括：

演化模型建立单元2021，用于基于所述有机质类型，建立所述目标区块泥页岩 的不同类型干酪根的演化模型；

原始氢指数确定第一子单元2022，用于根据所述演化模型以及所述氢指数确定 所述目标区块泥页岩的原始氢指数。

一实施例中，所述演化模型用于表征不同类型干酪根的氢指数与所述热解分析测 试数据之间的变化关系。

一实施例中，参见图15，原始氢指数确定子第一单元2022包括：

成烃转化率计算单元20221，用于根据所述演化模型计算不同类型干酪根在不同 热演化成熟度所对应的成烃转化率；

原始氢指数确定第二子单元20222，用于根据所述成烃转化率以及所述氢指数确 定所述原始氢指数。

从上述描述可知，本发明实施例提供的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方 法，首先根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定目标区 块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；接着，根据氢指数以及热解分析测试数据 确定目标区块泥页岩的原始氢指数；最后根据现今生烃潜力参数以及原始氢指数对目 标区块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评价。本发明从最直接的地质理论出发， 依据干酪根生烃动力学模型，采用IBM-SPSS数值模拟建立生烃演化模式，恢复泥页 岩的原始生烃潜力；依据轻烃恢复图版，校正实测的热解可溶烃量，计算现今生烃潜 力；基于物质平衡原理，对比原始生烃潜力和现今生烃潜力的差值，最终实现泥页岩 排出烃量和外来运移烃量的定量评价。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的泥页岩排出烃以及外来充注烃 量的评价方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图16，电子设备具 体包括如下内容：

处理器(processor)1201、存储器(memory)1202、通信接口(Communications Interface)1203和总线1204；

其中，处理器1201、存储器1202、通信接口1203通过总线1204完成相互间的 通信；通信接口1203用于实现服务器端设备以及客户端设备等相关设备之间的信息 传输；

处理器1201用于调用存储器1202中的计算机程序，处理器执行计算机程序时实 现上述实施例中的泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法中的全部步骤，例如， 处理器执行计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确 定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

步骤200：根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述目标区块泥页 岩的原始氢指数；

步骤300：根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区块泥页岩 的排出烃以及外来充注烃量进行评价。

本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的泥页岩排出烃以及外来充注烃 量的评价方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有 计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的泥页岩排出烃以及外 来充注烃量的评价方法的全部步骤，例如，处理器执行计算机程序时实现下述步骤：

步骤100：根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确 定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

步骤200：根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述目标区块泥页 岩的原始氢指数；

步骤300：根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区块泥页岩 的排出烃以及外来充注烃量进行评价。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于 硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相 关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。 在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来 执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特 定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处 理也是可以的或者可能是有利的。

虽然本申请提供了如实施例或流程图的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性 的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤 执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行 时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或 者多线程处理的环境)。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施 本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可 以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实 施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现 时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统， 或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦 合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性， 机械或其它的形式。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完 全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、 可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被 认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部 件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软 件模块又可以是硬件部件内的结构。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、 网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/ 或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读 介质的示例。

本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述， 例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、 程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例， 在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在 分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介 质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部 分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于 系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参 见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些 实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述 的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且， 描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的 方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述 的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对 于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施 例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施 例的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法，其特征在于，包括：

根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定所述目标 区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述目标区块泥页岩的原始氢 指数；

根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区块泥页岩的排出烃以 及外来充注烃量进行评价。

2.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述根据目标区块泥页岩的 总有机碳测试数据以及热解分析测试数据确定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现 今生烃潜力参数，包括：

对所述热解分析测试数据进行轻烃校正；

根据所述总有机碳测试数据以及轻烃校正后的热解分析测试数据确定所述现今 生烃潜力参数。

3.根据权利要求1所述的评价方法，其特征在于，所述根据所述氢指数以及所 述热解分析测试数据确定所述目标区块泥页岩的原始氢指数，包括：

根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据划分所述目标区块泥页岩的有机质 类型；

根据所述有机质类型以及所述氢指数确定所述原始氢指数。

4.根据权利要求3所述的评价方法，其特征在于，所述根据所述有机质类型以 及所述氢指数确定所述原始氢指数，包括：

基于所述有机质类型，建立所述目标区块泥页岩的不同类型干酪根的演化模型；

根据所述演化模型以及所述氢指数确定所述目标区块泥页岩的原始氢指数。

5.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述演化模型用于表征不同 类型干酪根的氢指数与所述热解分析测试数据之间的变化关系。

6.根据权利要求4所述的评价方法，其特征在于，所述根据所述演化模型以及 所述氢指数确定所述目标区块泥页岩的原始氢指数，包括：

根据所述演化模型计算不同类型干酪根在不同热演化成熟度所对应的成烃转化 率；

根据所述成烃转化率以及所述氢指数确定所述原始氢指数。

7.一种泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价装置，其特征在于，包括：

氢指数确定模块，用于根据目标区块泥页岩的总有机碳测试数据以及热解分析测 试数据确定所述目标区块泥页岩的氢指数以及现今生烃潜力参数；

原始氢指数确定模块，用于根据所述氢指数以及所述热解分析测试数据确定所述 目标区块泥页岩的原始氢指数；

泥页岩评价模块，用于根据现今生烃潜力参数以及所述原始氢指数对所述目标区 块泥页岩的排出烃以及外来充注烃量进行评价。

8.根据权利要求7所述的评价装置，其特征在于，所述氢指数确定模块包括：

热解数据校正单元，用于对所述热解分析测试数据进行轻烃校正；

现今潜力参数确定单元，用于根据所述总有机碳测试数据以及轻烃校正后的热解 分析测试数据确定所述现今生烃潜力参数。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的 计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所 述泥页岩排出烃以及外来充注烃量的评价方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机 程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述泥页岩排出烃以及外来充注烃 量的评价方法的步骤。

Images