一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法
【專利摘要】本發明提供了一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，該方法在各類生排烴熱模擬實驗基礎上，通過排出部分滯留烴和收集、計量排出產物的步驟，結合初始巖石樣品熱解分析數據S1和S2、實驗后巖石殘樣熱解分析數據S1'和S2'，建立起輕烴產率Pt的計算公式，可較便捷、精確地獲得生排烴熱模擬實驗的輕烴產物量。本發明提供的生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，解決了各類生排烴實驗需要低溫冷卻和高端儀器配合也不易做到的輕烴量精確估算問題，使生排烴裝置和后續處理裝置簡化甚至省略，也避免了熱解巖石S1輕、重烴校正方法(CN103543470A)存在的問題。
【專利說明】
一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法
技術領域
[0001] 本發明屬于油氣地球化學技術領域，具體涉及一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物 量的估算方法。
【背景技術】
[0002] 烴源巖的生烴能力和產物組成決定了資源量的多少和油氣藏類型，影響開發方 案。生排烴熱模擬實驗是研究生排烴機理、評價烴源巖生排烴潛力的重要手段，也為常規和 非常規油氣資源評價工作和盆地模擬軟件提供參數。作為原油、烴源巖、生排烴實驗產物中 都存在的主要組分之一一輕烴(C 4_C14)，由于它在常溫常壓下易于揮發的性質，準確計量一 直是個難題，甚至是被忽略。前人通過冷卻密閉收集稱量(CN102998152A)、全二維氣相色譜 (GCXGC-FID)等實驗分析方法(CN103592401A)，進行了全油、輕烴產物直接計量的嘗試，有 效實現了輕烴量的估算，但由于這些方法都是通過增加新的儀器設備和繁瑣的分析操作工 作量來實現的，因此需要一種借用現有資料、少工作量的方法，來實現生排烴熱模擬實驗中 輕烴產物量的估算。
[0003] 目前還沒有發現針對生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，有專利描述了 關于巖石中輕烴組分的收集定量裝置和輕烴校正方法，也有文獻和專利敘述了通過昂貴的 密閉取芯分析或實驗與生烴動力學的結合分析，獲取輕烴校正系數，但不同地區、不同樣品 間的生排烴差異性很大，不具有普適性和針對性，更不可能每個實驗都按照文獻進行一次 昂貴、費時的輕烴校正系數分析。
[0004] Rock-Eval熱解分析獲得S1是泥頁巖殘留烴中的一部分，是在被加熱到300°C蒸發 并檢測出來，未被蒸發出來的殘留烴則隨溫度的升高干酪根裂解烴一起作為S2檢測出來， S1+S2常被作為烴源巖產烴潛量評價參數。由于熱解分析操作簡單，已經成為國際流行的烴 源巖非常常規的烴源巖基本分析評價手段，SI、S2數據非常普遍，盡管存在輕烴損失問題。
[0005] 勝利油田張林曄等用Rock-Eval熱解實驗分析了不同放置時間的井下取芯熱解結 果，認為隨著放置時間越長，輕烴損失量越多，把30天以上損失量達到50 %作為輕烴校正系 數。此技術認為剛從井下取出的巖心所測S1沒有輕烴損失，但實際上由于地層流體壓力釋 放和輕烴的擴散性質，輕烴損失是必然。
[0006] 唐慶梅等認為密閉取芯可以避免輕烴損失，所獲得的熱解參數可以矯正井壁取芯 熱解參數，但該方法需要密閉取芯井，造價高昂。
[0007] CN103543470A公開了一種熱解巖石中游離烴S1的輕、重烴校正方法，在該方法中， 用氯仿抽提前后所測Rock-Eval的兩次S1+S2的差值表示S1中重烴損失量，用Rock-Eval和 ΡΥ-GC實驗不同烴組分產率結果進行組分生烴動力學擬合，獲得不同EaSy Ro對應下的 C6-13/C13+的圖版，基于重烴恢復后的S1值作為C13+的量，來恢復輕烴量。該方案重烴校正所 用氯仿作為抽提溶劑，認為抽提了除干酪根以外的所有烴的觀點是可疑的，因為如果選用 三元抽提(苯、甲醇、丙酮），會獲得高出氯仿抽提物1-3倍的物質，這多出的物質全部歸類到 干酪根或游離烴的重烴組分都不合適。對于輕烴部分校正，重烴恢復后的S1值作為全部重 烴也不恰當，較新鮮巖石在抽提前的S1肯定包括C6-13的組分。由此可推斷該方案計算的輕 烴量是偏高的，重烴量不確定。
[0008] CN105243204A公開了一種依托于組分生烴動力學、PG-GC數據、PetroMod2014版生 烴模擬樣品組分數據和熱模擬實驗數據，建立的輕烴恢復方法與CN103543470A所描述方法 相同，也存在類似的問題。
【發明內容】
[0009] 為克服上述困難，本發明的目的是提供一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估 算方法。該方法能夠利用已有的常規、廉價分析資料數據，對生排烴熱模擬實驗中輕烴產物 量進行估算。
[0010] 為達到上述目的，本發明提供了一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方 法，該方法包括以下步驟：
[0011] 通過熱解分析，獲取生排烴熱模擬實驗中初始巖石樣品的以下參數:游離烴S1、熱 解烴S2;
[0012] 對初始巖石樣品進行生排烴熱模擬實驗，實驗中，收集升溫排烴過程中排出的流 體產物A，通過對流體產物A進行分離和計量分析，獲取以下參數:排出氣態烴產率Pgl、排出 液態烴在自然恒重下的排出油產率Pl;Pgl和P1均以初始巖石樣品為計算基準;升溫排烴過 程結束后得到巖石殘樣C;
[0013] 升溫排烴過程結束后進行降溫，降溫過程中先使巖石殘樣C的溫度降至220°C-230 °C，并在該溫度下維持一段時間，然后開閥使流體產物B排出，通過對流體產物B進行室溫條 件下的收集和計量分析;獲取以下參數:巖石吸附氣態烴產率Pg2、巖石部分排出的滯留油 產率P2,其中P2是在自然恒重下進行計量的;Pg2和P2均以初始巖石樣品為計算基準;所述 流體產物B包括滯留在巖石殘樣C中輕烴和蒸發起來的部分重烴；
[0014] 流體產物B排出后，繼續降至室溫，從實驗裝置內取出實驗巖石殘樣，得到巖石殘 樣D;
[0015] 通過熱解分析，獲取巖石殘樣D的以下參數:游離烴S1*3、熱解烴S2*3;將SfW* 3分別 換算成以初始巖石樣品為計算基準的游離烴S1'、熱解烴S2' ；
[0016] 通過以下公式計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產率Pt:
[0017] Pt=(Sl+S2)-(Pl+P2+Pgl+Pg2)-(Sl'+S2'）。在本發明中，公式中所涉及到的參 數，其單位統一為mg/g巖石或mg/gTOC。
[0018] 從Rock-Eval熱解分析數據來看，泥頁巖中與生烴有關的是已經生成的烴類和將 來有潛力能夠生成的烴類。其中已生成的烴類包括散失的部分輕烴和S1，將來有潛力生成 的烴類就是S2，S2又包括已生成烴的重組分，也包括干酪根被加熱后能裂解生成的烴。因 此，對于生排烴熱模擬實驗來說，根據物質平衡原理，實驗前原始樣品的生烴潛量S1+S2應 該與實驗后排出烴量、滯留烴量、固體殘樣的剩余生烴潛量之和相等。雖然剩余生烴潛量與 滯留烴量有重疊，但是，通過實驗過程中控制排烴時的溫度，將滯留在巖石中的輕烴和易于 揮發的部分重烴排出，全部計入排出烴量，就可以去掉滯留烴量一項，而實驗前后的物質平 衡差就是生成的輕烴量。在此基礎上，本發明提出了一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量 的估算方法。該方法在各類生排烴熱模擬實驗基礎上，通過排出部分滯留烴和收集、計量排 出產物的步驟，結合初始巖石樣品熱解分析數據S1和S2、實驗后巖石殘樣熱解分析數據SI' 和S2'，建立起輕烴產率Pt的計算公式，可較便捷、精確地獲得生排烴熱模擬實驗的輕烴產 物量。
[0019] 本發明提供的生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，解決了生排烴實驗需 要冷卻和高端儀器配合也不易做到的輕烴量精確估算問題，使生排烴裝置和后續處理裝置 簡化甚至省略。使用本發明提供的方法獲得的結果，恢復了實驗損失的輕烴組分，由于所占 總烴量的比例不小，提高了烴源巖生烴量評價參數精度;改變了原來生油階段高排烴效率 的認識，最終影響常規、非常規油氣資源的賦存量評價結果。另外，使用本發明提供的方法 確定了生排烴過程中的輕烴產率后，不同熱演化階段的烴組分認識也將有所改變，有利于 研究人員認識從干酪根到長鏈重油、短鏈輕烴和氣態烴間的轉化關系。
[0020] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，所涉及的流體產物的收 集、分離，以及氣態烴和液態烴的純化、計量等，都可以按照本領域的常規操作進行。因此， 上述方法中所涉及的Pgl、P1以及Pg2、P2都能被方便的獲得。同時，SI、S2以及S1'和S2 '的獲 取，利用的也是常規的Rock-Eval熱解分析實驗。因此，本發明提供的方法能夠利用已有的 常規、廉價分析資料數據，對生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量進行估算。
[0021 ]在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，升溫排烴過程是指常規的 生排烴熱模擬實驗中對初始巖石樣品進行程序升溫，并收集排烴產物的過程;常規的生排 烴熱模擬實驗中升溫排烴過程結束后，是直接降溫至室溫，而本發明提供的方法，相當于增 加了一個排烴步驟，使得滯留在樣品中的輕烴和易于揮發的部分重烴排出；在進行排烴時， 一般需要通入載氣將輕烴和蒸發起來的重烴帶出。另外，將排烴溫度控制在將排烴溫度控 制在220°C_230°C并維持一段時間，既可以使輕烴基本都以氣態的形式存在而排出完全，又 盡量避免了重烴的過多排出，是保證輕烴產物量精確度的重要方面。在220°C-230°C維持的 時間可根據具體情況而定，例如可先處理升溫排烴過程中收集到的液態物質，分液定容完 后，再開閥進行排烴。在本發明提供的優選實施方式中，巖石殘樣C在220°C-230°C下維持的 時間為3h-48h。
[0022] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，優選地，所述熱解分析中 使用的儀器是Rock-Eval熱解儀;在本發明的一個優選實施方式中，使用的是法國石油研究 院所產的Rock-Eval VI熱解儀。
[0023] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，優選地，排出氣態烴產率 Pgl和排出液態烴在自然恒重下的排出油產率P1，是通過以下方法獲取的：
[0024] 流體產物A經過冷阱冷凝，分離為氣態物質和液態物質；液態物質經除水除渣處 理，并定容后獲得液態烴;將液態烴進行自然揮發恒重計量操作，獲得排出液態烴在自然恒 重下的排出油產率P1;氣態物質(包括氣態烴&-C3和C0 2等無機氣體)經過氣相色譜分析，獲 得排出氣態烴產率Pgl。
[0025] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，優選地，巖石吸附氣態烴 產率Pg2和巖石部分排出的滯留油產率P2，是通過以下方法獲取的：
[0026] 流體產物B經過冷阱冷凝，分離為氣態物質和液態物質；液態物質經除水除渣處 理，并定容后獲得液態烴;將液態烴進行自然揮發恒重計量操作，獲得巖石部分排出的滯留 油產率P2;氣態物質經過氣相色譜分析，獲得巖石吸附氣態烴產率Pg2。
[0027] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，優選地，冷阱冷凝的溫度 為零下25 °C至零下20 °C;進一步優選為零下20 °C。
[0028] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，可以不對排出液態烴在自 然恒重下的排出油產率P1和巖石部分排出的滯留油產率P2進行分別獲取，而是直接獲取液 態烴在自然恒重下的排出油總產率P0,并通過以下公式計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產 率Pt:
[0029] Pt = (Sl+S2)-(P0+Pgl+Pg2)-(S1，+S2,）；
[0030] 其中，獲取液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0的方法為：
[0031 ]通過對流體產物A分離出的液態物質和流體產物B分離出的液態物質的混合物進 行計量分析(計量分析的方法可參照獲取P1或P2時的方法），獲得液態烴在自然恒重下的排 出油總產率P0。
[0032]在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，可以不對排出氣態烴產率 Pgl和巖石吸附氣態烴產率Pg2進行分別獲取，而是直接獲取氣態烴總產率Pg，并通過以下 公式計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產率Pt:
[0033] Pt=(Sl+S2)-(Pl+P2+Pg)-(Sl'+S2'）；圖1為依照該公式計算輕烴產率Pt的一種 技術方案模型；
[0034]其中，獲取氣態烴總產率Pg的方法為：
[0035] 通過對流體產物A分離出的氣態物質和流體產物B分離出的氣態物質的混合物進 行計量分析(計量分析的方法可參照獲取Pgl或Pg2時的方法），獲得氣態經總產率Pg。
[0036] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，可以不對排出液態烴在自 然恒重下的排出油產率P1和巖石部分排出的滯留油產率P2進行分別獲取，且不對排出氣態 烴產率Pgl和巖石吸附氣態烴產率Pg2進行分別獲取，而是直接獲取液態烴在自然恒重下的 排出油總產率P0以及氣態烴總產率Pg，并通過以下公式計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產 率Pt:
[0037] Pt = (Sl+S2)-(P0+Pg)-(S1，+S2,）；
[0038] 其中，獲取液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0的方法為：
[0039] 通過對流體產物A分離出的液態物質和流體產物B分離出的液態物質的混合物進 行計量分析，獲得液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0;
[0040] 獲取氣態烴總產率Pg的方法為：
[0041 ]通過對流體產物A分離出的氣態物質和流體產物B分離出的氣態物質的混合物進 行計量分析，獲得氣態烴總產率Pg。
[0042] 在上述生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法中，由于不用考慮產物在除 水、除渣、濃縮等前處理過程中輕烴的散失，因此適用于常規封閉體系生烴實驗、開放體系 高壓釜生烴實驗、孔隙介質熱壓生烴實驗、直壓式生排烴模擬實驗、黃金管生烴模擬實驗等 各類有關巖石熱生烴實驗產物中的輕烴定量。
[0043] 本發明提供的生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，具有以下優點：
[0044] 在方法上，本發明提供的估算方法避開了輕烴量的直接測量，借用的是生排烴其 它研究也需要測的常規分析項目參數，來間接計算出來，所涉及的其它常規分析結果非常 穩定，不需要考慮輕烴揮發;現有技術中軟件所用的方法是利用實驗和組分生烴動力學數 據擬合回歸的結果，精度受限于模型和實驗數據，現有技術中全二維氣相色譜方法是直接 用儀器測量，但樣品收集、處理要求高，難以避免輕烴揮發，所測結果肯定偏小。
[0045] 在精度上，與全二維氣相色譜分析方法對輕烴產率的估算結果，全二維氣相色譜 分析方法不可避免輕烴揮發，所測結果普遍比本發明提供的估算方法結果低。
[0046] 在操作上，本發明提供的估算方法僅借用兩次熱解分析結果，在排出液態烴處理 上用的是最常規、最易操作的自然恒重稱量法，氣態烴用的是常規氣相色譜組分分析;全二 維氣相色譜分析方法要低溫前處理、濃縮加標樣、兩次全二維氣相色譜測試分析，而且為避 免輕烴揮發，各步驟間不能間隔太久，造成操作人員時間緊促。
[0047] 在成本上，按照目前氣體組分分析、巖石熱解、自然恒重定量的市場價格，本發明 獲得輕烴量的成本小于700元，如果考慮是借用的是其它研究必測項目，成本可以低于50 元，而全二維氣相色譜方法2次分析后獲得輕烴量的成本大于3000元，不算另測氣體組分、 巖石熱解的成本。
【附圖說明】
[0048] 圖1為本發明提供的一種實施方式的模型圖；
[0049] 圖2為松遼盆地朝73-87井1(1(1111地層泥巖生排烴實驗不同溫度段輕烴估算圖版；
[0050] 圖3為不同輕烴量估算方法獲得的松遼盆地朝73-87井泥巖排烴效率對比圖；
[0051] 圖4華北古城梁地區元古界下馬嶺組頁巖生排烴實驗不同溫度段輕烴估算圖版。
【具體實施方式】
[0052]為了對本發明的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技 術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施范圍的限定。
[0053] 實施例1
[0054]本實施例提供了一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，實驗樣品為松 遼盆地朝73-87井白堊系地層的黑色泥巖(有機碳含量為4.89%)，該方法包括以下步驟：
[0055] (1)利用法國石油研究院所產的Rock-Eval VI熱解儀對巖石樣品進行熱解分析， 得到游離烴S1為0· 86mg/g，熱解烴S2為41 · 41mg/g。
[0056] (2)參照前人(Lewan M D，1993)加水封閉熱壓生烴實驗模型，設置不同溫度下加 熱一定時間的系列半開放生排烴熱模擬實驗，目的是使溫度點轉換為成熟度R〇后有一個相 對均勻的間距;實驗過程中恒定流體壓力30MPa，靜巖壓力72MPa;升溫排烴過程中對出的流 體產物A進行收集;將升溫排烴過程結束后的固體樣品記為巖石殘樣C;
[0057] 升溫排烴過程結束后（即，370°C恒溫10天后），進行降溫，使裝置內巖石殘樣C的溫 度降至230°C左右，并維持3小時，然后人工開閥，繼續收集排出的流體產物B(包括滯留在巖 石殘樣C中輕烴和蒸發起來的部分重烴）；
[0058]期間，流體產物A和流體產物B經冷阱冷凝后，分離為氣態物質和液態物質，氣態物 質包括氣態烴&-C3和C〇2等無機氣體，通過色譜分析后計量氣態烴總產率Pg ;液態物質經過 除水除渣前處理后，定容后，進行自然揮發恒重計量操作，獲得液態烴在自然恒重下的排出 油總產率P〇(為了便于理解，在計算公式、表1、圖2和圖3中將P0寫成P1+P2的形式）。
[0059] (3)流體產物B排出后，繼續降至室溫，將此時的固定樣品記為巖石殘樣D;
[0060] (4)利用法國石油研究院所產的Rock-Eval VI熱解儀對固體殘樣D進行熱解分析， 獲得游離烴Sf、熱解烴經過實驗前后的固體樣品回收率，分別換算成以初始巖 石樣品為計算基準的游離烴S1'、熱解烴S2' ；
[0061 ] (5)輕烴產率 Pt 根據以下公式計算得到:Pt = (Sl+S2)-(Pl+P2+Pg)-(Sl'+S2'）。
[0062]各實驗點的上述參數數值和輕烴估算結果見表1。
[0063]表1松遼盆地朝73-87井泥巖生排烴實驗輕烴產率估算參數表
[0064]
[0065] 通過表1的數據可知，隨著溫度的升高，輕烴產率也逐漸升高。各參數繪制成的圖 版見圖2,各參數曲線規律性明顯，原樣S1+S2曲線和Sl'+S2'+Pl+P2+Pg曲線所夾持的部分 即為輕烴產率。
[0066] 圖3為用表1輕烴估算結果，結合滯留烴定量結果繪制的階段排烴效率圖。從圖3中 可知，本發明計量輕烴產物后的階段排烴效率曲線最為光滑，數據最大;不計量輕烴組分的 結果最小;利用全二維氣相色譜方法計量輕烴的結果浮動較大，處于以上兩曲線直接。說明 本發明方法較現有方法更穩當、可靠。正確估算輕烴組分量對排烴效率研究的結果影響明 顯。
[0067] 實施例2
[0068] 本實施例提供了一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，在該方法中， 實驗樣品為華北下花園古城梁地區元古界下馬嶺組黑色頁巖(T0C = 4.68%)，該方法包括 以下步驟：
[0069] (1)利用法國石油研究院所產的Rock-Eval VI熱解儀對巖石樣品進行熱解分析， 得到游離經S1為Ο · 2mg/g，熱解經S2為16 · 49mg/g。
[0070] (2)在生排烴熱模擬實驗中，模擬樣品在320°c-550°c不同溫度階段在3000m埋深 壓力恒溫3天后的生排烴情況;升溫排烴過程中對出的流體產物A進行收集;將升溫排烴過 程結束后的固體樣品記為巖石殘樣C;
[0071] 升溫排烴過程結束后，進行降溫，使裝置內巖石殘樣C的溫度降至230°C左右，并維 持18小時，然后人工開閥，繼續收集排出的流體產物B(包括滯留在巖石殘樣C中輕烴和蒸發 起來的部分重烴）；
[0072] 期間，流體產物A和流體產物B經冷阱冷凝后，分離為氣態物質和液態物質，氣態物 質包括氣態烴&-C3和C02等無機氣體，通過色譜分析后計量氣態烴總產率Pg;液態物質經過 除水除渣前處理后，定容后，進行自然揮發恒重計量操作，獲得液態烴在自然恒重下的排出 油總產率P〇(為了便于理解，在計算公式、表2、圖4中將P0寫成P1+P2的形式）。
[0073] 收集到的氣態產物包括氣態烴(^_(：3和⑶2等無機氣體，通過色譜分析后計量氣態 烴總產率Pg;收集到的液態烴經過除水除渣前處理后，定容后，進行自然揮發恒重計量操 作，獲得液態烴取一部分在自然恒重下的排出油總產率P0 (也可以在步驟一結束后，直接獲 取生排烴熱模擬實驗中液態烴在自然恒重下的排出油總產率P1，并使排出滯留烴步驟中液 體產物另行收集，進而獲得排出滯留烴步驟中液態烴在自然恒重下的排出油總產率P2,此 處的 P0 = P1+P2);
[0074] (3)流體產物B排出后，繼續降至室溫，將此時的固定樣品記為巖石殘樣D;
[0075] (4)利用法國石油研究院所產的Rock-Eval VI熱解儀對固體殘樣D進行熱解分析， 獲得游離烴Sf、熱解烴經過實驗前后的固體樣品回收率，分別換算成以初始巖 石樣品為計算基準的游離烴S1'、熱解烴S2' ；
[0076] (5)輕烴產率 Pt 根據以下公式計算得到:Pt = (Sl+S2)-(Pl+P2+Pg)-(Sl'+S2'）。
[0077] 設計對比實驗：
[0078] 取上述實驗步驟(2)中定容后的一部分液態烴進行全二維氣相色譜方法的計量， 其測得的排出油產率記為P。可獲得全二維氣相色譜方法輕烴產率Pt '為:Pt ' =Ρ-Ρ0。
[0079] 各實驗點的上述參數數值和輕烴估算結果見表2,各參數繪制成的圖版見圖4,各 參數曲線規律性明顯，原樣S1+S2曲線和Sl'+S2'+Pl+P2+Pg曲線所夾持的部分即為輕烴產 率。隨著溫度的升高，輕烴產率先升高再緩慢降低。
[0080] 表2華北古城梁地區海相頁巖生排烴實驗組分數據及輕烴產率估算表
[0081]
[0082]從表2和圖4中，可以對比本實施例方法與全二維氣相色譜分析方法對估算輕烴產 率的差異性，全二維氣相色譜分析方法估算的結果普遍比本實施例方法結果略低。從石油 地質理論分析，在生油階段，隨著成熟度的增加，烴源巖液態烴逐漸增加，長鏈烴逐漸斷裂 成為短鏈烴，在主生氣階段初期，巖石中所含的長鏈烴繼續斷裂成為短鏈烴，更多的多碳油 成為少碳的輕烴和氣態烴，到主生氣階段后期，輕烴也逐漸短鏈成為甲烷，圖4正是體現了 這種輕烴先增大后減少的規律。而全二維氣相色譜分析方法由于在分析前需要除水除渣等 前處理，甚至需要60°C下的濃縮，輕烴必然有散失，輕烴量越多，散失量也越大。
【主權項】
1. 一種生排烴熱模擬實驗中輕烴產物量的估算方法，該方法包括以下步驟： 通過熱解分析，獲取生排烴熱模擬實驗中初始巖石樣品的以下參數:游離烴S1、熱解烴 S2； 對初始巖石樣品進行生排烴熱模擬實驗，實驗中，收集升溫排烴過程中排出的流體產 物A，通過對流體產物A進行分離和計量分析，獲取以下參數:排出氣態烴產率Pgl、排出液態 烴在自然恒重下的排出油產率Pl;Pgl和P1均以初始巖石樣品為計算基準;升溫排烴過程結 束后得到巖石殘樣C; 升溫排烴過程結束后進行降溫，降溫過程中先使巖石殘樣C的溫度降至220°C-230°C， 并在該溫度下維持一段時間，然后開閥使流體產物B排出，通過對流體產物B進行室溫條件 下的收集和計量分析;獲取以下參數:巖石吸附氣態烴產率Pg2、巖石部分排出的滯留油產 率P2,其中P2是在自然恒重下進行計量的;Pg2和P2均以初始巖石樣品為計算基準;所述流 體產物B包括滯留在巖石殘樣C中輕烴和蒸發起來的部分重烴； 流體產物B排出后，繼續降至室溫，從實驗裝置內取出實驗巖石殘樣，得到巖石殘樣D; 通過熱解分析，獲取巖石殘樣D的以下參數:游離烴Sf、熱解烴S〗％將分別換算 成以初始巖石樣品為計算基準的游離烴S1'、熱解烴S2' ； 通過以下公式，計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產率Pt: Pt=(Sl+S2)-(P1+P2+Pgl+Pg2)-(S1'+S2 '）。2. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，所述熱解分析中使用的儀器是 Ro ck-E va 1 熱解儀。3. 根據權利要求2所述的輕烴產物量的估算方法，其中，所述巖石殘樣C在220°C-230°C 下維持的時間為3h-48h。4. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，排出氣態烴產率Pgl和排出液 態烴在自然恒重下的排出油產率P1，是通過以下方法獲取的： 流體產物A經過冷阱冷凝，分離為氣態物質和液態物質； 液態物質經除水除渣處理，并定容后獲得液態烴;將液態烴進行自然揮發恒重計量操 作，獲得排出液態烴在自然恒重下的排出油產率P1; 氣態物質經過氣相色譜分析，獲得排出氣態烴產率Pgl。5. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，巖石吸附氣態烴產率Pg2和巖 石部分排出的滯留油產率P2,是通過以下方法獲取的： 流體產物B經過冷阱冷凝，分離為氣態物質和液態物質； 液態物質經除水除渣處理，并定容后獲得液態烴;將液態烴進行自然揮發恒重計量操 作，獲得巖石部分排出的滯留油產率P2; 氣態物質經過氣相色譜分析，獲得巖石吸附氣態烴產率Pg2。6. 根據權利要求4或5所述的輕烴產物量的估算方法，其中，冷阱冷凝的溫度為零下25 °C至零下20°C。7. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，不對排出液態烴在自然恒重下 的排出油產率P1和巖石部分排出的滯留油產率P2進行分別獲取，而是直接獲取液態烴在自 然恒重下的排出油總產率P0,并通過以下公式計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產率Pt: Pt=(Sl+S2)-(P0+Pgl+Pg2)-(S1'+S2 '）； 其中，獲取液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0的方法為： 通過對流體產物A分離出的液態物質和流體產物B分離出的液態物質的混合物進行計 量分析，獲得液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0。8. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，不對排出氣態烴產率Pg 1和巖 石吸附氣態烴產率Pg2進行分別獲取，而是直接獲取氣態烴總產率Pg，并通過以下公式計算 生排烴熱模擬實驗中的輕烴產率Pt: Pt=(Sl+S2)-(P1+P2+Pg)-(S1'+S2 '）； 其中，獲取氣態烴總產率Pg的方法為： 通過對流體產物A分離出的氣態物質和流體產物B分離出的氣態物質的混合物進行計 量分析，獲得氣態烴總產率Pg。9. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，不對排出液態烴在自然恒重下 的排出油產率P1和巖石部分排出的滯留油產率P2進行分別獲取，且不對排出氣態烴產率 Pgl和巖石吸附氣態烴產率Pg2進行分別獲取，而是直接獲取液態烴在自然恒重下的排出油 總產率P0以及氣態烴總產率Pg，并通過以下公式計算生排烴熱模擬實驗中的輕烴產率Pt: Pt= (Sl+S2)-(P0+Pg)-(S1'+S2 '）； 其中，獲取液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0的方法為： 通過對流體產物A分離出的液態物質和流體產物B分離出的液態物質的混合物進行計 量分析，獲得液態烴在自然恒重下的排出油總產率P0; 獲取氣態烴總產率Pg的方法為： 通過對流體產物A分離出的氣態物質和流體產物B分離出的氣態物質的混合物進行計 量分析，獲得氣態烴總產率Pg。10. 根據權利要求1所述的輕烴產物量的估算方法，其中，所述生排烴熱模擬實驗為封 閉體系生烴實驗、開放體系高壓釜生烴實驗、孔隙介質熱壓生烴實驗、直壓式生排烴模擬實 驗或黃金管生烴模擬實驗。
【文檔編號】G01N30/02GK105974028SQ201610527943
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】陳瑞銀, 張水昌, 王匯彤, 張斌, 李化冬, 袁育紅
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司