烃源岩定量评价

1、第十五章第十五章 烃源岩定量评价烃源岩定量评价 一、氯仿沥青法一、氯仿沥青法二、基于有机质成烃机理的成烃率法二、基于有机质成烃机理的成烃率法 1. 模拟实验法模拟实验法 2. 化学动力学法化学动力学法 3. 物质平衡法物质平衡法 三、基于三、基于RockEval分析所得的生烃势法分析所得的生烃势法一、氯仿沥青法一、氯仿沥青法Q总总SHA/(1-K运运) 式中，式中，Q总总为评价目标的总生油量；为评价目标的总生油量； S烃源岩的面积；烃源岩的面积； H烃源岩的厚度；烃源岩的厚度； A 氯仿沥青氯仿沥青A的平均含量（）；的平均含量（）； 烃源岩的比重；烃源岩的比重； K运运烃源岩中石油的运移系数。

2、烃源岩中石油的运移系数。将评价目标划分为有限个评价单元，分别计算各个单元将评价目标划分为有限个评价单元，分别计算各个单元的生烃量后求和。的生烃量后求和。K运运Q运运/Q生生（S0（S1S2）/(S0S2) S S0 0表示岩石中吸附的表示岩石中吸附的C C1 1C C7 7烃类烃类 S S1 1表示岩石中表示岩石中吸附的吸附的C C8 8-C-C3232液态烃量液态烃量 S S2 2 热解烃热解烃未熟样品的未熟样品的S S2 2（或（或S S1 1+S+S2 2）作为未排烃状态）作为未排烃状态的最大生烃潜力的最大生烃潜力S S0 01）高过成熟的烃源岩）高过成熟的烃源岩，不适用不适用；2）不能

3、评价生气量；）不能评价生气量； 二、基于成烃机理的成烃率法二、基于成烃机理的成烃率法按照现代油气成因机理，单位源岩中油气的生成量取决于有按照现代油气成因机理，单位源岩中油气的生成量取决于有机质的丰度（数量）、类型（反映单位重量有机质的生烃能机质的丰度（数量）、类型（反映单位重量有机质的生烃能力）和成熟度（反映有机质向油气转化程度的成烃转化率）。力）和成熟度（反映有机质向油气转化程度的成烃转化率）。 QSHTOCIHX 式中，式中，SH源岩的重量；源岩的重量；TOC源岩中有机碳含量，可采用恢复后的原始有机碳；源岩中有机碳含量，可采用恢复后的原始有机碳；IH单位质量有机质的原始生烃潜力（如单位质量

4、有机质的原始生烃潜力（如mgHC/gTOC或或kgHC/tTOC,反映有机质的类型）；反映有机质的类型）；TOCIH则反映了单则反映了单位重量源岩的生烃潜力；位重量源岩的生烃潜力；X成烃转化率（无量纲，或用百分数表示）计算生油成烃转化率（无量纲，或用百分数表示）计算生油量时用成油转化率，计算生气量时用成气转化率。量时用成油转化率，计算生气量时用成气转化率。IHX则反映了单位重量有机碳的生烃量；则反映了单位重量有机碳的生烃量；成烃（油、气）转化率成烃（油、气）转化率X X 1.1.热模拟实验法热模拟实验法2.2.化学动力学法化学动力学法3.3.物质平衡法物质平衡法 1.热模拟实验法热模拟实验法2

5、 2化学动力学法化学动力学法 K反应速度常数，它同原始物质的浓反应速度常数，它同原始物质的浓度随时问的变化有关：度随时问的变化有关： A频率因子；频率因子； E活化能活化能(千卡摩尔千卡摩尔)； T绝对温度绝对温度(凯氏温度凯氏温度)(=273+)； R气体常数气体常数(1987卡克分子卡克分子.度度)。RTEAeK 设干酪根（设干酪根（KEO）成烃过程由一个系列（）成烃过程由一个系列（NO个）个）平行一级反应构成，每个反应对应的活化能为平行一级反应构成，每个反应对应的活化能为EOi，指前因子指前因子AOi，并设对应每一个反应的原始可反应潜，并设对应每一个反应的原始可反应潜量（这里用反应分率表

6、示）为量（这里用反应分率表示）为XOi0，i=1，2NO，即即 111011XOOXOKEOKOiiKOiiXOOXOKEOi0NONOKONONOXOOXOKEONO 0 RTEOAOKOiiiexp至时间至时间t时，第时，第i个反应的生烃量为个反应的生烃量为XOi，则有则有i=1，2，NOiiiiXOXOKOdtdXO0i=1i=1，22，NONO其中其中KOKOi i为第为第i i个干酪根成烃反应的反应速率常数，个干酪根成烃反应的反应速率常数，R R为气为气体常数（体常数（8.31441J/molk8.31441J/molk），），T T为绝对温度（为绝对温度（K K），当实验），当实验

7、（或地质条件）为恒速升温（升温速率（或地质条件）为恒速升温（升温速率D D）时）时NONO个平行反应的总生烃量则为个平行反应的总生烃量则为NOiTTiiiNOiiDTRTEODAOXOXOXO1010expexp1NGiNGiTTiiiidTDEGDAGXGXGXG1100)exp(exp(1 (NG个平行反应生气量的计算公式个平行反应生气量的计算公式 3物质平衡法 有机母质转化前的初始重量（有机母质转化前的初始重量（M0）等于转化后）等于转化后的残余有机母质重量（的残余有机母质重量（M）和各种产物重量（）和各种产物重量（Xi，i代表不同的产物组分）之和。代表不同的产物组分）之和。 CH m0

8、O n0(原始有机质原始有机质)X X1 1CH m1O n1(残余有机残余有机质质)X X2 2CH m2 O n2(油油)X X3 3CH m3(烃气烃气)+ X4CO2+ X5H2O+ X6H2 设设M0、M、M油油、M气气、MCO2、MH2O、MH2分别为原始有机质、残分别为原始有机质、残余有机质及各种演化产物的余有机质及各种演化产物的“摩尔分子量摩尔分子量”，M M0 0= =X X1 1M MX X2 2M M油油X X3 3M M气气+ +X X4 4M MCO2CO2+ + X X5 5M MH2OH2O + + X X6 6M MH2H2 要求要求X Xi i的近似解，可构造

9、目标函数：的近似解，可构造目标函数：Q Q（X Xi i）=ABS(=ABS(M M0 0X Xi iM Mi i）通过数学上提供的优化算法，即可求得使通过数学上提供的优化算法，即可求得使Q Q（X Xi i）最小（趋近于）最小（趋近于0 0）的一组）的一组X Xi i的取值，的取值，从而可求出各种产物的生产量（或生成率）。从而可求出各种产物的生产量（或生成率）。 Rock-Eval Rock-Eval分析所得的分析所得的S S1 1代表源岩中已经生成的代表源岩中已经生成的烃类化合物的含量（或称之为游离烃或热解烃），烃类化合物的含量（或称之为游离烃或热解烃），S S2 2则代表源岩中能够生烃但

10、尚未生成的有机质的含量则代表源岩中能够生烃但尚未生成的有机质的含量（从实验分析的角度讲，称之为裂解烃），（从实验分析的角度讲，称之为裂解烃），两者之和两者之和（S S1 1S S2 2）称为生油势。）称为生油势。 包括源岩中已经生成的和潜在能生成的烃量之和，包括源岩中已经生成的和潜在能生成的烃量之和，但不包括生成后已从源岩中排出的部分。而将但不包括生成后已从源岩中排出的部分。而将（S S1 1S S2 2）/TOC /TOC 称为生烃势指数称为生烃势指数。显然，。显然，源岩的生烃势是源岩的生烃势是其中有机质数量、性质和排烃效率的综合反映。其中有机质数量、性质和排烃效率的综合反映。而生而生烃势指数则只与有机质的性质和排烃量有关。烃势指数则只与有机质的性质和排烃量有关。三、三、RockEval分析所得的生烃势法分析所得的生烃势法生烃量残烃量排烃量生烃量残烃量排烃量，而排烃量可由上图求出，残烃量，而排烃量可由上图求出，残烃量可由可由S1S1求出，对源岩生烃量的定量评价。求出，对源岩生烃量的定量评价。( (Qe生烃潜力最大值（S1+S2）/ TOC(mg/g