一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，特別是關(guān)于一種源巖生油量評價(jià)過 程中凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥頁巖PY-GC(熱解色譜）實(shí)驗(yàn)是在開放體系下進(jìn)行的程序升溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn)，檢測不 同溫度下各個烴類組分的產(chǎn)率，利用時溫互補(bǔ)原理通過升高溫度來縮短有機(jī)質(zhì)產(chǎn)烴時間， 進(jìn)而利用生烴動力學(xué)原理對生烴歷程進(jìn)行研究，并應(yīng)用到地質(zhì)條件下對生烴過程進(jìn)行動態(tài) 評價(jià)。干酪根生成的油氣中包括飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)四個族組分，其中飽和烴和芳 烴屬于烴類有機(jī)質(zhì)，包括液態(tài)烴和氣態(tài)烴（天然氣）。然而采用PY-GC實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測時，僅 能夠檢測到烴類信號，對于膠質(zhì)和浙青質(zhì)組分無法檢測。另外，由于烴類組分（包括氣態(tài) 烴和液態(tài)烴）沸點(diǎn)比膠質(zhì)和浙青質(zhì)低，因此在高溫條件下可被載氣吹離加熱體系進(jìn)而被檢 測；而膠質(zhì)和浙青質(zhì)組分由于沸點(diǎn)極高，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下無法被載氣吹離加熱體系，只 能在更高的溫度條件下才能繼續(xù)裂解生成烴類組分（包括氣態(tài)烴和液態(tài)烴），使烴類組分 被載氣吹離加熱體系進(jìn)而被檢測到。綜上所述，泥頁巖PY-GC實(shí)驗(yàn)檢測到的氣體包括兩部 分，一部分是干酪根直接裂解生成的天然氣，另一部分是干酪根直接裂解生成的膠質(zhì)和浙 青質(zhì)經(jīng)過二次裂解生成的天然氣。
[0003] 實(shí)際上，干酪根初次裂解成油的過程既包括液態(tài)烴的生成過程，也包括膠質(zhì)和浙 青質(zhì)的生成過程，然而以往在利用PY-GC實(shí)驗(yàn)對干酪根初次裂解成油過程進(jìn)行研究時，會 誤將PY-GC實(shí)驗(yàn)所檢測到的液態(tài)烴生成過程當(dāng)作干酪根初次裂解成油過程，未考慮膠質(zhì)和 浙青質(zhì)的生成過程。在研究二次裂解時對原油（包括液態(tài)烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)）進(jìn)行的封閉 體系下的金管實(shí)驗(yàn)，是對原油裂解成氣過程進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)的裂解對象既包括液態(tài)烴，也包 括膠質(zhì)和浙青質(zhì)。以往的研究中，將干酪根初次裂解生成液態(tài)烴（不包括膠質(zhì)和浙青質(zhì)） 和原油二次裂解成氣過程相結(jié)合，計(jì)算凈油累積轉(zhuǎn)化率，此過程中初次裂解和二次裂解評 價(jià)的對象不同，因此該方法存在問題。封閉體系下的實(shí)驗(yàn)，難以對初次裂解和二次裂解進(jìn)行 明確界定，評價(jià)結(jié)果存在偏差，而且實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴；另外，對油田和科研單位已有的PY-GC 實(shí)驗(yàn)（開放體系）數(shù)據(jù)，不能進(jìn)行有效的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種在源巖生油量評價(jià)過程中的更加合理、 準(zhǔn)確、且經(jīng)濟(jì)適用的凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其 包括以下步驟：1)進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，包括開放體系的巖石熱解實(shí)驗(yàn)、熱解色譜實(shí)驗(yàn)和密閉 體系的金管實(shí)驗(yàn)：①選取代表性泥頁巖樣品，并對其進(jìn)行巖石熱解和熱解色譜實(shí)驗(yàn)，得到不 同溫度時干酪根裂解成液態(tài)烴和氣態(tài)烴的累積轉(zhuǎn)化率；②選取代表性原油樣品，并對其進(jìn) 行金管實(shí)驗(yàn)，得到不同溫度時原油裂解成氣的累積轉(zhuǎn)化率；2)建立干酪根裂解成液態(tài)烴、 干酪根裂解成膠質(zhì)、干酪根裂解成浙青質(zhì)以及原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)模型，并將上述 步驟①中所測得的干酪根裂解成液態(tài)烴的累積轉(zhuǎn)化率代入干酪根裂解成液態(tài)烴的化學(xué)動 力學(xué)模型進(jìn)行求解得到干酪根裂解成液態(tài)烴的化學(xué)動力學(xué)參數(shù)，包括活化能、指前因子和 原始潛量，將上述步驟②所測得的的原油裂解成氣的累積轉(zhuǎn)化率代入原油裂解成氣的化學(xué) 動力學(xué)模型進(jìn)行求解得到原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)參數(shù)，包括活化能、指前因子和原始 潛量；3)對膠質(zhì)、浙青質(zhì)熱解產(chǎn)氣率進(jìn)行確定：對另一份和步驟1)的①中相同的泥頁巖樣 品進(jìn)行氯仿抽提，將抽提物進(jìn)行分離，然后對分離出的膠質(zhì)和浙青質(zhì)進(jìn)行三次以上巖石熱 解實(shí)驗(yàn)，并檢測每次巖石熱解實(shí)驗(yàn)中膠質(zhì)和浙青質(zhì)在熱解過程中的裂解烴產(chǎn)率；對于膠質(zhì)， 取其若干次裂解烴產(chǎn)率之和的平均值作為膠質(zhì)產(chǎn)氣率;對于浙青質(zhì)，取其若干次裂解 烴產(chǎn)率之和的平均值作為浙青質(zhì)產(chǎn)氣率;4)干酪根初次裂解生成膠質(zhì)、浙青質(zhì)最終比 例的確定：①從已發(fā)表的數(shù)據(jù)中獲得干酪根初次裂解最終生成膠質(zhì)、浙青質(zhì)和氣的比例Fjg &F :F n ;②干酪根初次裂解實(shí)際生成膠質(zhì)、浙青質(zhì)、液態(tài)烴和氣態(tài)烴的最終比例由下 式計(jì)算得到：
[0006]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其包括以下步驟： 1) 進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，包括開放體系的巖石熱解實(shí)驗(yàn)、熱解色譜實(shí)驗(yàn)和密閉體系的金管 實(shí)驗(yàn)： ① 選取代表性泥頁巖樣品，并對其進(jìn)行巖石熱解和熱解色譜實(shí)驗(yàn)，得到不同溫度時干 酪根裂解成液態(tài)烴和氣態(tài)烴的累積轉(zhuǎn)化率； ② 選取代表性原油樣品，并對其進(jìn)行金管實(shí)驗(yàn)，得到不同溫度時原油裂解成氣的累積 轉(zhuǎn)化率； 2) 建立干酪根裂解成液態(tài)烴、干酪根裂解成膠質(zhì)、干酪根裂解成浙青質(zhì)以及原油裂解 成氣的化學(xué)動力學(xué)模型，并將上述步驟①中所測得的干酪根裂解成液態(tài)烴的累積轉(zhuǎn)化率代 入干酪根裂解成液態(tài)烴的化學(xué)動力學(xué)模型進(jìn)行求解得到干酪根裂解成液態(tài)烴的化學(xué)動力 學(xué)參數(shù)，包括活化能、指前因子和原始潛量，將上述步驟②所測得的的原油裂解成氣的累積 轉(zhuǎn)化率代入原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)模型進(jìn)行求解得到原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)參 數(shù)，包括活化能、指前因子和原始潛量； 3) 對膠質(zhì)、浙青質(zhì)熱解產(chǎn)氣率進(jìn)行確定： 對另一份和步驟1)的①中相同的泥頁巖樣品進(jìn)行氯仿抽提，將抽提物進(jìn)行分離，然后 對分離出的膠質(zhì)和浙青質(zhì)進(jìn)行三次以上巖石熱解實(shí)驗(yàn)，并檢測每次巖石熱解實(shí)驗(yàn)中膠質(zhì)和 浙青質(zhì)在熱解過程中的裂解烴產(chǎn)率；對于膠質(zhì)，取其若干次裂解烴產(chǎn)率之和的平均值作為 膠質(zhì)產(chǎn)氣率Qjjm;對于浙青質(zhì)，取其若干次裂解烴產(chǎn)率之和的平均值作為浙青質(zhì)產(chǎn)氣率Qas 青質(zhì)； 4) 干酪根初次裂解生成膠質(zhì)、浙青質(zhì)最終比例的確定： ① 從已發(fā)表的數(shù)據(jù)中獲得干酪根初次裂解最終生成膠質(zhì)、浙青質(zhì)和氣的比例:F 質(zhì)：P氣； ② 干酪根初次裂解實(shí)際生成膠質(zhì)、浙青質(zhì)、液態(tài)烴和氣態(tài)烴的最終比例由下式計(jì)算得 到：
式中，匕為干酪根初次裂解最終生成i組分產(chǎn)物的比例，i為氣、液態(tài)烴、膠質(zhì)或浙青 質(zhì)；P&為干酪根初次裂解生成氣、液態(tài)烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)的產(chǎn)物總和占所有產(chǎn)物的百分比， 為100% ;Pn為巖石熱解實(shí)驗(yàn)和熱解色譜實(shí)驗(yàn)檢測到的烴類氣體產(chǎn)物占總烴類產(chǎn)物的比 例； 5) 地質(zhì)條件下干酪根成油累積轉(zhuǎn)化率的計(jì)算： ① 從已發(fā)表的數(shù)據(jù)中獲得干酪根初次裂解成膠質(zhì)和浙青質(zhì)的化學(xué)動力學(xué)參數(shù)，包括活 化能、指前因子和原始潛量； ② 根據(jù)地質(zhì)條件下的熱史和沉積埋藏史數(shù)據(jù)得到地質(zhì)條件下的初始溫度和升溫速率， 將所得到的干酪根裂解成液態(tài)烴、干酪根裂解成膠質(zhì)和干酪根裂解成浙青質(zhì)的化學(xué)動力學(xué) 參數(shù)分別代入干酪根裂解成液態(tài)烴、干酪根裂解成膠質(zhì)和干酪根裂解成浙青質(zhì)的化學(xué)動力 學(xué)模型，獲得不同成熟度時干酪根初次裂解生成液態(tài)烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)的累積轉(zhuǎn)化率，將得 到的干酪根初次裂解生成液態(tài)烴、膠質(zhì)和浙青質(zhì)的累積轉(zhuǎn)化率相加即得到干酪根初次裂解 生成原油的累積轉(zhuǎn)化率； ③根據(jù)地質(zhì)條件下的熱史和沉積埋藏史數(shù)據(jù)得到地質(zhì)條件下的初始溫度和升溫速率， 將所得到的原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)參數(shù)代入原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)模型，獲得不 同成熟度時原油二次裂解成氣的累積轉(zhuǎn)化率； 6)地質(zhì)條件下凈油累積轉(zhuǎn)化率的計(jì)算： 將步驟5)得到的不同成熟度時干酪根初次裂解生成原油的累積轉(zhuǎn)化率，減去步驟5) 得到的不同成熟度時原油二次裂解成氣的累積轉(zhuǎn)化率，即得到不同成熟度下凈油的累積轉(zhuǎn) 化率。
2.如權(quán)利要求1所述的一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其特征在于：利用生烴動力 學(xué)原理建立干酪根裂解成液態(tài)烴、干酪根裂解成膠質(zhì)、干酪根裂解成浙青質(zhì)以及原油裂解 成氣的化學(xué)動力學(xué)模型的過程如下：
設(shè)干酪根KE〇i成油0 ,過程由NO個平行一級反應(yīng)組成，每個反應(yīng)對應(yīng)的活化能為EOp指前因子為A0,.，并設(shè)對應(yīng)每一個反應(yīng)的干酪根的原始潛量為X0i(l，i=1，2，…，N0,即： (1) (2) (3) 至?xí)r間t時，第i個反應(yīng)的生油量為XOp則有：
(4) (5) 其中，K〇i為第i個干酪根成油反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)，R為氣體常數(shù)，T為絕對溫度，當(dāng) 實(shí)驗(yàn)采用恒速升溫時：
(6) 其中，D為升溫速率； 由式⑷~（6)可得：
(7) 將式（7)從T積分得： 其中，tq為初始溫度，且xOiCr。）=o，x〇im=X0i; 由此得到干酪根裂解成液態(tài)烴的化學(xué)動力學(xué)模型為： (8) (9) 將式（9)的角標(biāo)換成膠質(zhì)和浙青質(zhì)，則可分別得到干酪根裂解成膠質(zhì)和干酪根裂解成 浙青質(zhì)的化學(xué)動力學(xué)模型； 同理，若設(shè)干酪根直接裂解成氣的反應(yīng)由NOG個平行反應(yīng)組成，每個平行反應(yīng)的活化 能為EOGp原始潛量為X0Gi(l，干酪根成氣的第i個反應(yīng)的指前因子為AOGp干酪根成氣的第 i個反應(yīng)的生氣量為XOGp得到原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)模型為：
(10)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其特征在于：上述步 驟4)的步驟①中已發(fā)表的數(shù)據(jù)為Petromod軟件中所提供的數(shù)據(jù)，該軟件中標(biāo)注為： TangYongchun，2011。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其特征在于：上述步 驟4)的步驟①中已發(fā)表的數(shù)據(jù)為Petromod軟件中所提供的數(shù)據(jù)，該軟件中標(biāo)注為： TangYongchun，2011。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其特征在于： 上述步驟5)的步驟①中已發(fā)表的數(shù)據(jù)為已發(fā)表的專著《有機(jī)質(zhì)成烴動力學(xué)理論及其應(yīng)用》 和文獻(xiàn)"原油族組分成氣的化學(xué)動力學(xué)模型及其標(biāo)定"。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)方法，其包括以下步驟:1)進(jìn)行熱模擬實(shí)驗(yàn)，包括開放體系的巖石熱解實(shí)驗(yàn)、熱解色譜實(shí)驗(yàn)和密閉體系的金管實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而得到不同溫度時干酪根裂解成液態(tài)烴和氣態(tài)烴的累積轉(zhuǎn)化率和不同溫度時原油裂解成氣的累積轉(zhuǎn)化率；2)建立干酪根裂解成液態(tài)烴、干酪根裂解成膠質(zhì)、干酪根裂解成瀝青質(zhì)以及原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)模型，并優(yōu)化求解得到干酪根裂解成液態(tài)烴和原油裂解成氣的化學(xué)動力學(xué)參數(shù)；3)確定膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的熱解產(chǎn)氣率；4)確定干酪根初次裂解生成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的最終比例；5)計(jì)算地質(zhì)條件下干酪根成油的累積轉(zhuǎn)化率；6)計(jì)算地質(zhì)條件下凈油的累積轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于源巖生油量評價(jià)過程中對凈油累積轉(zhuǎn)化率的評價(jià)。
【IPC分類】G01N30-00
【公開號】CN104698092
【申請?zhí)枴緾N201510119705
【發(fā)明人】陳國輝, 盧雙舫, 李進(jìn)步, 田善思, 薛海濤, 王民, 穆國棟, 顏鑫桐, 盧志鑫, 王新, 沈珊
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月18日