CN114280090B - 一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法 - Google Patents
一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114280090B CN114280090B CN202111393682.3A CN202111393682A CN114280090B CN 114280090 B CN114280090 B CN 114280090B CN 202111393682 A CN202111393682 A CN 202111393682A CN 114280090 B CN114280090 B CN 114280090B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shale
- hydrocarbon
- kerogen
- sample
- toc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 131
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 128
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 239000003079 shale oil Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 48
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 40
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 16
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001748 carbonate mineral Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000002734 clay mineral Substances 0.000 claims description 7
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 210000003879 microtubule-organizing center Anatomy 0.000 claims description 5
- 102000018997 Growth Hormone Human genes 0.000 claims description 4
- 108010051696 Growth Hormone Proteins 0.000 claims description 4
- 239000000122 growth hormone Substances 0.000 claims description 4
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 4
- 229910017488 Cu K Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017541 Cu-K Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 31
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 15
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 10
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011234 economic evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000015076 Shorea robusta Nutrition 0.000 description 1
- 244000166071 Shorea robusta Species 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052925 anhydrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000010446 mirabilite Substances 0.000 description 1
- 239000006870 ms-medium Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明提供了一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,包括获取页岩地层的页岩岩心样品,分别进行岩石热解分析和X射线衍射分析;获取有机地球化学参数;确定页岩岩心样品的有机质成熟度、干酪根类型和有机质丰度;采用X射线衍射分析获取矿物种类;根据矿物种类确定岩相和盐度;根据干酪根类型、有机质丰度、岩相和盐度,划分页岩单元;求取排烃效率;根据岩石热解分析所得的TOC和S1参数以及计算取得的排烃效率,绘制随深度变化的地球化学剖面图;预测页岩油富集段。将陆相页岩划分为多种页岩单元,实现对陆相页岩精细地表征,利用所提出的公式对排烃效率进行求取,利用TOC、S1及HEE随深度变化的地球化学剖面实现对页岩油富集段的预测。
Description
技术领域
本发明涉及非常规页岩油勘探开发技术领域,尤其涉及一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法。
背景技术
页岩油是我国油气增储上产的重大接替领域,其有效开发对于保障国家能源安全具有重大意义。页岩油是指赋存在作为源岩的泥页岩层系中的石油资源,其特点是源岩与储层同层。因此,页岩油的富集程度取决于其排烃效率,若页岩生成的烃类被大量排出,则其含油性往往较差。反之,若页岩生成的烃类大部分滞留在其内部,则使得页岩油较为富集,从而具有较好的含油性。因此,页岩的排烃效率影响着油气的富集程度,是研究页岩油富集机理的一个关键地质参数。
排烃效率被定义为排烃量与生烃量的比值,其受多种因素的影响,包括有机质类型、有机质丰度、沉积环境(如淡水湖与盐湖中沉积的页岩存在很大差异)以及矿物的催化作用等。因此,页岩的排烃效率是油气勘探过程中最复杂的问题之一。前人对排烃效率的研究多是基于实验室热模拟,然而其成本高昂,不易操作,且需要专门的针对样品设计实验,并且很难将实验过程中设定的条件与地质条件进行对应,从而导致一些热模拟实验结果受到质疑。此外,还有一些利用经验系数进行赋值的方法,但是由于不同盆地的地质条件不尽相同,又或者尽管是同一盆地的同一套地层,其内部也存在极强的非均质性。因此,这些因素都会造成排烃效率求取的不确定性。更有甚者,会出现排烃效率小于0或大于1的明显错误。此外,由于页岩,尤其是陆相页岩,往往具有强的非均质性,因此,如何对陆相页岩类型进行合理且精细地划分一直困扰着勘探人员。
发明内容
本发明提供了一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,以解决现有技术存在的对陆相页岩类型划分不合理、排烃效率求取不确定所导致的页岩油富集程度无法精确判断的问题。
为解决上述问题,本发明提供一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
S10:获取页岩地层的页岩岩心样品,分别进行岩石热解分析和X射线衍射分析;
S20:采用岩石热解分析测量方法获取所述页岩地层的有机地球化学参数,其中:
所述有机地球化学参数包括最高热解峰温Tmax、蒸发烃类S1、裂解烃类S2、氢指数HI和总有机碳TOC;
S30:根据所述有机地球化学参数,确定所述页岩岩心样品的有机质成熟度、干酪根类型和有机质丰度,其中:
根据所述最高热解峰温Tmax,将所述页岩岩心样品的有机质成熟度划分为未成熟样品与低熟-成熟样品;
根据所述最高热解峰温Tmax与氢指数HI图版,将所述页岩岩心样品的干酪根类型划分为Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型;
根据所述总有机碳TOC参数,将所述页岩岩心样品的有机质丰度划分为低有机质丰度LTOC、中等有机质丰度MTOC和高有机质丰度HTOC;
S40:采用X射线衍射分析获取矿物种类,其中:
所述矿物种类包括黏土矿物、硅质矿物、碳酸盐矿物、盐类矿物;
S50:根据所述矿物种类确定岩相和盐度,其中:
根据所述黏土矿物、所述硅质矿物和所述碳酸盐矿物的含量,将所述页岩岩心样品的岩相划分为泥质页岩CM、灰质页岩C、硅质页岩S及混合质页岩M;
根据所述盐类矿物含量,将所述页岩岩心样品的盐度划分为低盐度LS、中等盐度MS及高盐度HS;
S60:根据所述干酪根类型、所述有机质丰度、所述岩相和所述盐度,划分页岩单元;其中,
S70:求取排烃效率;
其中,所述求取排烃效率具体包括:
S71:将所述页岩岩心样品中的干酪根划分为活性干酪根和惰性干酪根;其中,
所述活性干酪根在充分的热演化条件下可以转化为烃类;
所述惰性干酪根无法生烃,且在整个热演化过程中保持不变;
S72:根据所述未成熟样品的值来表征原始的活性干酪根含量、使用单位质量总有机碳TOC中的活性干酪根的转化率定义干酪根转化率、利用活性干酪根中碳含量的变化来衡量活性干酪根的变化,可以得出修正的干酪根转化率公式:
由排烃效率=排出烃量/生成烃量,可以得出:
将式(1)带入式(6)即可求取排烃效率;
其中,KCR为干酪根转化率,单位为%;HGPim为未成熟样品的生烃潜力指数,单位为mg/g TOC;POC为烃类中的含碳比例;HIm为低熟-成熟样品的氢指数,单位为mg/g TOC;TOCim为未成熟样品中的总有机碳含量,单位为%;为未成熟样品中的热解烃类含量,单位为mg/g rock;为未成熟样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;TOCm为低熟-成熟样品中的总有机碳含量,单位为%;为低熟-成熟样品中的热解烃类含量,单位为mg/g rock;为低熟-成熟样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;为初始状态时岩石样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;HEE为排烃效率,单位为%;S80:根据岩石热解分析所得的TOC和S1参数以及计算取得的排烃效率,绘制随深度变化的地球化学剖面图;
S90:根据所述地球化学剖面图,预测页岩油富集段。
可选地,所述X射线衍射分析具体包括如下步骤:
S11:将所述页岩岩心样品在第一设定温度T1下烘干第一设定时间t1,然后用玛璃研钵研磨至200目;
S12:用X射线衍射仪进行矿物X射线衍射分析,在第一设定条件下用Cu-Kα辐射;
S13:利用计算机软件定量分析所述页岩岩心样品中的矿物含量。
可选地,所述岩石热解分析具体包括如下步骤:
S14:将所述页岩岩心样品粉碎,称取一定量的粉末状样品,置于岩石热解分析仪器的热解炉中;
S15:在第二设定温度T2下,恒温加热第二设定时间t2,测量蒸发烃类S1;
S16:以一定的速率n程序加热至第三设定温度T3,测量裂解烃类S2;
S17:测量裂解烃类S2在最高点时所对应的最高热解峰温Tmax。
可选地,根据所述最高热解峰温Tmax与氢指数HI图版将页岩岩心样品的干酪根类型的Ⅱ型进一步划分为Ⅱ1型和Ⅱ2型。
可选地,所述第一设定温度T1的取值范围为55-65℃
可选地,所述第一设定时间t1的取值范围为22-25小时。
可选地,所述第一设定条件为电压40KV、电流25mA。
可选地,所述第二设定温度T2的取值范围为296-304℃,所述第三设定温度T3的取值范围为646-654℃。
可选地,所述第二设定时间t2的取值范围为2.9-3.1分钟,所述速率n的取值范围为24-26℃/min。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果,具体体现在以下方面:
本发明利用岩石热解分析和X射线衍射分析中获得的各项参数,首先,将具有强非均质性的陆相页岩划分为多种页岩单元,从而实现了对陆相页岩精细地表征;继而利用所提出的公式对排烃效率进行了求取;最后,利用TOC、S1及HEE随深度变化的地球化学剖面实现了对页岩油富集段的预测。由于岩石热解分析和X射线衍射分析所固有的快速、准确且低廉等优点,使得该方法成为一种方便、快捷且经济的评估手段。尤其是对于那些在传统烃源岩评价中已经产生大量有机地球化学及矿物学数据的页岩,甚至不需要专门的设计实验。
附图说明
图1为本发明实施例中陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法的流程示意图;
图2为本发明实施例中X射线衍射分析方法的流程示意图;
图3为本发明实施例中岩石热解分析测量方法的流程示意图;
图4为本发明实施例中最高热解峰温与氢指数的交汇图图版;
图5为本发明实施例中总有机碳TOC含量分布频率直方图;
图6为本发明实施例中盐类矿物含量分布频率直方图;
图7为本发明实施例中岩相划分三角图版;
图8为本发明实施例中某井页岩地球化学剖面;
图9为本发明实施例中所测样品的页岩单元划分结果图。
附图标记说明:
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1-9所示,本发明的实施例提供一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,包括如下步骤:
S10:获取页岩地层的页岩岩心样品,分别进行岩石热解分析和X射线衍射分析;
值得注意的是,本实施例中所采用的页岩地层的页岩岩心样品,是具有强非均质性的陆相页岩,不同于海相页岩。
S20:采用岩石热解分析测量方法获取所述页岩地层的有机地球化学参数,其中所述有机地球化学参数包括最高热解峰温Tmax、蒸发烃类S1、裂解烃类S2、氢指数HI和总有机碳TOC;
本发明实施例中,在岩石热解分析测量(Rock-Eval/TOC)方法中,S1具体指页岩岩心样品在300℃在等温加热3分钟蒸发出的烃类,S2具体指在一定速率下加热至650℃测得的裂解烃类,本实施例是以25℃/min的速度持续升温,Tmax是在S2峰的最高点对应的温度。HI具体指的是氢指数,其计算方式为:HI=S2/TOC×100,其中,TOC具体指的是页岩岩石中的总有机碳含量。
S30:根据所述有机地球化学参数,确定所述页岩岩心样品的有机质成熟度、干酪根类型和有机质丰度,其中:
如图4所示,根据所述最高热解峰温Tmax,将所述页岩岩心样品的有机质成熟度划分为未成熟样品与低熟-成熟样品。
如图4所示,根据所述最高热解峰温Tmax与氢指数HI图版(HI=S2/TOC×100),将所述页岩岩心样品的干酪根类型划分为Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型。
如图5所示,根据所述总有机碳TOC参数,将所述页岩岩心样品的有机质丰度划分为低有机质丰度LTOC、中等有机质丰度MTOC和高有机质丰度HTOC;其中,将0<TOC<0.6%的样品划为低有机质丰度LTOC样品;将0.6%≤TOC<1.0%的样品划为中等有机质丰度MTOC样品;将1.0%≤TOC的样品划为高有机质丰度HTOC样品。
S40:采用X射线衍射分析获取矿物种类,其中,所述矿物种类包括黏土矿物、硅质矿物、碳酸盐矿物、盐类矿物;其中,在陆相沉积物中硅质矿物主要为石英和长石,盐类矿物则主要包含石膏、硬石膏、钙芒硝和石盐。
S50:根据所述矿物种类确定岩相和盐度。
如图7所示,根据所述黏土矿物、所述硅质矿物和所述碳酸盐矿物的含量,将所述页岩岩心样品的岩相划分为泥质页岩CM、灰质页岩C、硅质页岩S及混合质页岩M。
如图6所示,根据所述盐类矿物含量,将所述页岩岩心样品的盐度划分为划分为低盐度LS、中等盐度MS及高盐度HS;其中,将0<盐类矿物含量<1%的样品划为低盐度LS样品;将1%≤盐类矿物含量<2.0%的样品划为中等盐度MS样品;将2%≤盐类矿物含量的样品划为高盐度HS样品。
S60:根据所述干酪根类型、所述有机质丰度、所述岩相和所述盐度,划分页岩单元;其中,
根据所述最高热解峰温Tmax与氢指数HI图版将页岩岩心样品的干酪根类型的Ⅱ型进一步划分为Ⅱ1型和Ⅱ2型。所以页岩单元表达式为:
采用该方法最多可将页岩样品划分为144种页岩单元。
本发明利用影响页岩生排烃的有机和无机因素相结合的方法将陆相页岩精细地划分为不同的页岩单元。在特定的地质背景下(即同一盆地或坳陷),某种页岩单元即为某种特定环境下的产物,因而,它们具有相同或近似的热演化路径。
S70:求取排烃效率。其中,所述求取排烃效率具体包括:
S71:将所述页岩岩心样品中的干酪根划分为活性干酪根和惰性干酪根;其中,所述活性干酪根在充分的热演化条件下可以转化为烃类;所述惰性干酪根无法生烃,且在整个热演化过程中保持不变。
干酪根是生烃母质的基本产出形式,烃源岩的生烃效率由其干酪根动力学决定,通常用干酪根转化率KCR来衡量干酪根的热分解或转化程度。
S72:根据所述未成熟样品的值来表征原始的活性干酪根含量、使用单位质量总有机碳TOC中的活性干酪根的转化率定义干酪根转化率、利用活性干酪根中碳含量的变化来衡量活性干酪根的变化,可以得出修正的干酪根转化率公式:
由排烃效率=排出烃量/生成烃量,可以得出:
将式(1)带入式(6)即可求取排烃效率;
其中,KCR为干酪根转化率,单位为%;HGPim为未成熟样品的生烃潜力指数,单位为mg/g TOC;POC为烃类中的含碳比例;HIm为低熟-成熟样品的氢指数,单位为mg/g TOC;TOCim为未成熟样品中的总有机碳含量,单位为%;为未成熟样品中的热解烃类含量,单位为mg/g rock;为未成熟样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;TOCm为低熟-成熟样品中的总有机碳含量,单位为%;为低熟-成熟样品中的热解烃类含量,单位为mg/g rock;为低熟-成熟样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;为初始状态时岩石样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;HEE为排烃效率,单位为%。
在本实施例中,根据所述未成熟样品的S1+S2值来表征原始的活性干酪根含量,而现有技术则普遍利用热解参数S2来代表干酪根中的可转化部分,然而,绝对的未成熟样品即干酪根完全没有发生转化的样品,又或者说热解分析中没有S1峰出现的样品几乎是不存在的。因此,不能简单地利用S2来代替原始的活性干酪根含量。
同时,由于测试过程中无法避免的称重误差,即使是同一块样品,其样品重量的差异也会导致实验获取的热解参数的不同,因此,本发明使用单位质量总有机碳TOC中的活性干酪根的转化率定义干酪根转化率。此外,由于干酪根生烃实际上是一个加氢去氧的化学过程,该过程势必会与有机质体系外的无机体系进行交换反应,如水等。因此,依据烃的生成量定义转化率显然不符合质量守恒的原则,导致计算结果存在一定的误差。对此,本发明利用活性干酪根中碳含量的变化来衡量活性干酪根的变化。故得出公式(1)为修正后的干酪根转化率公式。
上述排烃效率计算公式中,HGP=(S1+S2)×100/TOC;POC为烃类中的含碳比例,目的在于将烃含量换算为碳含量,在本发明中所取值是通过大量实验所得的0.8333。
S80:根据岩石热解分析所得的TOC和S1参数以及计算取得的排烃效率,绘制随深度变化的地球化学剖面图;
S90:根据所述地球化学剖面图,预测页岩油富集段。
行业内,页岩的含油性取决于其中的残留烃量,如果页岩生成的烃类被大量排出则该页岩含油性较差。将上述岩石热解分析所得的TOC和S1参数以及计算取得的排烃效率HEE绘制成随深度变化的剖面图。可以预测的是,随着HEE的增加,页岩中生成的烃类被大量排出,那么残留在页岩内部的烃类则会减少,反之亦然。然而,需要指出的是,HEE低的页岩也有可能是其本身TOC含量低,自身生烃能力较弱造成的。所以,在HEE低的页岩中,页岩油也不一定富集,还需结合TOC值进行判断。总之,页岩油通常富集在HEE较低以及TOC较高的页岩段中,具体参照图8所示。
本发明利用岩石热解分析和X射线衍射分析中获得的各项参数,首先,将具有强非均质性的陆相页岩划分为多种页岩单元,从而实现了对陆相页岩的精细表征。继而,利用所提出的公式对排烃效率进行了求取。最后,利用TOC、S1及HEE随深度变化的地球化学剖面实现了对页岩油富集段的预测。由于岩石热解分析和X射线衍射分析所固有的快速、准确且低廉等优点,使得该方法成为一种方便、快捷且经济的评估手段。尤其是对于那些在传统烃源岩评价中已经产生大量有机地球化学及矿物学数据的页岩,甚至不需要专门的设计实验。
具体地,结合图2所示,所述X射线衍射分析(XDR)具体包括如下步骤:
S11:将所述页岩岩心样品在第一设定温度T1下烘干第一设定时间t1,然后用玛璃研钵研磨至200目;
具体地,所述第一设定温度T1的取值范围为55-65℃,所述第一设定时间t1的取值范围为22-25小时。本实施例采用的第一设定温度T1为60℃,第一设定时间t1为24小时。
S12:用X射线衍射仪进行矿物X射线衍射分析,在第一设定条件下用Cu-Kα辐射;
在本实施例中,所述第一设定条件为电压40KV、电流25mA。
S13:利用计算机软件定量分析所述页岩岩心样品中的矿物含量。
具体地,结合图3所示,所述岩石热解分析应用的是Rock-Eval 6仪器的热解炉,所述岩石热解分析具体包括如下步骤:
S14:将所述页岩岩心样品粉碎,称取一定量的粉末状样品,置于岩石热解分析仪器的热解炉中;
S15:在第二设定温度T2下,恒温加热第二设定时间t2,测量蒸发烃类S1;
具体地,所述第二设定温度T2的取值范围为296-304℃,所述第二设定时间t2的取值范围为2.9-3.1分钟,本实施例采用的第二设定温度T2为300℃,第二设定时间t2为3分钟。
S16:以一定的速率n程序加热至第三设定温度T3,测量裂解烃类S2;
具体地,所述第三设定温度T3的取值范围为646-654℃,所述速率n的取值范围为24-26℃/min。本实施例采用的第三设定温度T3为650℃,速率n为25℃/min。
S17:测量裂解烃类S2在最高点时所对应的最高热解峰温Tmax。
其中,在总有机碳TOC的分析中,首先将粉末状样品在60±5℃条件下用稀盐酸(1:9的HCl:水)处理2h以上,以去除碳酸盐。之后将处理过的样品用蒸馏水洗至中性并烘干。将样品置于LECO SC-632燃烧炉中燃烧,工作温度为1350℃,确保样品中的碳完全氧化成二氧化碳后,用红外线探测器测定二氧化碳浓度从而计算总有机碳TOC含量。
岩石热解(Rock-Eval/TOC)及X射线衍射(XRD)分析是都具有所固有的快速、准确且低廉等优点,已广泛应用于油气勘探领域,其仅使用少量样品便可得到多种有机地球化学参数如S1、S2、Tmax和HI等以及矿物的定量分析结果。本发明采用Rock-Eval/TOC及XRD分析中获取的各项参数,首先对具有强非均质性的陆相页岩类型进行了精细地划分,之后基于本发明所提出的公式计算页岩的排烃效率,进一步的,对页岩油富集段进行预测。与以往的方法相比,该方法关注到了陆相页岩内部高度的非均质性,并从控制页岩生排烃的有机因素+无机因素的角度精细地划分陆相页岩的类型。同时,还考虑到未成熟页岩中蒸发烃类的存在。由于该方法使用的实验测试所固有的优点,使得该方法成为一种方便、快捷且经济的评估手段。而且,本发明中所有参数都是基于自然样品测试取得,不需要对地下地质条件进行恢复,也无需专门设计模拟实验,因而,同样适用于大范围的,如盆地级别的分析及预测。
本发明在江汉盆地新沟-陈沱口地区新沟嘴组页岩中获得了成功的应用。首先,Rock-Eval/TOC分析得到页岩样品的Tmax分布在402℃~447℃之间,以Tmax<435℃及≥435°为将样品划分为未成熟样品以及低熟-成熟样品。之后,利用Tmax-HI图版(HI=S2/TOC×100)将有机质类型划分为I型、II1型、II2型及III型(图4)。同时,利用TOC参数,将0<TOC<0.6%的样品划为低有机质丰度LTOC样品;将0.6%≤TOC<1.0%的样品划为中等有机质丰度MTOC样品;将1.0%≤TOC的样品划为高有机质丰度HTOC样品(图5)。利用盐类矿物含量,分别依据0<盐类矿物含量<1%;1%≤盐类矿物含量<2.0%;2%≤盐类矿物含量,将页岩的沉积环境划分为低盐度LS、中等盐度MS及高盐度HS(图6)。利用XRD中所获得的黏土矿物、硅质矿物及碳酸盐矿物含量,借助黏土矿物-硅质矿物-碳酸盐矿物含量三角图版将页岩岩相划分为泥质页岩CM、灰质页岩C硅质页岩S及混合质页岩M(图7)。最后利用所划分的干酪根类型、有机质丰度、盐度及岩相这四个端元,划分页岩单元,本实施例中的页岩样品被划分为了80种页岩单元(图9)。
将某一页岩单元的未成熟样品在Rock-Eval/TOC分析中获得的各项参数带入公式(2)中,将对应的同一页岩单元的低熟-成熟样品的参数带入公式(3)中。之后,利用公式(1)(5)(6)计算出低熟-成熟样品的排烃效率HEE。将TOC、S1及HEE绘制成随深度变化的剖面图,根据上述分析,页岩油富集段通常表现为具有较低的HEE以及较高的TOC。以江汉盆地某井为例,该井1440m~1457m之间的页岩样品排烃效率较高,因而残留在页岩内部的烃类较少,页岩油不富集,在当前的技术条件下,这种低富集程度的页岩油开采难度较大,该深度段的压裂试油也未获得工业油流(图8);该井1458m~1476m深度段排烃效率较低,同时,TOC值较高,由于低的HEE值,页岩生成的烃类大多滞留在其内部,因而S1也表现出较高的值,因此,推测该段页岩油较为富集,同时,该深度段压裂试油获得日产约10吨的工业油流(图8)。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,包括如下步骤:
S10:获取页岩地层的页岩岩心样品,分别进行岩石热解分析和X射线衍射分析;
S20:采用岩石热解分析测量方法获取所述页岩地层的有机地球化学参数,其中:
所述有机地球化学参数包括最高热解峰温Tmax、蒸发烃类S1、裂解烃类S2、氢指数HI和总有机碳TOC;
S30:根据所述有机地球化学参数,确定所述页岩岩心样品的有机质成熟度、干酪根类型和有机质丰度,其中:
根据所述最高热解峰温Tmax,将所述页岩岩心样品的有机质成熟度划分为未成熟样品与低熟-成熟样品;
根据所述最高热解峰温Tmax与氢指数HI图版,将所述页岩岩心样品的干酪根类型划分为Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型;
根据所述总有机碳TOC参数,将所述页岩岩心样品的有机质丰度划分为低有机质丰度LTOC、中等有机质丰度MTOC和高有机质丰度HTOC;
S40:采用X射线衍射分析获取矿物种类,其中:
所述矿物种类包括黏土矿物、硅质矿物、碳酸盐矿物、盐类矿物;
S50:根据所述矿物种类确定岩相和盐度,其中:
根据所述黏土矿物、所述硅质矿物和所述碳酸盐矿物的含量,将所述页岩岩心样品的岩相划分为泥质页岩CM、灰质页岩C、硅质页岩S及混合质页岩M;
根据所述盐类矿物含量,将所述页岩岩心样品的盐度划分为低盐度LS、中等盐度MS及高盐度HS;
S60:根据所述干酪根类型、所述有机质丰度、所述岩相和所述盐度,划分页岩单元;其中,
S70:求取排烃效率;
其中,所述求取排烃效率具体包括:
S71:将所述页岩岩心样品中的干酪根划分为活性干酪根和惰性干酪根;其中,
所述活性干酪根在充分的热演化条件下可以转化为烃类;
所述惰性干酪根无法生烃,且在整个热演化过程中保持不变;
S72:根据所述未成熟样品的值来表征原始的活性干酪根含量、使用单位质量总有机碳TOC中的活性干酪根的转化率定义干酪根转化率、利用活性干酪根中碳含量的变化来衡量活性干酪根的变化,可以得出修正的干酪根转化率公式:
由排烃效率=排出烃量/生成烃量,可以得出:
将式(1)带入式(6)即可求取排烃效率;
其中,KCR为干酪根转化率,单位为%;HGPim为未成熟样品的生烃潜力指数,单位为mg/gTOC;POC为烃类中的含碳比例;HIm为低熟-成熟样品的氢指数,单位为mg/g TOC;TOCim为未成熟样品中的总有机碳含量,单位为%;为未成熟样品中的热解烃类含量,单位为mg/grock;为未成熟样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;TOCm为低熟-成熟样品中的总有机碳含量,单位为%;为低熟-成熟样品中的热解烃类含量,单位为mg/g rock;为低熟-成熟样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;为初始状态时岩石样品中的裂解烃类含量,单位为mg/g rock;HEE为排烃效率,单位为%;
S80:根据岩石热解分析所得的TOC和S1参数以及计算取得的排烃效率,绘制随深度变化的地球化学剖面图;
S90:根据所述地球化学剖面图,预测页岩油富集段。
2.根据权利要求1所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述X射线衍射分析具体包括如下步骤:
S11:将所述页岩岩心样品在第一设定温度T1下烘干第一设定时间t1,然后用玛璃研钵研磨至200目;
S12:用X射线衍射仪进行矿物X射线衍射分析,在第一设定条件下用Cu-Kα辐射;
S13:利用计算机软件定量分析所述页岩岩心样品中的矿物含量。
3.根据权利要求1所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述岩石热解分析具体包括如下步骤:
S14:将所述页岩岩心样品粉碎,称取一定量的粉末状样品,置于岩石热解分析仪器的热解炉中;
S15:在第二设定温度T2下,恒温加热第二设定时间t2,测量蒸发烃类S1;
S16:以一定的速率n程序加热至第三设定温度T3,测量裂解烃类S2;
S17:测量裂解烃类S2在最高点时所对应的最高热解峰温Tmax。
4.根据权利要求1所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,根据所述最高热解峰温Tmax与氢指数HI图版将页岩岩心样品的干酪根类型的Ⅱ型进一步划分为Ⅱ1型和Ⅱ2型。
5.根据权利要求2所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述第一设定温度T1的取值范围为55-65℃。
6.根据权利要求2所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述第一设定时间t1的取值范围为22-25小时。
7.根据权利要求2所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述第一设定条件为电压40KV、电流25mA。
8.根据权利要求3所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述第二设定温度T2的取值范围为296-304℃,所述第三设定温度T3的取值范围为646-654℃。
9.根据权利要求3所述的陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法,其特征在于,所述第二设定时间t2的取值范围为2.9-3.1分钟,所述速率n的取值范围为24-26℃/min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111393682.3A CN114280090B (zh) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111393682.3A CN114280090B (zh) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114280090A CN114280090A (zh) | 2022-04-05 |
CN114280090B true CN114280090B (zh) | 2023-06-06 |
Family
ID=80869635
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111393682.3A Active CN114280090B (zh) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114280090B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116741296B (zh) * | 2023-06-12 | 2024-06-21 | 中国石油大学(华东) | 一种生烃演化定量表征方法、系统、介质、设备及终端 |
CN117420202B (zh) * | 2023-10-18 | 2024-06-21 | 中国地质大学(北京) | 一种页岩类型确定方法、装置、终端及存储介质 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10190998B1 (en) * | 2018-08-29 | 2019-01-29 | Research Institute Of Petroleum Exploration & Development, Dagang Oil Field Of Cnpc | Method and device for evaluating and predicting a shale oil enrichment areas of fault lacustrine basins |
CN112147301A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种陆相淡水湖盆致密油烃源岩有效性的定量评价方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8352228B2 (en) * | 2008-12-23 | 2013-01-08 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method for predicting petroleum expulsion |
US8738295B2 (en) * | 2010-05-05 | 2014-05-27 | Conocophillips Company | Shale analysis methods |
EP2771826A4 (en) * | 2011-10-26 | 2016-07-20 | Landmark Graphics Corp | METHOD AND SYSTEMS FOR MODELING A CARBON HYDROGEN FLOW OF CEROGENS IN A CARBONATED FORMATION |
CN103278866B (zh) * | 2013-06-07 | 2015-10-14 | 中国石油大学(华东) | 一种泥页岩层系内页岩油资源潜力评价方法 |
CN107590513A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-16 | 西南石油大学 | 一种页岩气富集成藏分类方法 |
CN108896592B (zh) * | 2018-08-27 | 2021-01-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 页岩油地下原位加热改质过程中干酪根的测试方法及装置 |
CN112308264B (zh) * | 2019-07-26 | 2021-08-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 预测页岩油原位转化最佳开发方式的方法及装置 |
US11150206B2 (en) * | 2019-09-12 | 2021-10-19 | Saudi Arabian Oil Company | Thermal analysis for source rocks |
CN111694068B (zh) * | 2020-05-30 | 2022-05-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种大型淡水湖盆陆相泥页岩油形成与富集评价方法 |
CN112858369B (zh) * | 2021-01-15 | 2021-12-14 | 中国地质大学(武汉) | 一种基于岩石热解参数快速识别页岩油有利层段的方法 |
CN112903900B (zh) * | 2021-01-21 | 2022-02-11 | 西南石油大学 | 一种基于生烃潜力法原理计算页岩排烃效率的方法 |
-
2021
- 2021-11-23 CN CN202111393682.3A patent/CN114280090B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10190998B1 (en) * | 2018-08-29 | 2019-01-29 | Research Institute Of Petroleum Exploration & Development, Dagang Oil Field Of Cnpc | Method and device for evaluating and predicting a shale oil enrichment areas of fault lacustrine basins |
CN112147301A (zh) * | 2020-08-24 | 2020-12-29 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种陆相淡水湖盆致密油烃源岩有效性的定量评价方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
泌阳凹陷深凹区页岩非均质性与含油性特征分析;吕倩 等;断块油气田;第23卷(第3期);16-21 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114280090A (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lai et al. | Review of diagenetic facies in tight sandstones: Diagenesis, diagenetic minerals, and prediction via well logs | |
Rahman et al. | The influence of shale depositional fabric on the kinetics of hydrocarbon generation through control of mineral surface contact area on clay catalysis | |
He et al. | Source-rock evaluation and depositional environment of black shales in the Triassic Yanchang Formation, southern Ordos Basin, north-central China | |
CN114280090B (zh) | 一种陆相页岩排烃效率与页岩油富集程度的评价方法 | |
Schito et al. | Overcoming pitfalls of vitrinite reflectance measurements in the assessment of thermal maturity: the case history of the lower Congo basin | |
Derkowski et al. | Hydrothermal alteration of the Ediacaran Doushantuo Formation in the Yangtze Gorges area (south China) | |
Laughrey et al. | AV black shale diagenesis—insights from integrated high-definition analyses of post-mature Marcellus formation rocks, Northeastern Pennsylvania | |
Li et al. | A new method for predicting sweet spots of shale oil using conventional well logs | |
Li et al. | Diagenesis and its impact on the reservoir quality of the fourth member of Xujiahe Formation, Western Sichuan Depression, China | |
Xin et al. | Geochemical characteristics of shale gas in the Silurian Longmaxi Formation, Jiaoshiba area, southeast Sichuan Basin, China | |
Van de Wetering et al. | Organic matter characterization in mixed hydrocarbon producing areas within the Duvernay Formation, Western Canada Sedimentary Basin, Alberta | |
Chen et al. | Shale gas reservoir characterization: A typical case in the Southeast Chongqing of Sichuan Basin, China | |
Jiang et al. | Characterization of marl and interbedded limestone layers in the Eagle Ford Formation, DeWitt county, Texas | |
Zhang et al. | Comprehensive thermal maturity assessment in shales: a case study on the upper cretaceous Qingshankou formation (Songliao Basin, NE China) | |
Xu et al. | Organic geochemical characteristics and gas prospectivity of Permian source rocks in western margin of Songliao Basin, northeastern China | |
Yu et al. | Paleoenvironment, provenance, and hydrocarbon potential of lower Permian coal-bearing source rocks in the southern north China basin: A case study of the Pingdingshan coalfield | |
Cao et al. | Shale oil potential and mobility in low-to medium-maturity lacustrine shales: A case study of the Yanchang Formation shale in southeast Ordos Basin, China | |
Han et al. | Diagenesis and fluid evolution in the third member of the Eocene Shahejie formation, Bonan sag, Bohai Bay basin, China | |
Hansberry et al. | Syn-deformation temperature and fossil fluid pathways along an exhumed detachment zone, Khao Khwang fold-thrust belt, Thailand | |
Pan et al. | Examination of the formation phases of coalbed methane reservoirs in the Lu'an mining area (China) based on a fluid inclusion analysis and Ro method | |
Li et al. | Variational Reservoir Characteristics of the Wufeng–Longmaxi Formation from Different Sedimentary Region and Its Implications in Southeastern Sichuan Basin, China | |
Naqishbandi et al. | Hydrocarbon potential and porosity types of the Geli Khana Formation (Middle Triassic), northern Iraq | |
Schegg et al. | Clay mineral diagenesis and thermal history of the Thonex Well, Western Swiss Molasse Basin | |
Liu et al. | Diagenesis and mineralization in the Central African Copperbelt, implications from the reflectance of pyrobitumen and Kübler (illite crystallinity) index | |
Xu et al. | Controlling Factors and Evolution of Oil Shale Quality in the Upper Cretaceous, Songliao Basin: Implications from Thermal Simulations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |