[發明專利]一種泥頁巖不同類型有機孔的預測方法

無效

• 申請號: 201510117200.X
• 申請日: 2015-03-18
• 公開（公告）號: CN104697914A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 陳中紅
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G06F19/00
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所 37227
• 代理人: 徐艷艷;高洋

1.一種泥頁巖不同類型有機孔的預測方法，其特征在于：含有以下步驟：

(一)建立概念模型：根據有機質轉化成烴類的不同情況，將泥頁巖有機孔分成三種，分別定義為原始有機潛孔Φ_op、已經生成的有機潛孔Φ_Pre、尚未形成的有機潛孔Φ_Rem，泥頁巖中總的原始有效碳TOC₀包括生成烴類排出的有機碳TOC_Exp和排烴后殘留的有機碳TOC_Rem兩部分，在原始有機碳TOC₀中，只有一部分有機碳會熱解轉化成烴類，定義該部分有機碳為有效碳TOC_rea，原始有效碳TOC₀中所含有的有效碳和排烴后殘留有機碳TOC_Rem中的有效碳分別定義為TOC_0-rea和TOC_Rem-rea，原始有機碳TOC₀中的有效碳TOC_0-rea、生成烴類排出的有機碳TOC_Exp中的有效碳TOC_rea和排烴后殘留的有機碳TOC_Rem中的有效碳TOC_Rem-rea分別對應生成的有機孔即為原始有機潛孔Φ_op、已經生成的有機潛孔Φ_Pre、尚未形成的有機潛孔Φ_Rem；

(二)建立泥頁巖不同有機質類型有機碳恢復系數預測模型：有機碳恢復系數R_c是從排烴后殘留的有機碳TOC_Rem恢復到原始有機碳TOC₀的系數，其關系式如公式(1)所示；根據物理平衡原理和熱模擬實驗揭示的干酪根演化過程，研究沉積有機質在熱降解中的轉化與消耗，確定各種類成油母質在不同成熟階段中碳的演化規律，確立生油巖實測有機碳與原始有機質干酪根中碳的對應關系，建立泥頁巖不同有機質類型有機碳恢復系數預測模型，預測模型存在的關系式如公式(2)、(3)、(4)、(5)所示；公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)的表達式如下：

TOC₀＝R_c×TOC_Rem????(1)

Ⅰ:R_c＝-0.5975VR_o³+2.4054VR_o²-1.5038VR_o+1.2368????(2)

Ⅱ1:R_c＝-0.3296VR_o³+1.2903VR_o²-0.7016VR_o+1.0835????(3)

Ⅱ2:R_c＝-0.1038VR_o³+0.3579VR_o²+0.0825VR_o+0.8914????(4)

Ⅲ:R_c＝-0.0335VR_o³+0.1079VR_o²+0.1392VR_o+0.9388????(5)

式中，R_c有機碳恢復系數，VR_o為成熟度參數鏡質體反射率，Ⅰ、Ⅱ1、Ⅱ2、Ⅲ分別代表四種有機質類型；

(三)計算原始有機碳TOC₀、生成烴類排出的有機碳TOC_Exp和排烴后殘留的有機碳TOC_Rem：原始有機碳TOC₀包括生成烴類排出的有機碳TOC_Exp和排烴后殘留的有機碳TOC_Rem兩部分，其存在的關系式如公式(6)所示，公式(6)的表達式如下：

TOC₀＝TOC_Rem+TOC_Exp????(6)

根據泥頁巖不同有機質類型有機碳恢復系數預測模型和上述公式(6)算出原始有機碳TOC₀、生成烴類排出的有機碳TOC_Exp和排烴后殘留的有機碳TOC_Rem；

(四)計算原始有機潛孔Φ_op、已經生成的有機潛孔Φ_Pre、尚未形成的有機潛孔Φ_Rem：泥頁巖中殘留的生烴潛力是由排烴后殘留有機碳TOC_Rem中的有效碳TOC_Rem-rea轉化而來，所述的生烴潛力包括低溫階段巖石中游離烴S₁和高溫階段生成的熱解烴S₂，目前石油工業中將0.083視為碳轉化為烴類的轉化系數，則存在關系式如公式(7)所示，公式(7)的表達式如下：

TOC_Rem-rea＝(S₁+S₂)×0.083????(7)

式中，S₁+S₂表示巖石中殘留的生烴潛力，該參數和熱解峰溫T_max可以由Rock-Eval巖石熱解快速獲得；

根據所述公式(7)計算獲得排烴后殘留有機碳TOC_Rem中的有效碳TOC_Rem-rea；

在有機質演化和成烴過程中，其中的無效碳可視為保持不變的，因此存在關系式如公式(8)所示，公式(8)的表達式如下：

TOC₀–TOC_0-rea＝TOC_Rem–TOC_Rem-rea????(8)

所述公式(8)中，TOC₀–TOC_0-rea代表原始有機質中的無效碳，定義為TOC_0-Ine，TOC_Rem–TOC_Rem-rea代表排烴后殘留有機質中的無效碳，定義為TOC_Rem-Ine，由于TOC₀、TOC_Rem和TOC_Rem-rea均已過計算獲得，將其代入公式(8)后計算獲得TOC_0-rea；

當鏡質體反射率R_o大于0.5％，隨著成熟度的增加有效碳會向烴類轉化過程中，有機孔形成，細粒沉積物中有機質轉化遵守質量守恒定律，根據有機質轉化時的質量守恒定律，獲得有機孔的計算公式(9)所示，公式(9)的表達式如下：

V_rock×ρ_rock×TOC_0-rea＝V_org-rea×ρ_org????(9)

式中，V_rock為有機質轉化成烴之前巖石體積，單位：m³；V_org-rea為原始有機碳TOC₀中的有效碳所占的體積，單位：m³；ρ_rock為泥頁巖的密度，單位：kg/m³；ρ_org為泥頁巖中有機質的密度，單位：kg/m³；TOC_0-rea為泥頁巖中原始有機碳TOC₀中有效碳的含量，單位：％；

根據公式(9)計算可得原始有機潛孔Φ_op的計算公式(10)和已經生成的有機潛孔Φ_Pre的計算公式(11)，公式(10)和公式(11)的表達式如下：

Φ_OP＝V_org-rea/V_rock

＝ρ_rock×TOC_0-rea/ρ_org????(10)

Φ_Pre＝ρ_rock×TOC_Exp/ρ_org????(11)

將已求得的TOC_0-rea代入公式(10)中即可獲得Φ_op；

將已求得的TOC_Exp代入公式(11)中即可獲得Φ_Pre；

由公式(12)計算尚未形成的有機潛孔Φ_Rem，公式(12)的表達式如下：

Φ_Rem＝Φ_op-Φ_Pre????(12)

將已求得Φ_op和Φ_Pre代入公式(12)即可獲得Φ_Rem；

(五)根據計算的已經生成的有機潛孔Φ_Pre獲得經壓實校正后現今形成的實際有機孔Φ_Pre-J和泥頁巖壓實損失的有機孔Φ_Com：有機質隨同泥頁巖一起在埋藏過程中逐漸被壓縮，有機孔隙壓縮系數等同于同等深度下所在泥頁巖的壓實系數，通過聲波測井恢復泥頁巖的壓實史獲得泥頁巖的壓實系數C，正常壓實帶的聲波-深度關系式如公式(13)所示，公式(13)的表達式如下：

Δt_e＝Δt₀e^-c?He????(13)

式中，H_e為計算點的深度，單位：m；Δt₀為外推到地表的聲波時差值，由各井段的泥頁巖壓實曲線擬合而定，單位：μs/m；Δte為有效深度的聲波時差，單位：μs/m；C為壓實系數；井壓實校正后，每個深度對應單位有機孔的實際生成有機孔Φ_Pre-J由公式(14)獲得，泥頁巖壓實損失的有機孔Φ_Com由公式(15)獲得，公式(14)和公式(15)的表達式如下：

Φ_Pre-J＝Φ_Pre×H×C????(14)

Φ_Com＝Φ_Pre-J-Φ_Pre????(15)

式中，Φ_Pre為已經生成的有機潛孔，單位：％；Φ_Pre-J為經壓實校正后現今形成的實際有機孔，單位：％；Φ_Com為泥頁巖壓實損失的有機孔，單位：％；H為埋藏深度，單位：m；C為壓實系數。

2.根據權利要求1所述的泥頁巖不同類型有機孔的預測方法，其特征在于：步驟(一)中排烴后殘留的有機碳TOC_Rem即為現今通過樣品實際檢測到的TOC；步驟(四)中，泥頁巖中有機質的密度為干酪根的密度，為1200kg/m³，泥頁巖的密度由密度測井中獲得，密度測井每0.125m一個數據點。