用于估算沉积岩样品中游离烃的量的方法技术

将沉积岩样品和从该岩石分离的全部有机物样品在惰性气氛下进行加热，并对各样品所释放的含烃化合物、CO和CO2的量进行测定。然后，将来自在惰性气氛下加热的各样品的残余物在氧化气氛下进行加热过程，并测定各残余物释放的CO和CO2的量。岩石中游离形式的含烃化合物量由这样进行的测定来确定，例如，由岩石样品中游离和保留形式的含烃化合物的量和有机物样品中保留形式的含烃化合物的量进行测定。应用：尤其用于石油勘探和开发。

【技术实现步骤摘要】
用于估算沉积岩样品中游离烃的量的方法本专利技术涉及石油工业
，并且更具体地涉及对捕获有烃的地质构造勘探和开发的领域。更具体地说，本专利技术的目的在于对捕获了非常规烃的沉积岩(如，生油岩)的潜在石油储量(oilpotential)的表征进行改进。石油的化合物、主要是可以通过有机溶剂方式萃取的烃通过由沉积盆地中沉积物的埋藏引起的温度升高所导致的不溶性有机物(称为油母岩)的转化而形成的。产生石油的沉积岩被称为生油岩。在某些条件下，由此形成的一部分石油将从生油岩中排出，然后迁移到被称为储集岩的岩石中，其将在那里积聚。长期以来，生油岩被认为是一种不可开发的烃来源。随着勘探和开发技术的发展，现在生油岩中的烃构成了化石能源的新来源。对于该类型的烃，生油岩也是储集岩，烃仍然被捕获、弥散在具有极低渗透率的岩石中。来自生油岩的烃归类为非常规烃类，其提取需要相对于油气工业现在所用技术的非常规技术。该类型的生油岩被称为烃源岩，或者非常规生油岩，并且最常常被称为“页岩区块(shaleplays)”。通常，已知岩石样品中存在的一方面的可溶有机物(石油)和另一方面的不可溶有机物(油母岩)对石油勘探和开发具有重要意义。实际上，例如已知：由于地球的热梯度，沉积物中形成的石油的量随埋藏深度稳定增加。由此，可以估算出这些沉积物中所含有机物的演变水平，更具体地说，可以估算出与石油的主要形成阶段相对应的演变区间。岩石中所含的不溶性有机物的性质决定了这些岩石的石油潜力，即它们较高或较低的产油能力。在生油岩(广义上的)中，烃可以游离形式(在裂缝孔隙或基质孔隙中)或以保留形式(保留在有机物质或页岩矿物基质上)被捕获。吸附是一种保留机制，通过在非常小规模的固体表面上进行捕获而进行保留。将气体吸附到固体上的能力取决于温度和压力，但在很大程度上取决于气体的性质和固体本身的组成。关于烃源岩，它是具有最大吸附能力的有机物。特别是煤具有巨大的吸附能力，并且非常大一部分煤层甲烷通过这种方法自然地储存在岩石中。在小规模上由大量层组成的粘土具有大比表面积并因此具有大的吸附能力。应注意通过降低岩石经受的温度或压力，所捕获的烃可能解吸并产生。在非常规生油岩的情况下，特别重要的是可靠地估算由该生油岩产生的游离烃的量，因为该量代表存在于该岩石中并且是潜在可回收的烃的量。因此，获得该信息的途径使得有可能鉴定所研究的非常规生油岩的石油储量，这有助于决定是否开采这种生油岩。在以下通用术语中：“游离烃”是指包含在沉积岩中而不具有化学和/或物理保留的含烃化合物；“残余的烃”是指通过化学和/或物理结合捕获和/或吸附在有机物的多孔基质中的含烃化合物；“轻质可热蒸发的烃或具有低分子量的含烃化合物”是指碳原子数小于20的烃，如文献中所述(Romero-Sarmiento等人，2016)；“重质可热蒸发的烃或具有高分子量的含烃化合物”是指碳原子数为20至30的烃，如文献中所述(Romero-Sarmiento等人，2016)；“非常重质的可热蒸发的烃或具有非常高分子量的含烃化合物”是指碳原子数大于30的烃，如文献中所述(Romero-Sarmiento等人，2016)；“总有机碳”是指存在于岩石中的有机物的百分比(以重量表示)。该值越高，生油岩可以产生的烃越多。如果该值大于1％则该岩石被认为是生油岩。如果大于3％，则该岩石是良好的生油岩，并且如果大于5％，则该岩石是卓越的生油岩。
技术介绍
以下文献将会在说明过程中进行引用：BeharF.,BeaumontV.,DeB.,PenteadoH.L.(2001)Rock-Eval6技术：性能和研发(Rock-Eval6Technology:PerformancesandDevelopments)，《油气科学与技术(Oil&GasScienceandTechnology)》56,111-134。Durand,B.,Nicaise,G.,1980，用于油母岩的分离过程，Durand,B.(Ed.)，油母岩、沉积岩中的不溶性有机物(InsolubleOrganicMatterfromSedimentaryRock)，EditionsTechnip，巴黎，第33至53页。Romero-Sarmiento,M.-F.,EuzenT.,RohaisS.,JiangC.,LittkeR.(2016).不同热成熟水平的生油岩的人工热成熟：加拿大西部沉积盆地中三叠纪蒙尼特和多依格地层的应用(Artificialthermalmaturationofsourcerocksatdifferentthermalmaturitylevels:ApplicationtotheTriassicMontneyandDoigFormationsintheWesternCanadaSedimentaryBasin)，《有机地球化学(OrganicGeochemistry)》97：148-162。由申请人研发的装置(法国石油与新能源研究院(IFPEnergiesnouvelles,France))是已知的，并且特别记载于文献FR2227797(US3953171)和FR2472754(US4352673)中。ROCK-EVAL装置允许在惰性气氛(非氧化，根据样品(例如沉积岩)的温度的预定过程)中热解。热解炉与用于检测和测定热解样品的含烃化合物量的装置配合。具体检测装置包括：例如，通常用于气相色谱分析的火焰离子化型检测器。检测器递送表示所测定的含烃产物的量的信号。该信号可以传输到计算、存储和显示装置，其中特定软件项目计算、显示和存储了表示所存在烃的特征的不同参数。因此，ROCK-EVAL装置尤其能够测定热解期间所释放的含烃化合物的量。然后产生热解图，热解图是显示对于所讨论的样品的重量，所释放的含烃化合物的量随时间的变化。热解图通常具有多个峰(参见例如图2中的峰)，这些峰通常是良好区分的。由这些峰中一个的表面积，获得了所讨论的峰的任一侧温度范围期间所释放的代表含烃化合物量的值。还可以获得关于岩石样品中包含的总有机碳(TOC)的量和矿物碳(MinC)的量的准确信息。人们已经知道了可以通装置实施并特别致力于生油岩样品的被称为“基础”法的方法(也称为“BulkRock”法)。该方法具体描述于文献(Behar等人，2001)中。该方法的温度过程的特征为热解炉的初始温度T1为300℃至350℃，该温度保持数分钟的预定持续时间。在该阶段中，释放了初始包含于岩石样品中的被称为“游离”烃的烃(实际上对应于低分子量至高分子量的烃)。其量通过对表示为S1的第一峰的表面积进行测定来估算。然后，热解温度逐步升高直至温度T2(通常为650℃)。在该阶段中，非常重质的含烃化合物发生挥发，并且非挥发性有机物(油母岩)发生裂解。热裂解的该阶段期间所释放的含烃化合物的量通过对表示为S2的第二峰的表面积进行测定来估算。这对应于如果岩石达到足够的成熟阶段会产生的含烃化合物量。人们还已经知道了可以通装置实施并特别致力于储集岩和石油样品的被称为“储集(Reservoir)”法的方法。该方法具体描述于文献EP0691540B1(US5843787)中。“储集”法的温度过程的特征为热解炉的初始温度T1低于200℃，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定代表沉积岩中以游离形式存在的含烃化合物的量的参数的方法，其特征在于，由所述沉积岩中第一代表性样品和从所述沉积岩分离的全部有机物的第二代表性样品进行确定，将至少以下步骤施加至各所述样品：A.根据第一加热过程在惰性气氛下对所述样品进行加热，并且对代表所述第一加热过程的至少一部分期间释放的所述含烃化合物量、在所述第一加热过程中释放的代表性CO量和代表性CO2量进行连续测定；B.根据第二加热过程在氧化气氛下对源自所述第一加热过程的所述样品的残余物进行加热，并且对在所述第二加热过程中释放的代表性CO量和代表性CO2量进行测定；并且，所述代表所述沉积岩中以游离形式存在的所述含烃化合物量的参数至少由对所述第一和第二样品进行的所述测定来确定。

【技术特征摘要】
2017.10.09 FR 17594471.用于确定代表沉积岩中以游离形式存在的含烃化合物的量的参数的方法，其特征在于，由所述沉积岩中第一代表性样品和从所述沉积岩分离的全部有机物的第二代表性样品进行确定，将至少以下步骤施加至各所述样品：A.根据第一加热过程在惰性气氛下对所述样品进行加热，并且对代表所述第一加热过程的至少一部分期间释放的所述含烃化合物量、在所述第一加热过程中释放的代表性CO量和代表性CO2量进行连续测定；B.根据第二加热过程在氧化气氛下对源自所述第一加热过程的所述样品的残余物进行加热，并且对在所述第二加热过程中释放的代表性CO量和代表性CO2量进行测定；并且，所述代表所述沉积岩中以游离形式存在的所述含烃化合物量的参数至少由对所述第一和第二样品进行的所述测定来确定。2.如权利要求1所述的方法，其中，至少施加至所述第一样品和所述第二样品的步骤A和步骤B结束时，所述方法确定了：i.对于各所述样品，在所述第一和第二加热过程中进行的所述CO2量和CO量的所述测定的总有机碳水平；ii.代表以游离和保留形式存在于所述第一样品中的含烃化合物量的参数，其至少来自施加至所述第一样品的所述第一加热过程的所述部分期间释放的所述代表所述含烃化合物量的所述测定、以及确定所述第一样品的所述总有机碳水平的所述测定；iii.代表以保留形式存在于所述第二样品中的含烃化合物量的参数，其至少来自施加至所述第二样品的所述第一加热过程的所述部分期间释放的所述代表所述含烃化合物量的所述测定、以及确定所述第二样品的所述总有机碳水平的所述测定；并且，所述沉积岩中所述代表以游离形式存在的所述含烃化合物量的参数由所述代表以游离和保留形式存在于所述第一样品中的所述含烃化合物量的参数与至少所述代表以保留形式存在于所述第二样品中的所述含烃化合物量的参数之间的差异来确定。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将氧化气氛下的所述第二加热过程施加至所述第一和第二样品之一的所述残余物中的一种，其至少包括以下步骤：从200℃至400℃之间的温度开始，所述残余物的温度以20℃/分钟至40℃/分钟的温度梯度升高，直至750℃至950℃的温度。4.如权利要求2至3中任一项所述的方法，其中，所述代表以游离和保留形式存在于所述第一样品中的所述含烃化合物量的参数根据如下类型的式确定：其中，SurfQ岩对应于由所述第一样品释放的所述含烃化合物量的测定曲线下方的面积的至少一部分，m岩对应于所述第一样品的初始质量，并且TOC岩是所述第一样品的总有机碳水平。5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述代表以保留形式存在于所述第二样品中的所述含烃化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：MF·罗梅罗萨米恩托，S·尤索夫，G·勒托尔，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR