一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，特別是關(guān)于一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率 的評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥頁(yè)巖PY-GC (熱解色譜）實(shí)驗(yàn)是在開(kāi)放體系下進(jìn)行的程序升溫?zé)峤鈱?shí)驗(yàn)，檢測(cè)不 同溫度下各個(gè)烴類組分的產(chǎn)率，利用時(shí)溫互補(bǔ)原理通過(guò)升高溫度來(lái)縮短有機(jī)質(zhì)產(chǎn)烴時(shí)間， 進(jìn)而利用生烴動(dòng)力學(xué)原理對(duì)生烴歷程進(jìn)行研宄，并應(yīng)用到地質(zhì)條件下對(duì)生烴過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài) 評(píng)價(jià)。干酪根生成的油氣中包括飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)四個(gè)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(cè)時(shí)，僅 能夠檢測(cè)到烴類信號(hào)，對(duì)于膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分無(wú)法檢測(cè)。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)和瀝青質(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(cè)；而膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分由于沸點(diǎn)極高，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下無(wú)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(cè)到。綜上所述，泥頁(yè)巖PY-GC實(shí)驗(yàn)檢測(cè)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)和瀝 青質(zhì)經(jīng)過(guò)二次裂解生成的天然氣。在以往的研宄中，并未意識(shí)到熱解過(guò)程中膠質(zhì)、瀝青質(zhì)將 發(fā)生二次裂解反應(yīng)，將兩個(gè)過(guò)程綜合結(jié)果作為干酪根成氣過(guò)程進(jìn)行生烴動(dòng)力學(xué)研宄，忽略 了 PY-GC實(shí)驗(yàn)過(guò)程中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)二次裂解成氣對(duì)總成氣轉(zhuǎn)化率的貢獻(xiàn)。
[0003] 利用金管實(shí)驗(yàn)（封閉體系）亦可獲得干酪根生成飽和烴、芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)產(chǎn) 率，進(jìn)而獲得相應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。但封閉體系下的實(shí)驗(yàn)，難以對(duì)初次裂解和二次裂解進(jìn)行明確 界定，評(píng)價(jià)結(jié)果存在偏差，而且實(shí)驗(yàn)費(fèi)用昂貴；另外，對(duì)油田和科研單位已有的PY-GC實(shí)驗(yàn) (開(kāi)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(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種更準(zhǔn)確、更接近客觀實(shí)際的干酪根直接 成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)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：一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià) 方法，其包括以下步驟：1)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣率的確定：對(duì)泥頁(yè)巖樣品進(jìn)行氯仿抽提，然后 對(duì)抽提物進(jìn)行族組分分離，對(duì)分離出的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)進(jìn)行三次以上巖石熱解實(shí)驗(yàn)，得到膠 質(zhì)、瀝青質(zhì)產(chǎn)烴率，并根據(jù)液態(tài)烴和氣態(tài)烴的比例得到膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二次裂解成氣率Q jksj* n、實(shí)驗(yàn)條件下膠質(zhì)、瀝青質(zhì)初次、二次裂解成氣過(guò)程的評(píng)價(jià)：①直接對(duì)泥頁(yè)巖 樣品進(jìn)行巖石熱解實(shí)驗(yàn)和熱解色譜實(shí)驗(yàn)，并設(shè)定初始溫度和升溫速率，得到該升溫速率條 件下的泥頁(yè)巖樣品中干酪根成氣轉(zhuǎn)化率F iffitow ;②根據(jù)已發(fā)表的數(shù)據(jù)獲取干酪根初次裂 解成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二次裂解成氣的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)， 對(duì)應(yīng)上述初始溫度和升溫速率，利用生烴動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行模型應(yīng)用，得出巖石熱解實(shí)驗(yàn)和 熱解色譜實(shí)驗(yàn)在上述實(shí)驗(yàn)條件下各個(gè)溫度時(shí)干酪根初次裂解成膠質(zhì)的歸一化轉(zhuǎn)化率XT_g 初次裂解成膠質(zhì)\ 干酪根初次裂解成瀝青質(zhì)的歸一化轉(zhuǎn)化率、膠質(zhì)二次裂解成氣 的歸一化轉(zhuǎn)化率和瀝青質(zhì)二次裂解成氣的歸一化轉(zhuǎn)化率干 酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的校正：在步驟2)中設(shè)定的初始溫度和升溫速率的實(shí)驗(yàn)條件下，利用 下式（1)和（2)獲取各個(gè)溫度點(diǎn)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)成氣轉(zhuǎn)化率：
[0006] F膠質(zhì)成氣=父干釀根初次裂解成膠質(zhì)X卩干_成膠質(zhì)X X膠質(zhì)二次裂解成氣X Q膠質(zhì)成氣 （1)
[0007] F瀝青質(zhì)成氣=X干酪根初次裂解成瀝青質(zhì)X ρ干酪根成瀝青質(zhì)X X瀝青質(zhì)二次裂解成氣X Q瀝青質(zhì)成氣 （2)
[0008] 式（1)和式（2)中，F(xiàn)jrsj5m為干酪根初次裂解生成的膠質(zhì)經(jīng)二次裂解后的成氣轉(zhuǎn) 化率; P瀝青質(zhì)成氣 為干酪根初次裂解生成的瀝青質(zhì)經(jīng)二次裂解后的成氣轉(zhuǎn)化率；為 干酪根初次裂解最終生成膠質(zhì)的比例，其值為0. 0483 為干酪根初次裂解最終 生成瀝青質(zhì)的比例，其值為0.0148 ;將膠質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣轉(zhuǎn)化率從實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的干酪根成 氣轉(zhuǎn)化率Fiffiejtn中去除，即可求出干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率：
[0009] 直接成氣=卩干_成氣-F膠質(zhì)成氣-F瀝青質(zhì)成氣 (3)
[0010] 式⑶中，F(xiàn)m觀接航為干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率。
[0011] 所述步驟2)的②中，利用生烴動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行模型應(yīng)用的過(guò)程如下：設(shè)干酪根 KEOi成油Oi過(guò)程由NO個(gè)平行一級(jí)反應(yīng)組成，每個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的活化能為EOi,指前因子為AO i, 并設(shè)對(duì)應(yīng)每一個(gè)反應(yīng)的干酪根的原始潛量為X〇iQ，i = 1，2，…，N0,即：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，其包括以下步驟： 1) 膠質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣率的確定： 對(duì)泥頁(yè)巖樣品進(jìn)行氯仿抽提，然后對(duì)抽提物進(jìn)行族組分分離，對(duì)分離出的膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 進(jìn)行三次以上巖石熱解實(shí)驗(yàn)，得到膠質(zhì)、瀝青質(zhì)產(chǎn)烴率，并根據(jù)液態(tài)烴和氣態(tài)烴的比例得到 膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二次裂解成氣率Q膠質(zhì)成氣、Q瀝青質(zhì)成氣； 2) 實(shí)驗(yàn)條件下膠質(zhì)、瀝青質(zhì)初次、二次裂解成氣過(guò)程的評(píng)價(jià)： ① 直接對(duì)泥頁(yè)巖樣品進(jìn)行巖石熱解實(shí)驗(yàn)和熱解色譜實(shí)驗(yàn)，并設(shè)定初始溫度和升溫速 率，得到該升溫速率條件下的泥頁(yè)巖樣品中干酪根成氣轉(zhuǎn)化率F flsfcw ; ② 根據(jù)已發(fā)表的數(shù)據(jù)獲取干酪根初次裂解成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以及膠 質(zhì)、瀝青質(zhì)二次裂解成氣的化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)應(yīng)上述初始溫度和升溫速率，利用生烴動(dòng)力 學(xué)原理進(jìn)行模型應(yīng)用，得出巖石熱解實(shí)驗(yàn)和熱解色譜實(shí)驗(yàn)在上述實(shí)驗(yàn)條件下各個(gè)溫度時(shí)干 酪根初次裂解成膠質(zhì)的歸一化轉(zhuǎn)化率、干酪根初次裂解成瀝青質(zhì)的歸一化 轉(zhuǎn)化率X干謙初次裂解成浙額、I父質(zhì)一次裂解成氣的歸一化轉(zhuǎn)化率X膠質(zhì)二次裂解成氣和瀝青質(zhì)一次裂 解成氣的歸一化轉(zhuǎn)化率 3) 干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的校正： 在步驟2)中設(shè)定的初始溫度和升溫速率的實(shí)驗(yàn)條件下，利用下式（1)和（2)獲取各個(gè) 溫度點(diǎn)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)成氣轉(zhuǎn)化率： F膠質(zhì)成氣=X干酪根初次裂解成膠質(zhì)xP干酪根成膠質(zhì)x X膠質(zhì)二次裂解成氣xQ膠質(zhì)成氣 (1) F瀝青質(zhì)成氣=X干酪根初次裂解成瀝青質(zhì)xP干酪根成瀝青質(zhì)x X瀝青質(zhì)二次裂解成氣xQ瀝青質(zhì)成氣 (2) 式（1)和式（2)中，F(xiàn)jttow為干酪根初次裂解生成的膠質(zhì)經(jīng)二次裂解后的成氣轉(zhuǎn)化率； 為干酪根初次裂解生成的瀝青質(zhì)經(jīng)二次裂解后的成氣轉(zhuǎn)化率；為干酪根 初次裂解最終生成膠質(zhì)的比例，其值為〇. 0483 為干酪根初次裂解最終生成瀝 青質(zhì)的比例，其值為0.0148 ; 將膠質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣轉(zhuǎn)化率從實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的干酪根成氣轉(zhuǎn)化率Fflsfcw中去除，即可求 出干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率： F干酪根直接成氣=F干酪根成氣-F膠質(zhì)成氣-F瀝青質(zhì)成氣 (3) 式⑶中，成氣為干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述步 驟2)的②中，利用生烴動(dòng)力學(xué)原理進(jìn)行模型應(yīng)用的過(guò)程如下： 設(shè)干酪根KEOi成油O ,過(guò)程由NO個(gè)平行一級(jí)反應(yīng)組成，每個(gè)反應(yīng)對(duì)應(yīng)的活化能為EO i， 指前因子為AOi,并設(shè)對(duì)應(yīng)每一個(gè)反應(yīng)的干酪根的原始潛量為X0iQ，i = 1，2,…，勵(lì)，即： KEO \ (XOw) K0' >Oi(XOi) (1) KEO ： (XV J Oi(XOi) (5) KEOyll (XOm) k〇xo >Ono(XOno) (6) 至?xí)r間t時(shí)，第i個(gè)反應(yīng)的生油量為XOi,則有： = KOXXO1,, - XOi) (7) dt …
(8) 其中，KOi為第i個(gè)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(duì)溫度，當(dāng) 實(shí)驗(yàn)采用恒速升溫時(shí)：
(9) 其中，D為升溫速率； 由式⑵~（9)可得：
將式（10)從Tci^ T積分得：
其中，Ttl為初始溫度，且XOi(Ttl) = 0, XOi(T) =XOi;由此得到干酪根裂解成液態(tài)烴的 化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型為：
干酪根成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣過(guò)程與干酪根成烴過(guò)程的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模 型相似，僅角標(biāo)有所差異； 假設(shè)干酪根成膠質(zhì)和瀝青質(zhì)分別由Njrs和個(gè)平行反應(yīng)組成，每個(gè)反應(yīng)的活化能 分別為Ejtm和E ，原始潛量分別為Xjtmci和X ，干酪根成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的第i個(gè) 反應(yīng)的指前因子分別為Ajtm和A ，干酪根生成膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的第i個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物生成 量分別為Xjtm和X i，得到干酪根生成膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型：
假設(shè)膠質(zhì)和瀝青質(zhì)成氣分別由NswsjtnA平行反應(yīng)組成，每個(gè)反應(yīng)的活化能 分別為航i和E _廳氣i，原始潛莖分別為X膠廳氣i(l和X浙青祕(mì)氣i(l，I父質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣的 第i個(gè)反應(yīng)的指前因子分別為A Jiwigjsni，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)成氣的第i個(gè)反應(yīng)成氣 量分別為和X ，得到膠質(zhì)和瀝青質(zhì)成氣的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型： Λ

3. 如權(quán)利要求1所述的一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述步 驟2)的①中，以200°C為初始溫度，以5°C /min、10°C /min或20°C /min為升溫速率。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：所述步 驟2)的①中，以200°C為初始溫度，以5°C /min、10°C /min或20°C /min為升溫速率。
5. 如權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，其特征 在于：所述步驟2)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，2011〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)方法，其包括以下步驟：1)巖石熱解實(shí)驗(yàn)得到膠質(zhì)、瀝青質(zhì)產(chǎn)烴率，從而確定膠質(zhì)、瀝青質(zhì)二次裂解成氣率；2)實(shí)驗(yàn)條件下膠質(zhì)、瀝青質(zhì)初次、二次裂解成氣過(guò)程的評(píng)價(jià)：得到干酪根成氣轉(zhuǎn)化率，以及干酪根初次裂解成膠質(zhì)、干酪根初次裂解成瀝青質(zhì)、膠質(zhì)二次裂解成氣和瀝青質(zhì)二次裂解成氣的歸一化轉(zhuǎn)化率；3)將求出的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)成氣轉(zhuǎn)化率從實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的干酪根成氣轉(zhuǎn)化率中去除，即可求出干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明由于從實(shí)際情況出發(fā)，得到的干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率更為合理、準(zhǔn)確。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于源巖生油氣量評(píng)價(jià)過(guò)程中對(duì)干酪根直接成氣轉(zhuǎn)化率的評(píng)價(jià)。
【IPC分類】G01N25-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104730101
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510119268
【發(fā)明人】陳國(guó)輝, 盧雙舫, 李進(jìn)步, 薛海濤, 王民, 肖佃師, 陳方文, 田善思, 穆國(guó)棟, 嚴(yán)鑫桐, 王新, 田偉超, 苑丹丹, 宋立平, 梁宏儒
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月18日