CN117538362A - 一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油地质勘探技术领域，涉及一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法。本发明所述方法包括以下步骤：选取研究区多个岩石样品进行热解实验，测得轻烃含量S₁和重烃含量S₂；进行多温阶分段热解实验，测得轻质油含量S_1‑1、轻中质油含量_S1‑2、轻重烃含量S_2‑1以及干酪根含量S_2‑2；根据测得的结果，确定重烃恢复系数K₂和游离油校正系数K₃，得到恢复后页岩油重烃含量、残余游离油含量以及吸附油含量。本发明方法能够为复杂构造带建立页岩油重烃补偿方法，快捷有效地有效进行页岩油含量恢复，为页岩油资源量计算提供依据。

Description

一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法

技术领域

本发明涉及石油地质勘探技术领域，涉及一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法。

背景技术

作为页岩油勘探的重要环节，页岩油的含油量评价是资源量评价的重要内容。由于热解实验简单易行，检测结果信息量较大，因而在页岩油资源潜力评价过程中常将热解参数轻烃含量S₁作为页岩中残留烃含量，用来反映页岩含油量。因此，热解参数S₁能否客观表征残留烃量，直接影响到页岩油资源量计算的可靠度，对页岩油的勘探开发具有重要意义。

然而，在实验分析过程中，受到岩心存放条件、实验测试分析技术及干酪根吸附和溶胀等作用的影响，S₁存在轻烃与重烃的损失，导致实测S₁低于原位页岩地下含油量，难以直接反映地下页岩原位含油信息。因此页岩油轻、重烃的恢复是页岩油含油量评价的关键步骤之一。

目前比较常用的方法是利用相同的泥页岩样品经有机溶剂抽提实验，抽提前后的岩石进行热解实验，比较抽提前后两次热解的重烃含量S₂，认为两次重烃含量之差即为S₁损失的重烃含量，据此建立重烃补偿系数。

现有方法主要基于常规热解实验和抽提实验，而该实验方法存在明显不足。一方面，众多研究表明，热解S₁并不是游离烃的全部，热解S₂中往往会有一些游离油，因此常规热解方法无法有效区分页岩油吸附态与游离态含量。另一方面，用于抽提的有机溶剂一般为氯仿沥青“A”或二氯甲烷等有机溶剂，由于热解S₁组分与页岩油组分相似，很容易被极性较弱的氯仿沥青“A”或二氯甲烷萃取出，因而被视为游离态页岩油。但对于一些相对更致密的岩石，常用的抽提方法难以将页岩中吸附的重烃部分完全除去，抽提前后进行热解实验仍有部分重烃吸附，造成较大的实验误差。在复杂构造带，页岩经过复杂的构造演化岩，岩石更加致密，现有技术无法得到更可靠的热解参数。

CN103543470B公开了一种页岩油资源潜力评价关键参数-热解岩石中的游离烃/残留烃S₁的轻、重烃校正方法，所述方法包括：S₁的重烃恢复过程为利用Rock-Eval热解测得S₁和S₂，利用氯仿抽提去除岩样中的残留油，再次进行Rock-Eval热解，测得S₁’和S₂’，根据各参数的意义定义S₁的重烃校正系数为：S₁的轻烃恢复过程为，由Rock-Eval和PY-GC实验可测得初次裂解中不同烃组分的产率XC₁、XC_2-5、XC_6-13、XC₁₄₊和二次裂解过程中不同烃组分的产率XC₁、XC_2-5、XC_6-13，根据生烃组分化学动力学原理，建立平行一级反应模型，并对模型进行优化，S₁的轻烃恢复主要针对C_6-13，经过重烃恢复的S₁(实测S₁+S₁重烃)相当于C₁₃₊部分，得不同成熟度时C_6-13/C₁₃₊值，即轻烃恢复系数K_轻烃，其恢复公式如下：

S_1轻烃＝S_{1(重烃恢复后})×K_轻烃＝(S₁+K_重烃×S₁)×K_轻烃

原始S₁公式如下：

S_1原始＝S_{1(重烃恢复后)}+S_1轻烃＝S₁+K_重烃×S₁+(S₁+K_重烃×S₁)×K_轻烃＝S₁×K_{S1恢复系数}

K_S1恢复系数如下：

K_S1恢复系数＝1+K_重烃+(1+K_重烃)×K_轻烃＝(1+K_轻)·(1+K_重)

式中，S₁为Rock-Eval所测游离烃含量；S₁轻烃为S₁的轻烃损失部分；S_{1(重烃恢复后)}为重烃恢复后的S₁，即S₁实测值与损失的重烃之和；K_轻烃为S₁轻烃恢复系数，即损失的轻烃占重烃恢复后S₁的比例；K_重烃为S₁的重烃恢复系数；S_1原始为轻、重烃恢复后的S₁；K_S1恢复系数为S₁的恢复系数，包括轻烃和重烃两部分的恢复，其中K_轻烃是成熟度的函数，K_重烃通过实验得出。

发明内容

为解决以上所述问题，本发明提供一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法。本发明方法能够为复杂构造带建立页岩油重烃补偿方法，快捷有效地有效进行页岩油含量恢复，为页岩油资源量计算提供依据。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，所述方法包括以下步骤：

选取研究区多个岩石样品进行热解实验，测得轻烃含量S₁和重烃含量S₂；进行多温阶分段热解实验，测得轻质油含量S_1-1、轻中质油含量S_1-2、轻重烃含量S_2-1以及干酪根含量S_2-2；根据测得的结果，确定重烃恢复系数K₂和游离油校正系数K₃，得到恢复后页岩油重烃含量、残余游离油含量以及吸附油含量：

恢复后重烃量：S_重烃＝k₂·S₂ (1)

恢复后残余游离油量：S_{残余游离油}＝k₃·S₁ (2)

恢复后吸附油量：S_吸附油＝k₂·S₂+(1-k₃)·S₁ (3)。

进一步地，进行多温阶分段热解实验的具体步骤为：设置t₁≤200℃、200℃＜t₂≤350℃、350℃＜t₃≤450℃、450℃＜t₄≤600℃四个温度段进行恒速升温实验，并测量每个温度段的热释烃含量，其中t₁测得为轻质油含量，t₂测得为轻中质油含量，t₃测得为轻重烃含量，t₄为干酪根含量。

更进一步地，以20-25℃/min速度升温，升至设定温度后恒温1-5min测量热释烃含量。

进一步地，确定重烃恢复系数的方法为：以重烃含量S₂与干酪根含量S_2-2的差值为重烃补偿量，将多个岩石样品的重烃补偿量与重烃含量进行线性拟合，获取重烃恢复系数K₂：

S₂-S_2-2＝k₂×S₂+a。

进一步地，确定游离油校正系数的方法为：以轻质油含量S_1-1与轻中质油含量S_1-2之和为岩石中残余游离油总量，将多个岩石样品的岩石中残余游离油总量与轻烃含量S1进行线性拟合，获取重烃恢复系数K₃：

S_1-1+S_1-2＝k₃×S₁+b。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

本发明所述方法能够为复杂构造带建立页岩油重烃补偿方法，快捷有效地有效进行页岩油含量恢复，所得结果准确可靠，提升了利用常规热解参数开展页岩油含量评价的时效性和准确性，为页岩油资源量计算提供依据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法的流程图；

图2为本发明实施例所述重烃恢复系数拟合图；

图3为本发明实施例所述游离油校正系数拟合图；

图4为本发明实施例所述残余游离油和吸附油量的计算标定图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”、“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作以及它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

以新疆A地区岩石样品为例，如图1所示，所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，包括以下步骤：

步骤1、常规热解实验和多温阶热解实验：

选取了A地区3口井15块泥页岩样品，将每块样品平均分成2份，分别开展常规热解实验和多温阶分段热解实验：

常规热解实验：

利用法国Rock-Rval 6型岩石热解仪，采用国标GB/T 18602-2012的流程进行实验，测得热解轻烃含量S₁和热解重烃含量S₂。

多温阶分段热解实验：

在200℃恒温1min测试热释烃含量S_1-1，然后以25℃/min升温至350℃，并恒温1min测试热释烃含量S_1-2，再以25℃/min升温至450℃，并恒温1min，测试热释烃含量S_2-1，最后再以25℃/min升温至600℃测试热释烃含量S_2-2。

其中S_1-1代表轻质油，单位mg/g；S_1-2代表轻中质油，单位mg/g；S_2-1代表轻重烃，单位mg/g；S_2-2代表干酪根，单位mg/g。

所得实验结果如下表1所示：

表1

步骤2、重烃补偿系数的确定：

利用测得S₂和S_2-2数据，计算每组实验的两者之差S₂-S_2-2，S₂-S_2-2值代表了岩石中页岩油重烃补偿量，通过计算得到15个S₂-S_2-2数据。

将重烃补偿量S₂-S_2-2与常规热解重烃S₂进行线性拟合，相关系数R²＝0.9655，拟合直线的斜率为0.58，斜率即重烃补偿系数k₂＝0.58(图2)。

步骤3、游离油校正系数的确定：

利用分段热解测试中实验数据轻质油含量S_1-1和中质油含量S_1-2，计算每组实验的残余游离油总量S_1-1+S_1-2，两者之和代表了岩石中残余游离油总量。将15个样品计算的S_1-1+S_1-2与测定的S₁进行线性拟合，相关系数R²＝0.8785，拟合直线的斜率为1.4，斜率即为游离油校正系数k₃＝1.4(图3)。

步骤4、页岩油含量的恢复计算：

利用常规热解实际测定的S₂数据和公式(1)，计算恢复后重烃量：

S_重烃＝0.58S₂

利用常规热解实际测定的S₁数据和公式(2)，计算恢复后残余游离油油量：

S_{残余游离油}＝1.4·S₁

利用常规热解实际测定的S₁、S₂数据和公式(3)，计算恢复后吸附油量：

S_吸附油＝0.58·S₂-0.4·S₁

将计算的残余游离油含量和吸附油含量与实验测定结果进行对比，发现计算结果和实测结果具有很好的一致性，在计算值和实测值的拟合关系图中可以看出，两种方法获得的残余游离油相关系数R²＝0.9402(图4A)，吸附油相关系数R²＝0.9845(图4B)。表明该方法能够有效用于页岩油含油量的恢复评价。

实施例2

以B地区岩石样品为例，所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，包括以下步骤：

步骤1、常规热解实验和多温阶热解实验。

选取了B地区5口井25块泥页岩样品，每块样品平均分成2份，分别开展常规热解实验和多温阶分段热解。

常规热解实验：

利用法国Rock-Rval 6型岩石热解仪，采用国标GB/T 18602-2012的流程进行实验，测得热解轻烃含量S₁和热解重烃含量S₂。

多温阶分段热解实验：

在150℃恒温1min测试热释烃含量S_1-1，然后以25℃/min升温至300℃，并恒温1min测试热释烃含量S_1-2，再以25℃/min升温至400℃，并恒温1min，测试热释烃含量S_2-1，最后再以25℃/min升温至500℃测试热释烃含量S_2-2。

其中S_1-1代表轻质油，单位mg/g；S_1-2代表轻中质油，单位mg/g；S_2-1代表轻重烃，单位mg/g；S_2-2代表干酪根，单位mg/g。

步骤2、重烃补偿系数的确定。

利用测得S₂和S_2-2数据，计算每组实验的两者之差S₂-S_2-2。将重烃补偿量S₂-S_2-2与常规热解重烃S₂进行线性拟合系，相关系数R²＝0.9692，拟合直线的斜率为0.56，斜率即重烃补偿系数k₂＝0.56。

步骤3、游离油校正系数的确定。

利用分段热解测试中实验数据轻质油含量S_1-1和中质油含量S_1-2，计算每组实验的残余游离油总量S_1-1+S_1-2。将计算的S_1-1+S_1-2和测定的S₁进行线性拟合，相关系数R²＝0.9806，拟合直线的斜率为1.3，斜率即为游离油校正系数k₃＝1.3。

步骤4、页岩油含量的恢复计算。

利用S2数据和公式(1)，计算恢复后重烃量：S_重烃＝0.56S₂

利用S₁数据和公式(2)，计算恢复后残余游离油油量：

S_{残余游离油}＝1.3·S₁

利用S₁、S₂数据和公式(3)，计算恢复后吸附油量：

S_吸附油＝0.56·S₂-0.3·S₁

实施例3

以C地区岩石样品为例，所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，包括以下步骤：

步骤1、常规热解实验和多温阶热解实验。

选取了C地区5口井17块泥页岩样品，将每块样品平均分成2份，分别开展常规热解实验和多温阶分段热解。具体实验步骤如实施例1所述。

常规热解实验：

利用法国Rock-Rval 6型岩石热解仪，采用国标GB/T 18602-2012的流程进行实验，测得热解轻烃含量S₁和热解重烃含量S₂。

多温阶分段热解实验：

在200℃恒温5min测试热释烃含量S_1-1，然后以20℃/min升温至350℃，并恒温5min测试热释烃含量S_1-2，再以20℃/min升温至450℃，并恒温5min，测试热释烃含量S_2-1，最后再以20℃/min升温至600℃测试热释烃含量S_2-2。

其中S_1-1代表轻质油，单位mg/g；S_1-2代表轻中质油，单位mg/g；S_2-1代表轻重烃，单位mg/g；S_2-2代表干酪根，单位mg/g。

多温阶分段热解测得轻质油含量S_1-1、轻中质油含量S_1-2、重烃含量S_2-1和干酪根含量S_2-2。

步骤2、重烃补偿系数的确定。

利用测得S₂和S_2-2数据，计算每组实验的两者之差S₂-S_2-2。将重烃补偿量S₂-S_2-2与常规热解重烃S₂进行线性拟合，相关系数R²＝0.9763，拟合直线的斜率为0.62，斜率即重烃补偿系数k₂＝0.62。

步骤3、游离油校正系数的确定。

利用分段热解测试中实验数据轻质油含量S_1-1和中质油含量S_1-2，计算每组实验的残余游离油总量S_1-1+S_1-2。将计算的S_1-1+S_1-2与测定的S₁进行线性拟合，相关系数R²＝0.9364，拟合直线的斜率为1.38，斜率即为游离油校正系数k₃＝1.38。

步骤4、页岩油含量的恢复计算。

利用S2数据和公式(1)，计算恢复后重烃量：S_重烃＝0.62S₂

利用S₁数据和公式(2)，计算恢复后残余游离油油量：

S_{残余游离油}＝1.38·S₁

利用S₁、S₂数据和公式(3)，计算恢复后吸附油量：

S_吸附油＝0.62·S₂-0.38·S₁

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取研究区多个岩石样品进行热解实验，测得轻烃含量S₁和重烃含量S₂；进行多温阶分段热解实验，测得轻质油含量S_1-1、轻中质油含量S_1-2、轻重烃含量S_2-1以及干酪根含量S_2-2；根据测得的结果，确定重烃恢复系数K₂和游离油校正系数K₃，得到恢复后页岩油重烃含量、残余游离油含量以及吸附油含量：

恢复后重烃量：S_重烃＝k₂·S₂ (1)

恢复后残余游离油量：S_{残余游离油}＝k₃·S₁ (2)

恢复后吸附油量：S_吸附油＝k₂·S₂+(1-k₃)·S₁ (3)。

2.根据权利要求1所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，其特征在于，进行多温阶分段热解实验的具体步骤为：设置t₁≤200℃、200℃＜t₂≤350℃、350℃＜t₃≤450℃、450℃＜t₄≤600℃四个温度段进行恒速升温实验，并测量每个温度段的热释烃含量，其中t₁测得为轻质油含量，t₂测得为轻中质油含量，t₃测得为轻重烃含量，t₄为干酪根含量。

3.根据权利要求2所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，其特征在于，以20-25℃/min速度升温，升至设定温度后恒温1-5min测量热释烃含量。

4.根据权利要求1所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，其特征在于，确定重烃恢复系数的方法为：以重烃含量S₂与干酪根含量S_2-2的差值为重烃补偿量，将多个岩石样品的重烃补偿量与重烃含量进行线性拟合，获取重烃恢复系数K₂：

S₂-S_2-2＝k₂×S₂+a。

5.根据权利要求1所述基于多温阶热解的复杂构造活动带页岩油重烃恢复方法，其特征在于，确定游离油校正系数的方法为：以轻质油含量S_1-1与轻中质油含量S_1-2之和为岩石中残余游离油总量，将多个岩石样品的岩石中残余游离油总量与轻烃含量S1进行线性拟合，获取重烃恢复系数K₃：

S_1-1+S_1-2＝k₃×S₁+b。