CN103852569A - 一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法，属于油气资源评价技术领域。具体步骤为：采集某一区域生物化学生气阶段烃源岩的残余烃量氯仿沥青“A”、反映烃源岩热演化程度的镜质体反射率Ro、有机碳含量TOC和埋深h四个表征参数；根据烃源岩表征参数建立“A”/TOC与Ro或h的关系曲线图；根据曲线图确定生物气的排气门限，门限处的值为“A”⁰/TOC⁰；根据不同Ro或h条件下的“A”/TOC与“A”⁰/TOC⁰计算源岩生烃率的恢复指数，利用该指数与“A”⁰/TOC⁰计算各成熟度条件下源岩的总生烃率；根据总生烃率与残余烃率的差值计算源岩生物气的产气率。该方法解决了以往用模拟实验等方法求产气率存在的问题，给生物气资源评价提供了重要的技术支持。

Description

一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法

技术领域

本发明涉及油气资源评价技术领域，特别是涉及烃源岩在低成熟度时期，处于生物化学生气阶段生成的生物气资源量计算方面，是利用烃源岩表征参数中的氯仿沥青“A”值、总有机碳含量TOC值、埋深h值及Ro值等资料，依据烃源岩总生烃量等于排出烃量与残留烃量之和的原理，确定有机母质在生物化学生气阶段生物气产气率的一种方法。

背景技术

TISSOT提出烃源岩生烃的四个阶段中，生物化学生气阶段是油气生成的初始阶段，此阶段的特点是地层埋藏较浅，一般不超过1500m，同时温度压力较低，源岩热热演化程度较低，镜质体反射率Ro一般不超过5%。一直以来，生物化学生气阶段生成的生物气备受关注，其是指在常温或不很高（60-70度以下）的温度环境中，通过厌氧微生物的生物化学反应，分解地层中所含有机成分而生成的以甲烷气为主要成分的气体。据估算，在世界已发现的天然气总储量中，生物成因气体可占20％以上。由于这种气体分布广泛，数量可观，更重要的是由于它一般埋藏较浅，生成环境比较容易预测，与作为国民经济主体能源的大型油气藏相比，在勘探和开发上均较方便，对于分散的开发利用更为有利，所以近年来，生物气日益受到各国能源部门的重视。但是，由于历史的原因，根据哪些数据可以计算或估测生物气的生气量一直是个问题，而这个生物气资源量评价难题要得以解决，最关键就是生物气产气率的求取。

对于生物气产气率的求取，前人用过很多的方法，除了得到一直广泛研究与应用的微生物发酵成气实验法之外，目前业已报道的方法还有化学动力学法、生化动力学法、碳同位素平衡法、生烃潜力法以及正在探讨的有元素平衡法等。

陆伟文等1991年在石油实验地质学报第13卷第1期的“生物气模拟生成实验及地层中生物气生成量之估算”文章中提出，利用生物气模拟生成实验，获取评价生物气生成量所需的产气率参数，依据这些实验所得参数，通过计算有机碳年耗减率及耗减系数，再算出有机碳残留比，最终计算出生物气的产气率平均为100m³/t。

关德师等1997年在石油学报第18卷第3期的“生物气的生成演化模式”文章中，利用生物气生成模拟实验，在不同的实验温度与不同的实验时间下，得出生物气的产气率范围为51.07-97.79 m³/t。

高玲等1998年在成都理工学院学报第25卷第4期的“云南保山盆地生物气生成模拟实验及生物气资源预测”文章中，通过生物气生成模拟实验得出生物气产气率平均可取60 m³/t。

王民等2007年在地质学报第81卷第3期的“生物气生成的化学动力学模型及其应用”文章中，针对国内外评价生物气资源量普遍采用的微生物厌氧发酵法中不能反映生气期的不足，从化学动力学角度出发，首先建立有机质生成生物气的化学动力学模型并结合实验条件下生物气产率数据，最终确立较准确的生物气产气率数值。

卢双舫等2008年在沉积学报第26卷第2期的生物气的“评价生物气生成量、生成期的碳同位素平衡法及其应用”文章中，利用碳同位素平衡法，即无论生物气的生成机理如何，转化前的有机质和转化后的残余有机质及产物的¹³C、¹²C的总量应该守恒这一原理，计算出松辽盆地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型有机质累计产生物成因甲烷气的量分别约为193. 94 m³/t、175. 64 m³/t、161. 71 m³/t。

卢双舫等2008年在沉积学报第26卷第6期的“吐哈盆地生物气—低熟气评价的元素平衡法及其应用” 文章中，利用元素平衡法，即生物气的生成，无论其机理如何，都是有机C、H、O损失的过程，所以根据有机C、H、O元素的损失量就可以计算生气量，进而计算出生物气产气率这一原理，计算出吐哈盆地Ⅱ型有机质和Ⅲ型有机质的生物气产气率分别是134.40m³/t、 83.99m³/t。

祝厚勤等2008年在中国石油勘探学报第3期的“生烃潜力法研究烃源岩排烃特征的原理及应用”文章中就利用排烃门限理论，根据源岩热解参数S₁、S₂、TOC等数据，求取烃源岩的排烃率，进而求取产气率。

综合分析现有的实验成果与计算结果，并参考国内外有关文献，生物气产率范围值应为40-100m³/t（有机质）。虽然说利用实验手段，模拟自然界中生物气发生的过程，最终利用生物气模拟实验数据能得到产气率值，但这一方法还存在以下3方面的不足：（1）模拟实验不能给出地质剖面上不同埋深处生物气的生成量，但是不同埋深生成的生物气，对成藏的贡献值不同。（2）同一样品不同时间、不同学者模拟实验结果相差悬殊，表明产气量与实验条件（菌种、发酵条件、培养液）有关，即数据的可信程度得不到保证。（3）实验室实验条件与实际的地质条件相差悬殊，且模拟实验所产生的生物气来自地质有机质的贡献值不能保证，结果的客观性不强。总的说来，这种确定产气率的方法存在的弊端是：由于地质条件的特殊性，实验条件下实验样品的模拟产气率不能客观的代表实际条件下的产气率。

同时前人用到过的一些理论计算法方法从一定程度上解决了模拟实验求取产气率的客观性问题，但是建立在物质平衡基础上的这些方法都存在着自身极大缺陷；其中的元素平衡法与碳同位素平衡法等，就只用C、H等个别元素的平衡代表整个有机质的转化平衡，具有很强的片面性；其中的化学动力法等方法也或多或少的利用实验数据使得计算结果客观性受到影响；其中的生烃潜力法，利用的S₁、S₂等数据都得通过大量的热解实验所得，在数据的获取上较困难，同时该方法一般只被应用于热降解生油气阶段或热裂解生凝析气阶段产烃率的求取，对生物化学生气阶段的生物气产气率的求取还是个未知领域，再者S₂中的成分不确定性很大，影响求取的结果。

因此本发明在认识到以往的求取生物产气率各种方法的不足后，提出了一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法。该方法取代了传统的的生物气模拟实验方法，依据源岩生烃量等于烃源岩中残烃量与排出烃量的总和这一物质守恒原理，基于生物化学生气阶段的源岩的生排烃特征，即有机母质生成的烃量除残留在源岩中的氯仿沥青“A”外，其他的基本以生物气的形式排出；用“A”替代以往用得较多的源岩热解数据S₁、S_2；以“A”/TOC来研究源岩排烃特征，进而求取该阶段的生物气产气率。同时，该方法存在以下优点：（1）相对于以往求取生物气产气率用的较多的生物气模拟实验方法，该方法依据的是纯理论值的分析方法，确定出来的产气率值结果很客观，精度高；（2）相对于其他几种理论计算方法，该方法的理论原理更实际，同时所依赖的资料容易获取，主要是总有机碳含量TOC、残余烃量氯仿沥青“A”的收集，避免的如热解参数S₁、S₂难以获取的弊端；（3）该方法确定的是生物生气阶段生物气的产气率，摆脱了以往理论计算只求取生油气阶段油气转化率的局限性；（4）该方法的步骤明了，流程简单，对于产气率的求取快捷、方便，工作效率高。

具体的说，该方法的原理是，在烃源岩未达到生物气排出的门限埋深时，源岩生成的烃全部以残留烃的形式赋存于源岩中，此时总生烃量等于残余烃量；当源岩达到生物气大量排出的门限埋深以下时，生成的烃就主要以生物气的形式排出烃源岩，此时源岩总生烃量等于源岩残余烃量与源岩排出烃量之和；体现在“A”/TOC与源岩热热演化程度或埋深关系曲线图为，包络线的拐点之上，源岩单位有机质残余烃量“A”/TOC值可代表源岩单位有机碳的生烃量，包络线的拐点之下，源岩单位有机质残余烃量“A”/TOC就只是排烃后残留在源岩内部的烃量，这时须对源岩的总生烃量进行恢复，最后利用排烃量等于总生烃量与残余烃量差的原理，利用单位有机质排烃量求取生物气产气率。利用该方法求取一些缺乏源岩热解参数方面数据或者热解数据可信度不高的地区的生物气产气率，具有很强的适用性。在本发明的实施例中，由于柴达木盆地源岩热解参数数据极少，而获取氯仿沥青“A”数据容易，利用该方法求取生物气产气率就很方便了，而且精确度很高。

发明内容

为了解决生物气资源评价难的问题，针对以往求取生物气产气率所应用的模拟实验等方法中的各种不足，本发明提出了一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法，该方法包括：

通过氯仿沥青“A”及族组分分析实验和镜质体反射率分析实验，获得某一区域多个地点处于生物化学生气阶段烃源岩的残余烃量氯仿沥青“A”值、反映烃源岩热演化程度的镜质体反射率Ro值、有机碳含量TOC和埋深h四个表征参数；

依据烃源岩表征参数绘制“A”/TOC与烃源岩镜质体反射率Ro或埋深h关系曲线图；

依据“A”/TOC与Ro或h关系曲线图，确定生物化学生气阶段生物气大量排出的排气门限，该门限对应的值为“A⁰”/TOC⁰；

依据排气门限的“A”⁰/TOC⁰值与不同Ro或h条件下烃源岩实际的“A”/TOC值确定烃源岩生烃率的恢复指数μ，并依据恢复指数μ与“A”⁰/TOC⁰确定不同Ro或埋深h条件下烃源岩生物化学生气阶段的总生烃率；

依据总生烃率与残余烃率差值确定烃源岩中有机母质生物气的产气率，即单位有机碳所排出的烃量。

所述的多个地点应该在研究区均匀分布，使得取样点覆盖全区，以做到全区的适用性。

所述的生物化学生气阶段是指油气生成的初始阶段，此阶段，源岩埋藏较浅，温度压力较低，热演化程度较低，镜质体反射率Ro一般不超过0.5%，生成的烃类主要由微生物的生物化学降解作用生成的甲烷气为主。

所述烃源岩表征参数包括总有机碳含量TOC、残余烃量氯仿沥青“A”、烃源岩埋深h值及镜质体反射率Ro值四项数据；

所述依据源岩表征参数，作出“A”/TOC与源岩热热演化程度镜质体反射率Ro或埋深h关系曲线图的具体步骤为：

利用残余烃量氯仿沥青“A”与源岩总有机碳含量TOC确定单位有机碳残余烃量“A”/TOC；

以镜质体反射率Ro或埋深h为纵坐标、以每个Ro或h对应的“A”/TOC为横坐标做出“A”/TOC与源岩热热演化程度或埋深关系曲线图，其中一个以镜质体反射率Ro纵向刻度，一个以埋深h纵向刻度。

所述生物气大量排出的排气门限，是指“A”/TOC与烃源岩热演化程度或埋深关系曲线图上横坐标最大的点，该点埋深之上“A”/TOC随源岩热演化程度或埋深的增加而加大，该点埋深之下“A”/TOC随源岩热演化程度（或埋深）的减小而减小，即曲线的拐点，该点对应的值为“A⁰”/TOC⁰。

所述源岩生烃量的恢复指数μ具体求取方法为：

1）有机碳的恢复指数确定法；

依据源岩演化过程中有机碳中无效碳守恒公式C₀(1-D₀)=C_T(1-D_T)可得②式

C₀=μ×C_T   ①

C₀/C_T=(1-D_T)/(1-D₀)        ②

由①②可知，μ=(1-D_T)/(1-D₀)

其中μ-恢复指数，％；C_T-残余有机碳，％；C₀-原始有机碳，％；D₀-原始降解潜率，％；D_T-残余降解率，％；D_T可以通过所收集的数据计算求得，D₀可以综合D_T与热降解峰温图版求取；

有机碳的恢复与生烃指数恢复的关系；

因A₀=“A⁰”/TOC⁰与A=“A”/TOC两者均是有机碳TOC的函数，对有机碳进行恢复，就可对地质历史时期原始的“A”/TOC进行恢复，即假设镜质体反射率Ro或埋深h时烃源岩的源岩的残余烃率为“A”/TOC，原始残余烃率为“A” /TOC’，则依据原始有机碳恢复指数确定该埋深的原始生烃为量为：

“A” /TOC’=(Co/CT) *“A”/TOC，再依据此求取生烃量，即等于原始生烃量减去残余烃量。

2）生烃率恢复指数确定法；

所述源岩生烃率的恢复指数μ也可以依据公式计算为：

$\mathrm{\μ}=\frac{1-\left(\frac{0.083}{100}\right)*\left(\frac{A_{\′\′}^{\′\′}}{\mathrm{TOC}}\right)}{1-\left(\frac{0.083}{100}\right)*\left(\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}\right)}$

其中″A″/TOC-排气门限以下烃源岩的残余烃率，即单位质量有机碳实际的残余烃量，mg/g；″A″⁰/TOC⁰-排气门限处烃源岩的临界生烃率，即单位质量有机碳临界生成的烃量，mg/g；μ -烃源岩生烃率的恢复指数，无量纲；TOC为有机碳含量，％；“A”为烃源岩的残余烃量氯仿沥青，mg/g；

所述烃源岩总生烃率的公式为：

$q_p=\mathrm{\μ}{\mathrm{HCI}}_p=\mathrm{\μ}*\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}$

其中μ-恢复指数，无量纲；q_p-烃源岩总生烃率，即单位质量有机碳总生成的烃量，mg/g；HCI_p-排气门限处烃源岩的临界生烃率，即单位质量有机碳临界生成的烃量，mg/g。

所述生物气产气率求取的具体步骤为：

（1）计算烃源岩排烃率，具体公式为：

$q_e=q_p-q_0=\mathrm{\μ}*\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}-\frac{A_{\′\′}^{\′\′}}{\mathrm{TOC}}$

其中q_e-烃源岩排烃率，即单位质量有机碳所排出的烃量，mg/g；q₀-排气门限以下烃源岩的残余烃率，即单位质量有机碳实际的残余烃量，mg/g；μ-恢复指数；

（2）再依据单位换算公式1mg/g=1.43m³/t_c确定标准温压条件下烃源岩生物气产气率K为：

K=q_e·1.43m³/t_c；

其中K-产气率，m³/t_c；t_c-每吨有机碳。

因为生物化学生气阶段烃源岩中有机母质，生成的烃类基本为气体，烃源岩排出的烃基本为生物气，易于扩散排出，在烃源岩中残留很少，再者，选取的烃源岩残余烃量氯仿沥青“A”为液态残余烃，不含气体，所以生物化学生气阶段烃源岩中有机母质的产气率等于烃源岩的排烃率，即单位质量有机碳的排烃量。

本发明基于源岩生烃量等于排出烃量与残留烃量之和的物质守恒原理，仅用少量的几项容易获取的烃源岩表征参数就计算了生物化学生气阶段源岩中有机母质生物气产气率，解决了传统依据有机质生物气模拟生成实验方法及各种理论计算方法求取生物气产气率存在的问题，更客观、更方便的得到有机质生物气的产气率，具有非常好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例提供的确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的流程图；

图2是本发明实施例根据烃源岩表征参数建立的生烃模式图；

图3是本发明实施例根据烃源岩表征参数建立的以烃源岩埋深纵向刻度的“A”/TOC与埋深关系曲线图；

图4是本发明实施例根据烃源岩表征参数建立的以镜质体反射率Ro纵向刻度的“A”/TOC与烃源岩热热演化程度关系曲线图；

图5是本发明实施例利用源岩埋深纵向刻度出的烃源岩总生烃率与烃源岩残余烃率对比图；

图6是本发明实施例利用镜质体反射率纵向刻度出的烃源岩总生烃率与烃源岩残余烃率对比图；

图7是本发明实施例根据烃源岩总生烃率与烃源岩残余烃量差值求出的排烃率图；

图8是本发明实施例根据排烃率计算出的各条件下生物气的产气率图。

具体实施方式

为了深入的了解本发明，下面结合附图和具体的实施例对本发明进行详细的说明。

如图1，本发明提供了一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法，具体的流程包括五个步骤；同时提出了该方法的理论模板图，如图2；该方法从技术实施角度上出发，针对现有生物气产气率求取方法得出的产气率值可信度不高等缺点，应用源岩生烃量等于排出烃量与残留烃量之和的物质平衡原理更客观、更便捷、更准确的求取出源岩的生物气产气率，具有很广泛的适用性。该方法的具体步骤是：

步骤101：通过氯仿沥青“A”及族组分分析实验和镜质体反射率分析实验,获取某一区域多个地点生物化学阶段不同热演化程度的烃源岩表征参数；

本实施例选择的是中国西部柴达木盆地，通过实验获取该盆地中不同地点、不同埋深、不同热演化程度的源岩的表征参数，包括源岩的埋深h值、源岩的热演化程度Ro值、源岩的有机质丰度TOC值即残余烃氯仿沥青“A”值，并对这些数据进行统计整理，确定埋深h值、热演化程度Ro值相应条件下源岩的“A”/TOC值。如表1为柴达木盆地选取的部分实例数据；

表1

编号	埋深h（m）	TOC（%）	氯仿沥青“A”	R0（%）	“A”/TOC
						1	668-692	0.06	0.0113	0.11	0.19
2	722-755	0.11	0.014	0.17	0.13
						3	1004-1006	0.27	0.0111	0.23	0.04
4	1128-1170	0.28	0.0127	0.27	0.05
						5	1272-1282	0.05	0.013	0.33	0.26
6	1588-1598	0.07	0.0128	0.41	0.18
						7	1900-1912	0.09	0.0146	0.47	0.16

步骤102：依据源岩表征参数作出“A”/TOC与源岩热热演化程度（或埋深）关系曲线图；

该曲线图以源岩镜质体反射率Ro或埋深h为纵坐标，以“A”/TOC为横坐标；

如图3为本发明实施例根据柴达木盆地不同地点的源岩各个表征参数建立的“A”/TOC与埋深关系曲线图，横坐标以0.1间隔刻度，纵坐标以1000m间隔刻度，具体的操作是将各个埋深点对应的“A”/TOC值投到坐标系中，根据数据点在坐标系中的分布做出包络线代表源岩实际的单位有机碳残余烃量，即实际残留烃率；图4为本发明实施例根据源岩表征参数建立的“A”/TOC与源岩热演化程度关系曲线图，同理的方法做出相应的包络线，包络线拐点之上的埋深段源岩生烃量等于残留烃量，拐点埋深之下源岩有生烃量等于排烃量与残余烃量之和；

步骤103：在“A”/TOC与源岩热热演化程度关系曲线图，找到生物生气阶段的生物气大量排出的门限，即排气门限，得到门限处的“A”⁰/TOC⁰值；

依据步骤102中所作出的“A”/TOC与源岩热热演化程度关系曲线图，在数据包络线上找出拐点，即所述的门限点，读出该点对应的值“A⁰”/TOC⁰。

对于实施例中的以埋深纵向度量的第一种曲线图，如图5，包络线上的排烃门限处对应（0.71，203）；对于实施例中以热热热演化程度Ro纵向度量的第二种曲线图，图6排烃门限处对应（0.71，0.21）；

步骤104：依据门限处的“A”⁰/TOC⁰值与不同埋深源岩实际的“A”/TOC值，计算源岩生烃量恢复指数，并依据恢复指数与“A”⁰/TOC⁰计算不同埋深或不同热热热演化程度源岩生物化学生气阶段的总生烃量；

（1）源岩生烃量恢复指数的计算：

如表2为柴达木降解率数值；

表2

虽然实施例柴达木盆地有以上降解率数值范围，但由于没有确切的D₀、D_T值，所以依据源岩演化过程中无效碳守恒公式C₀(1-D₀)=C_T(1-D_T)对生烃量恢复指数的求取会造成影响，所以实施例以公式做推导求生烃量恢复指数；

源岩生烃率恢复指数μ的计算公式为：

$\mathrm{\μ}=\frac{1-\left(\frac{0.083}{100}\right)*\left(\frac{A_{\′\′}^{\′\′}}{\mathrm{TOC}}\right)}{1-\left(\frac{0.083}{100}\right)*\left(\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}\right)}$

其中″A″⁰/TOC-排气门限以下烃源岩的残余烃率，即单位质量有机碳实际的残余烃量，mg/g；″A″⁰/TOC⁰-排气门限处烃源岩的临界生烃率，即单位质量有机碳临界生成的烃量，mg/g；μ-烃源岩生烃率的恢复指数，无量纲；TOC为有机碳含量，％；“A”为烃源岩的残余烃量氯仿沥青，mg/g；

（2）求取烃源岩总生烃率的公式为：

$q_p=\mathrm{\μ}{\mathrm{HCI}}_p=\mathrm{\μ}*\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}$

其中μ-恢复指数，无量纲；q_p-烃源岩总生烃率，即单位质量有机碳总生成的烃量，mg/g；HCI_p-排气门限处烃源岩的临界生烃率，即单位质量有机碳临界生成的烃量，mg/g。

依据上述的生烃量恢复指数的经验公式，实施例的“A”⁰/TOC⁰为0.71，图5、6为实施例中，应用源岩生烃量恢复指数经验公式计算出的进入排烃门限源岩生物化学生气阶段的总生烃率，并在图上绘出恢复后的源岩生烃潜力曲线；两根曲线间的部分，依方法的源岩生烃量等于排烃量与残留量和原理，就表示的是源岩的单位有机质排烃量值，即排烃率。

步骤105：在步骤104的基础上，利用总生烃量与残余烃量计算源岩生物气的产气率；

产气率的计算是以排出烃量为基础，在生物化学生气阶段是以有机质生排出的生物气量表示，即排烃率；

（1）单位质量有机质排出烃量的计算，即用进入排烃门限源岩的总生烃量值减去源岩现今残余烃量，具体的公式为：

$q_e=q_p-q_0=\mathrm{\μ}*\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}-\frac{A_{\′\′}^{\′\′}}{\mathrm{TOC}}$

其中q_e-烃源岩排烃率，即单位质量有机碳所排出的烃量，mg/g；q₀-排气门限以下烃源岩的残余烃率，即单位质量有机碳实际的残余烃量，mg/g；μ-恢复指数；效果如图7所示。

（2）产气率的计算，具体的就是利用单位换算求取，应为在生物化学阶段源岩排出烃量基本上都是以甲烷气为主的生物气，所以对于以甲烷气为主的生物气而言。

因为生物化学生气阶段烃源岩中有机母质，生成的烃类基本为气体，烃源岩排出的烃基本为生物气，易于扩散排出，在烃源岩中残留很少，再者，选取的烃源岩残余烃量氯仿沥青“A”为液态残余烃，不含气体，所以生物化学生气阶段烃源岩中有机母质的产气率等于烃源岩的排烃率，即单位质量有机碳的排烃量。

依据单位换算公式1mg/g=1.43m³/tc求出标准温压条件下生物气的的产气率k求取公式是：

K=q_e·1.43m³/tc；K-标准温压条件下产气率，m³/t_c， t_c-每吨有机碳

该换算公式的适用条件是：（1）该产气率是标准状态下得产气率，所以地下具体的温压条件下的换算公式要以相应实际情况而定；（2）换算的过程中，把烃源岩的排出烃基本当甲烷生物气处理。图8即为本发明实施例根据排烃量计算出的各条件下生物气的产气率，反映出了生物气产气率与源岩的埋深或热热演化程度相关，该方法同其他方法求出的生物气产气率存在着区别，如图8所示，后期青海油田的评价开发结果显示，依据此方法求出的产气率相对于其他方法的结果更准确。

在实际应用中，利用本发明实施例中提出的方法确定的生物气产气率值非常准确，体现在利用该产气率评估出来的生物气资源量与用其他多种方法进行资源评价所得的资源量有差别，且更接近实际油田资源评估量，后期油田的开发效果也验证，通过本方法求取的生物气产气率相对于其他方法是最准确最客观的。

本发明仅仅利用烃源岩的总有机碳含量TOC、残余烃量氯仿沥青“A”、镜质体反射率Ro值及烃源岩埋深h少量的几项烃源岩表征参数，就可以将有机质生物化学阶段的生物气产气率准确求出，具有其独到的创新之处：（1）相对于以往求取生物气产气率用的较多的生物气模拟实验方法，该方法依据的是纯理论值的分析方法，确定出来的产气率值结果很客观，精度高；（2）相对于其他几种理论计算方法，该方法的理论原理更实际，同时所依赖的资料容易获取，主要是总有机碳含量TOC、残余烃量氯仿沥青“A”的收集，避免的如热解参数S₁、S₂难以获取的弊端；（3）该方法确定的是生物生气阶段生物气的产气率，摆脱了以往理论计算只求取生油气阶段油气转化率的局限性；（4）该方法的步骤明了，流程简单，对于产气率的求取快捷、方便，工作效率高；。

本发明的实施例解决了目前被广泛应用于求取得有机质生物化学阶段生物气产气率的生物气模拟生成实验法所存在的问题，更客观、更快捷、更可信的确定出生物气产气率，在油田生物气资源评价中取得很好的效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所以理解的是，以上所述仅为本发明具体的实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种确定有机母质在生物化学生气阶段产气率的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)通过氯仿沥青“A”及族组分分析实验和镜质体反射率分析实验，获得某一区域多个地点处于生物化学生气阶段烃源岩的残余烃量氯仿沥青“A”值、反映烃源岩热演化程度的镜质体反射率Ro值、有机碳含量TOC和埋深h四个表征参数；

(2)依据烃源岩表征参数绘制“A”/TOC与烃源岩镜质体反射率Ro或埋深h关系曲线图；

(3)依据“A”/TOC与Ro或h关系曲线图，确定生物化学生气阶段生物气大量排出的排气门限，该门限对应的值为“A⁰”/TOC⁰；

(4)依据排气门限的“A”⁰/TOC⁰值与不同Ro或h条件下烃源岩实际的“A”/TOC值确定烃源岩生烃率的恢复指数μ，并依据恢复指数μ与“A”⁰/TOC⁰确定不同Ro或h条件下烃源岩生物化学生气阶段的总生烃率；

(5)依据总生烃率与残余烃率差值确定烃源岩中有机母质的产气率，即单位质量有机碳所排出的烃量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（1）中多个地点应该研究区均匀分布。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（2）中所述依据烃源岩表征参数，绘制“A”/TOC与烃源岩镜质体反射率Ro或埋深h关系曲线图的具体步骤为：

利用残余烃量氯仿沥青“A”与烃源岩有机碳含量TOC确定残余烃率“A”/TOC，即单位质量有机碳残余烃量；

以Ro或h为纵坐标、以每个Ro或h对应的“A”/TOC为横坐标绘制“A”/TOC与Ro或h关系曲线图。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（3）中所述排气门限是指“A”/TOC与Ro或h关系曲线图上横坐标最大的点，该点的值为“A⁰”/TOC⁰，该门限之上“A”/TOC随 Ro或h的增加而增大，该门限之下“A”/TOC随 Ro或h的减小而减小，排气门限即曲线的拐点。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（4）中所述烃源岩生烃率的恢复指数μ的确定公式为：

$\mathrm{\μ}=\frac{1-\left(\frac{0.083}{100}\right)*\left(\frac{A_{\′\′}^{\′\′}}{\mathrm{TOC}}\right)}{1-\left(\frac{0.083}{100}\right)*\left(\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}\right)}$

其中″A″/TOC-排气门限以下烃源岩的残余烃率，即单位质量有机碳实际的残余烃量，mg/g；″A″⁰/TOC⁰-排气门限处烃源岩的临界生烃率，即单位质量有机碳临界生成的烃量，mg/g；μ -烃源岩生烃率的恢复指数，无量纲；TOC为有机碳含量，％；“A”为烃源岩的残余烃量氯仿沥青，mg/g。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（4）中求取烃源岩总生烃率求取公式为：

$q_p=\mathrm{\μ}{\mathrm{HCI}}_p=\mathrm{\μ}*\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}$

其中μ-恢复指数，无量纲；q_p-烃源岩总生烃率，即单位质量有机碳总生成的烃量，mg/g；HCI_p-排气门限处烃源岩的临界生烃率，即单位质量有机碳临界生成的烃量，mg/g。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，（5）中求取的生物化学生气阶段烃源岩中有机母质的产气率等于烃源岩的排烃率，即单位质量有机碳的排烃量，烃源岩排出的烃基本为生物气，易于扩散排出，再者，选取的烃源岩残余烃量氯仿沥青“A”为液态残余烃，不含气体，即产气率求取的公式为：

（1）确定产气率，具体公式为：

$q_e=q_p-q_0=\mathrm{\μ}*\frac{A_{\′\′0}^{\′\′}}{{\mathrm{TOC}}^0}-\frac{A_{\′\′}^{\′\′}}{\mathrm{TOC}}$

其中K-产气率，mg/g ；q_e-烃源岩排烃率，即单位质量有机碳所排出的烃量，mg/g；q₀-排气门限以下烃源岩的残余烃率，即单位质量有机碳实际的残余烃量，mg/g；μ-恢复指数；

（2）再依据单位换算公式1mg/g=1.43m³/t_c确定标准温压条件下烃源岩生物气产气率K₁为：

K₁=q_e·1.43m³/t_c；

其中K₁-标准温压条件下产气率，m³/t_c，t_c-每吨有机碳。

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