一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法，它涉及一種評價標準。本發(fā)明主要根據(jù)絕對含油量(S1)和相對含油量參數(shù)(S1/TOC)對不同類型泥質白云巖含油性進行探討，根據(jù)其與TOC之間的相關性，利用曲線拐點，建立頁巖油資源分級評價標準，即將頁巖油氣資源分為富集、中等富集、低效和無效資源四類。該原理及方法不僅從生、排烴的角度探討了不同類型泥質白云巖含油性，建立了快速評價頁巖油氣資源潛力的方法。另外，本發(fā)明首次從頁巖油氣資源量和頁巖油可采性角度提出了頁巖油氣資源分級評價標準，為我國優(yōu)選有利含頁巖油氣盆地提供了理論支持，這直接關系到一個探區(qū)投資力度以及勘探方向的決策。
【專利說明】一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種評價標準，具體涉及一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法。

【背景技術】
[0002]北美頁巖氣藏的成功開發(fā)，確立了頁巖油氣在能源結構中的重要地位，極大地推動了全球頁巖油氣勘探開發(fā)進程(Rong, 1997 ;Hill et al., 2004 ；Perry and Lee, 2007)。但由于北美泥頁巖層系多發(fā)育在海相地層，相變小且均質性較強，利用有限的探井及部分分析測試資料便可以確定頁巖油氣發(fā)育的有利區(qū)。因此，尚未見到國外關于頁巖油氣資源分級評價方面的報道。
[0003]我國泥頁巖分布面積廣泛，為頁巖油氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場。勝利油田面積不到100km2的渤南洼陷滯留在泥頁巖中的油總量就高達88 X 18噸，大慶、吉林等油田均存在豐富的頁巖油資源(盧雙舫等，2012)。此外，近年來我國在在漢盆地、準噶爾盆地云質泥巖和泥質云巖中發(fā)現(xiàn)了頁巖油資源(羅開平等，2013 ;鄒才能等，2013)，進一步開拓了頁巖油氣勘探領域。
[0004]應用現(xiàn)有的烴源巖定量評價方法，不難計算出頁巖中殘存的油氣總量(盧雙舫等，2008)。但是受沉積環(huán)境、礦物組成，及烴源巖有機質豐度、類型、成熟度及排烴效率的影響，不同頁巖含油氣量存在明顯差別。因此，為了明確頁巖油氣資源是否具有可開采性，有必要對頁巖油氣資源潛力進行分級評價。Lu et al.(2012)依據(jù)頁巖含油性(SI與氯仿浙青“A”)與TOC的關系，將頁巖油氣資源分為三類，即分散資源、低效資源、富集資源。然而，上述分級方法沒有考慮頁巖油氣的可采性，對頁巖油氣勘探的指導意義還存在一定的局限性。Jarvie et al.(2008)認為地層中單位有機碳的含烴量(S1/T0C)除了可以用來判斷烴源巖的成熟度之外，還可以作為可采指數(shù)用來判斷頁巖油儲層含油性，并認為含油性高的的泥頁巖，S1/T0C值通常大于I。因此，結合絕對含油量(SI)和相對含油量(S1/T0C)來評價泥頁巖的含油性，才能準確對頁巖油氣資源潛力進行分級評價，其中絕對含油量決定頁巖油資源量的大小，相對含油量決定頁巖油可采性(頁巖油品質)。因此，本發(fā)明主要運用絕對和相對含油量探討不同類型泥頁巖(泥質白云巖)含油性，進而提出頁巖油氣資源分級評價標準，為我國優(yōu)選有利含頁巖油氣盆地提供幫助。
[0005]巖石中的有機質是油氣生成的物質基礎，它的含量高低對烴源巖的評價有著直接影響。只有當巖石中的有機質含量達到一定界限時，才可能生成具有工業(yè)價值的油氣，成為有效烴源巖。而有機質豐度是評價烴源巖生烴潛力的重要參數(shù)。目前常用的有機質豐度指標主要有有機碳含量(T0C)、巖石熱解參數(shù)Pg(Sl+S2)、氯仿浙青“A”等。而直接反應油氣的富集性的參數(shù)是SI與氯仿浙青“A”。盧雙舫等(2012)通過對我國松遼盆地南部、伊通盆地伊通斷陷、渤海灣盆地渤南洼陷以及海拉爾盆地烏爾遜凹陷主力烴源巖層段的泥頁巖地化分析數(shù)據(jù)的統(tǒng)計整理，建立了 TOC與氯仿浙青“A”含量和殘留烴量(SI)的對應關系，如圖1所示。發(fā)現(xiàn)氯仿浙青“A”、SI隨TOC的增大總體上呈上升趨勢。上述地區(qū)的泥頁巖地化參數(shù)表現(xiàn)出明顯的3段性特征:當TOC較高時，S1、氯仿浙青“A”為相對穩(wěn)定的高值；當TOC較低時，S1、氯仿浙青“A”保持穩(wěn)定低值；當TOC介于兩者之間時，S1、氯仿浙青“A”則呈現(xiàn)明顯的上升趨勢。盧雙舫等(2012)認為:①穩(wěn)定高值段表明當有機質的豐度達到一定的臨界值時，所生成的油量總體上已能夠滿足頁巖各種形式的殘留需要，豐度更高時頁巖含油量達到飽和，多余的油被排出。顯然，這類泥頁巖的含油量最為豐富，是近期頁巖油評價和勘探的最現(xiàn)實的對象，稱之為富集資源，或者飽和資源(I級資源)。②在穩(wěn)定低值段，由于有機質豐度低，生成的油量還難以滿足頁巖自身殘留的需要，因此含油量還很低。這類頁巖近期不宜開采，由于其油量少且分散，以游離態(tài)分布于烴源巖孔隙中或吸附于有機質表面，也許永遠也難以被經(jīng)濟有效地開發(fā)，故稱之為分散資源，或者無效資源(III級資源)。③介于其間的上升段的頁巖含油量居中，待未來技術進一步發(fā)展后才有望成為開發(fā)對象，稱之為低效資源(II級資源)。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有技術存在以下缺點:1、在對泥頁巖含油氣性分析中，沒有考慮有機質類型的影響；2、沒有考慮頁巖油氣的可采性。


【發(fā)明內容】

[0007]針對現(xiàn)有技術上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法，揭示有機質類型對泥頁巖(泥質白云巖)含油性的影響，運用絕對含油量(決定資源量大小)和相對含油量(決定油氣可采性)參數(shù)，建立一套具有普適性的頁巖油資源潛力分級評價標準。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn):一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法，其步驟為:
[0009](I)不同類型泥頁巖(泥質白云巖)含油性分析:
[0010]對于傳統(tǒng)烴源巖的評價，我們希望其排出盡可能多的油氣供運聚成藏，而對于頁巖油氣，則希望巖石中殘留盡可能多的油氣。因此，對于形成頁巖油氣的巖石而言，探討其含油性，需要考慮其有機質類型，主要是因為不同類型烴源巖的排烴效率明顯不同(Sandvik et al.,1992, Inan et al.,1998 ；Stainforth,2009 ；Eseme et al.,2012)。
[0011](2)頁巖油氣資源分級評價標準的建立:
[0012]通常采用熱解殘留烴(SI)和氯仿浙青“A”兩個指標來判斷巖石中的含油量，其中SI主要反映較低碳數(shù)烴類的含量而氯仿浙青“A”含有高碳數(shù)烴類和非烴、浙青質組分，且存在輕烴損失的問題。由于頁巖油儲層的低滲透性，目前開采的頁巖油主要以輕質或凝析油為主。為此，本文采用SI作為判斷泥質白云巖含油性的評價指標。
[0013](3)推廣應用:
[0014]為了有效地彌補實驗室測樣不足，首先采用Alog R的方法(Passey et al.,1990)計算了 TOC和SI等參數(shù)，然后結合頁巖油氣資源分級評價標準，對泥質白云巖層系頁巖油資源潛力進行了分級評價，并揭示了不同級別頁巖油資源分布特征。
[0015]本發(fā)明的有益效果:不僅從生、排烴的角度探討了不同類型泥質白云巖含油性，建立了快速評價頁巖油氣資源潛力的方法。另外，本發(fā)明首次從頁巖油氣資源量和頁巖油可采性角度提出了頁巖油氣資源分級評價標準，為我國優(yōu)選有利含頁巖油氣盆地提供了理論支持，這直接關系到一個探區(qū)投資力度以及勘探方向的決策。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明；
[0017]圖1為本發(fā)明的【背景技術】中的中國東部部分盆地主力烴源巖含油量與TOC的關系圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的江漢盆地新溝嘴組不同類型泥質白云巖生烴潛力與深度關系圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的江漢盆地新溝嘴組不同類型泥質白云巖含油性與深度關系圖；
[0020]圖4為本發(fā)明的江漢盆地新溝嘴組不同類型泥質白云巖含油性與TOC之間的關系圖；
[0021]圖5為本發(fā)明的江漢盆地典型探井分布特征圖。
[0022]圖6為本發(fā)明的新391井實測TOC與Λ log R和計算TOC交匯圖；
[0023]圖7為本發(fā)明的新391井新溝嘴組下段泥質白云巖含油性剖面圖。

【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0025]參照圖1-7，本【具體實施方式】采用以下技術方案:一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法，其步驟為:
[0026](I)不同類型泥頁巖(泥質白云巖)含油性分析
[0027]對于傳統(tǒng)烴源巖的評價，我們希望其排出盡可能多的油氣供運聚成藏，而對于頁巖油氣，則希望巖石中殘留盡可能多的油氣。因此，對于形成頁巖油氣的巖石而言，探討其含油性，需要考慮其有機質類型，主要是因為不同類型烴源巖的排烴效率明顯不同(Sandvik et al., 1992, Inan et al.,1998 ；Stainforth,2009 ；Eseme et al.,2012)。
[0028]本發(fā)明以江漢盆地新溝嘴組泥質白云巖為例。從生烴潛力參數(shù)(S1+S2)/T0CX100來看，隨著有機質類型的逐漸變差(從I型到III型)，相應泥質白云巖生烴潛力依次變差，且變化幅度較為明顯(圖2)，其中III型有機質泥質白云巖基本不具備生烴潛力，其對頁巖油勘探?jīng)]有意義。從烴指數(shù)S1/T0CX 100來看，隨著有機質類型的逐漸變差(從I型到III型)，相應泥質白云巖殘烴量逐漸變差，但變化幅度不明顯(圖3)，主要是由于I型有機質泥質白云巖排烴量最大，其次為IIl型。由此可見，I型有機質巖石排烴效率高決定了在常規(guī)油氣勘探中應重視優(yōu)質烴源巖，但這同時也是造成其相對含油量相對較低的根本原因，因此在頁巖油研究中，除了關注I型有機質巖石，還應重視IIl型和112型有機質巖石。
[0029](2)頁巖油氣資源分級評價標準的建立
[0030]通常采用熱解殘留烴(SI)和氯仿浙青“A”兩個指標來判斷巖石中的含油量，其中SI主要反映較低碳數(shù)烴類的含量而氯仿浙青“A”含有高碳數(shù)烴類和非烴、浙青質組分，且存在輕烴損失的問題。由于頁巖油儲層的低滲透性，目前開采的頁巖油主要以輕質或凝析油為主。為此，本文采用SI作為判斷泥質白云巖含油性的評價指標。圖4繪出了江漢盆地新溝嘴組下段泥質白云巖含油性與有機碳含量的關系。從絕對含油量參數(shù)(SI)來看，泥質白云巖含油性隨有機碳含量的增加表現(xiàn)出三階段演化特征:低有機質豐度階段泥質白云巖含油量緩慢增大(SI小于lmg/g),之后階段含油量迅速增加(SI介于lmg/g?4mg/g),最后階段含油量增加速度逐漸減小，直至平穩(wěn)(SI大于4mg/g)。結合相對含油量參數(shù)(S1/T0C)，可將泥質白云巖含油性劃分為四個區(qū)域級別，如圖4所示。其中第①區(qū)域為富集資源，泥質白云巖含油性最佳，相對和絕對含油量均為高值區(qū)，此區(qū)域泥質白云巖主要為；第②區(qū)域次之，為中等富集資源，相對含油量處于較高值區(qū)，絕對含油量中等；第③區(qū)域為低效資源，絕對含油量中等，相對含油量處于低值區(qū)；第④區(qū)域最差，為無效資源，相對和絕對含油量均處于低值區(qū)。其中富集資源和中等富集資源是目前能有效開采的，前者以I型和IIl型泥質白云巖為主，后者主要為I型、IIl型和112型泥質白云巖。
[0031](3)推廣應用
[0032]為了有效地彌補實驗室測樣不足，首先采用Alog R的方法(Passey et al.,1990)計算了 TOC和SI等參數(shù)，然后結合頁巖油氣資源分級評價標準，對江漢盆地新溝嘴組泥質白云巖層系頁巖油資源潛力進行了分級評價，并揭示了不同級別頁巖油資源分布特征。
[0033]新391井位于丫角-新溝低凸起，其巖性剖面連續(xù)，測井資料完整，具有豐富的地化數(shù)據(jù)，且位于研究區(qū)近于中央的位置(圖5)，具有一定的代表性。因此，選取新391井對新溝嘴組下段進行擬合。新391井實測TOC值與Alog R和計算TOC值相關系數(shù)(R2)達到0.789，具有較好的相關性(圖6)。因此，用新391井Λ log R與TOC的擬合方程計算TOC是可行的。同樣可以通過Alog R的方法計算SI和S2值，其中新391井實測SI值與Δ log R和計算SI值相關系數(shù)(R2)達到0.7627，實測S2值與Λ log R和計算S2值相關系數(shù)(R2)達到0.753，均具有很好的相關性。
[0034]通過計算的TOC和S2值可以得到氫指數(shù)(HI)，鑒于區(qū)內泥質白云巖樣品成熟較低，即具備較低的Tmax值，因此可用HI來反映有機質類型。結合前文通過絕對含油量(SI)和相對含油量(S1/T0C)劃分的四級資源，即:①富集資源中等富集資源；③低效資源；④無效資源，可以得到不同類型泥質白云巖頁巖油資源潛力。新391井揭示新溝嘴組下段中部I型有機質泥質白云巖中頁巖油資源主要為富集和中等富集資源，為頁巖油勘探有利層段，其他層段以低效或無效資源為主，不利于頁巖油勘探(圖7);新溝嘴組下段中部和底部IIl型有機質泥質白云巖中頁巖油資源以中等富集資源為主，含少量富集資源，其他層段以低效或無效資源為主(圖7);新溝嘴組下段112型有機質泥質白云巖中頁巖油資源以低效或無效資源為主，中部和下部局部地區(qū)含少量中等富集資源(圖7) ；111型有機質泥質白云巖中頁巖油資源主要為無效資源(圖7)。通過此方法可以得到盆地范圍內頁巖油資源分布特征，進而可以預測整個盆地頁巖油氣資源潛力，為下一步勘探部署提供依據(jù)。
[0035]本【具體實施方式】主要根據(jù)絕對含油量(SI)和相對含油量參數(shù)(S1/T0C)對不同類型泥質白云巖含油性進行探討，根據(jù)其與TOC之間的相關性，利用曲線拐點，建立頁巖油資源分級評價標準，即將頁巖油氣資源分為富集、中等富集、低效和無效資源四類。該原理及方法不僅從生、排烴的角度探討了不同類型泥質白云巖含油性，建立了快速評價頁巖油氣資源潛力的方法。另外，本發(fā)明首次從頁巖油氣資源量和頁巖油可采性角度提出了頁巖油氣資源分級評價標準，為我國優(yōu)選有利含頁巖油氣盆地提供了理論支持，這直接關系到一個探區(qū)投資力度以及勘探方向的決策。
[0036]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一套頁巖油氣資源潛力分級評價標準方法，其特征在于，其步驟為: (1)不同類型泥頁巖(泥質白云巖)含油性分析: 對于傳統(tǒng)烴源巖的評價，希望其排出盡可能多的油氣供運聚成藏，而對于頁巖油氣，則希望巖石中殘留盡可能多的油氣；因此，對于形成頁巖油氣的巖石而言，探討其含油性，需要考慮其有機質類型，主要是因為不同類型烴源巖的排烴效率明顯不同； (2)頁巖油氣資源分級評價標準的建立: 通常采用熱解殘留烴(SI)和氯仿浙青“A"兩個指標來判斷巖石中的含油量，其中SI主要反映較低碳數(shù)烴類的含量而氯仿浙青“A”含有高碳數(shù)烴類和非烴、浙青質組分，且存在輕烴損失的問題；由于頁巖油儲層的低滲透性，目前開采的頁巖油主要以輕質或凝析油為主；為此，本文采用SI作為判斷泥質白云巖含油性的評價指標；將頁巖油氣資源分為富集、中等富集、低效和無效資源四類； (3)推廣應用: 為了有效地彌補實驗室測樣不足，首先采用Alog R的方法(Passey et al.，1990)計算了 TOC和SI等參數(shù)，然后結合頁巖油氣資源分級評價標準，對泥質白云巖層系頁巖油資源潛力進行了分級評價，并揭示了不同級別頁巖油資源分布特征。
【文檔編號】G06F19/00GK104268413SQ201410515674
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2014年9月29日
【發(fā)明者】李文浩, 盧雙舫, 張鵬飛, 胡瑩, 李倩, 張亞念, 張晗 申請人:中國石油大學(華東)