專利名稱：：測定儲集巖中有機(jī)物質(zhì)體積的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及為了處理烴類物質(zhì)從儲集層的鉆探和生產(chǎn)，得自現(xiàn)有的巖心樣品或在鉆探操作期間獲得的儲集巖樣品的地球化學(xué)分析，以表征有機(jī)物質(zhì)。
背景技術(shù)：
：儲油層表征的目的是提供巖石、空隙空間和流體系統(tǒng)的詳細(xì)描述，以便可以理解并在儲集層的壽命過程中模擬儲集層在生產(chǎn)下或在水注入期間的行為。在美國專利第5,866，814號和第6,823,298號中公開了已經(jīng)開發(fā)的評價儲集層特征的熱解方法，該專利的內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。這些方法基于評價在來自鉆探或取心操作期間獲得的儲油層的樣品上發(fā)現(xiàn)的殘留烴染色。當(dāng)評價可移動的烴(即油)時，所分析的殘留烴類物質(zhì)僅代表在儲集層條件下存在于批量樣品中的那些的一部分。當(dāng)將樣品從儲集層帶至大氣條件時，經(jīng)過用泥漿濾液沖洗，并通過揮發(fā)，這些"可移動的"烴類物質(zhì)在鉆探過程期間損失。然而，殘留"可移動的"烴類物質(zhì)的特征將很好地保存，并很好地理解與儲集層性能有關(guān)，并可以通過先有技術(shù)方法成功地開發(fā)。來自"不可移動的"烴類物質(zhì)的殘留烴類物質(zhì)以在儲集層中大致相同比例的量存在于巖石樣品中。在貯藏和暴露至空氣期間可能發(fā)生一些損失，但這些損失相對較小。在儲油層中，最關(guān)心的"不可移動的"烴類物質(zhì)是焦油(相似于原油中的瀝青質(zhì)組分并可溶于有機(jī)溶劑的固體物質(zhì))和焦瀝青(不溶性焦油，最初源自焦油)。這兩種物質(zhì)是導(dǎo)致儲集層中流體(油或水)移動能力降低的主要物質(zhì)。因此，這些物質(zhì)在其體積方面，并與儲集層孔隙率有關(guān)的量化能力，提供評價其對儲集層性能的影響的方法，該評價通過工業(yè)可得到的先有技術(shù)方法難以達(dá)到。例如，評價儲集層中烴飽和度的常用方法是通過Archie方程，該方程利用計(jì)算中的儲集層參數(shù)例如粘固指數(shù)和飽和指數(shù)。這些因子對儲集層內(nèi)的巖石學(xué)或相變化敏感。然而，這些參數(shù)也對儲集層的濕潤性敏感，當(dāng)遇到具有顯著量的焦油的區(qū)域時其通常急劇變化。因此，如果那種物質(zhì)的組成是變化的，那么儲集層內(nèi)的烴飽和度計(jì)算會采取折衷辦法。此外，Archie方程在油、焦油和焦瀝青之間不加區(qū)別。評價儲油層流體特性的另一種方法是NMR測井工具。這些工具提供關(guān)于儲集層流體性質(zhì)的非常有用的信息，無論它是輕油、中油、重油或焦油。然而，可利用的分析儀器和方法不包括這些組分體積的顯式計(jì)算的方法，和依靠基于間接測量和假設(shè)判讀的類似的所有石油物理學(xué)測井工具。定義以下定義提供用于進(jìn)一步描述本發(fā)明的縮寫和術(shù)語。API重力-是由AmericanPetroleumInstitute(API)開發(fā)的比重量度，用于測量各種石油液體的相對密度。API重力在比重計(jì)上以度刻刻度，并設(shè)計(jì)成使大多數(shù)值將落在IO-70API重力度之間。以下是用于獲得石油液體API重力的公式API重力(在60。F下的141.5/SG)-131.5,其中SG是物質(zhì)在60。F下的比重。蚶堝-其中熱解樣品的不銹鋼容器。密度(p)-每單位體積的質(zhì)量。密度通常按g/cm"艮告；然而，單位mg/pl是等同的表達(dá)，并且在熱解轉(zhuǎn)換結(jié)果中更有用。元素分4t-元素分析是分析一些物質(zhì)(例如油、焦油、焦瀝青等)樣品的元素組成的方法。元素分析可以通過許多方法包括質(zhì)譜原子光譜、X射線熒光等來完成。在烴例如油、焦油和焦瀝青的評價中，最受關(guān)注(由于富含)的元素是碳、氫、氮、硫和氧。端員(EM)-可以通過熱解分析來辯別的一致性有機(jī)物質(zhì)或經(jīng)類物質(zhì)，其包括油、可溶性焦油、焦瀝青(或不溶性焦油)、油母質(zhì)、煤、鉆探泥漿污染物和與局部條件有關(guān)的其它物質(zhì)?；鹧骐x子化檢測器(FID)-用于評價有機(jī)化合物數(shù)量的最常用檢測器。FID對烴類物質(zhì)的響應(yīng)與包含在烴化合物或在其結(jié)構(gòu)內(nèi)包含烴"單元"的化合物中的碳原子數(shù)目成比例。顆粒密度-在構(gòu)造或巖心樣品中顆粒的密度。當(dāng)用于測井(log)和巖心分析時，該術(shù)語指巖石中的所有固體物質(zhì)。由測量的干重除以顆粒體積來計(jì)算巖心樣品的顆粒密度。在測井中，使用孔隙率的估算值和流體含量的知識，由密度測井計(jì)算顆粒密度。HC-烴的縮寫，THC用于總烴類物質(zhì)。當(dāng)用于該說明書指烴類物質(zhì)和總烴時，HC指具有式C。Hxn烴單元的化合物或化合物的一部分，其中n為碳原子的數(shù)目，x為每個碳原子的氫原子平均數(shù)。在使用火焰離子化檢測器(FID)所獲得的結(jié)果的基礎(chǔ)上測定本文涉及的烴類物質(zhì)。該值區(qū)別于由化學(xué)基團(tuán)類型分離(SARA分析)測定的烴類物質(zhì)的定量，該化學(xué)基團(tuán)類型分離在石油地球化學(xué)中通常進(jìn)行，并且僅產(chǎn)生飽和和芳族部分作為"純"烴。來自SARA分析的非烴部分包括樹脂和瀝青質(zhì)部分，該部分包含大量的CnKU組分，且當(dāng)經(jīng)歷FID分析時寄存器作為"烴"相應(yīng)。H/C比例-在有機(jī)物質(zhì)中氫對碳的原子比例。含氫指數(shù)(HI)-含氫指數(shù)是使用商業(yè)可得到的Rock-EvalTM熱解儀或其它合適的商品儀器例如HumbleSourceRock("SR")分析儀或Geofma總烴分析儀，用于評價源巖石的參數(shù)。ffl參數(shù)測量存在于樣品中的"可熱解"爛類物質(zhì)(S2)相對于總有機(jī)碳(TOC)的量的數(shù)量。方程如下HI=(S2/TOC)xl00。LV-"低揮發(fā)性"組分的縮寫，當(dāng)用于本文時，其特別是指當(dāng)在程序升溫?zé)峤鈽悠分?，將包含巖石樣品的坩堝插入熱解室時，在180。C(在HumbleSR分析儀上為195'C)的靜止溫度條件下持續(xù)3分鐘，每克巖石l奪;故的HC的毫克重量。POPI-如在美國專利5,866,814中公開并在美國專利6,823,298中進(jìn)一步應(yīng)用的熱解油生產(chǎn)率指數(shù)方法。SARA-其中按照飽和、芳族、樹脂和瀝青質(zhì)部分報(bào)告結(jié)果的分析方法，其中僅認(rèn)為前兩者是烴，后者是非烴類物質(zhì)，盡管它們?nèi)匀恢饕蒆和C組成。TD-"可熱蒸餾"組分的縮寫，當(dāng)用于本文時，其尤其是指在180。C(在HumbleSR分析儀上為195°。)-1^(°〇)之間的溫度，每克巖石釋放的HC的毫克重量。TC-"可熱裂化"組分的縮寫，當(dāng)用于本文時，其尤其是指在Tmin(°C)-600°C(在HumbleSR分析儀上為630。C)之間的溫度，每克巖石釋放的HC的毫克重量。THC(LV+TD+TC)-表示釋放的總HC,包括初始加熱和180°C-600°C(在HumbleSR分析儀上為195。C-630。C)程序熱解，以每克巖石釋放的HC毫克數(shù)計(jì)。Tmin(。C)-HC揮發(fā)的溫度，是在TD和TC的最大HC揮發(fā)溫度之間的最小值，并在A(HC)/A(T)=O時測定，且之前為負(fù)而之后為正。這是在一定溫度范圍內(nèi)的烴產(chǎn)率或衍生物的變化?；蛘?，400'C的溫度可以用于其中在TD與TC之間沒有可辨別最小值的樣品。后面的樣品類型一般具有非常低的總HC產(chǎn)率或高的API重力。總烴指數(shù)(THI)-表示相對于樣品中的總有機(jī)碳，包括初始加熱和195。C-630。C程序熱解釋放的總HC。THI的方程是THI=[(LV+TD+TC)/TOC]x100?？傆袡C(jī)碳(TOC)-TOC是在巖石樣品中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)碳的重量百分比。Phi(O)-巖石樣品或在給定深度通過電測井評價的平均測量孔隙率。有關(guān)先有技術(shù)下面將描述的本發(fā)明的分析方法是在美國專利第5,866，814號中所述分析方法的擴(kuò)展，并稱為熱解油生產(chǎn)率指數(shù)方法或POPI方法。該先有技術(shù)POPI方法的理解對儲集層表征領(lǐng)域的從業(yè)者來講將是有用的，并將筒要^f既述如下。熟悉本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員熟知熱解分析設(shè)備。下面將具體參考由HumbleInstruments&Services,Inc.ofHumble,Texas,USA銷售的HumbleSR分才斤4義和VinciTechnologiesSAofNanterre，F(xiàn)rance銷售的Rock-EvalTM儀器。下面的描述包括許多本領(lǐng)域中使用術(shù)語的定義，之后是本發(fā)明方法的詳細(xì)描述和所述方法的使用實(shí)施例。趟,'用于辨別烴類物質(zhì)存在的分析方法稱為開放系統(tǒng)熱解。在該類型的熱解中，程序升溫儀以25。C/分鐘的速率，從起始溫度18(TC(保持3分鐘)升到60(TC，加熱少量的粉末巖石樣品(通常〈100mg)。在加熱程序期間，以溫度的函數(shù)紀(jì)錄從巖石樣品析出的烴類物質(zhì)。圖l顯示了稱為"熱解譜圖"的典型儀器輸出圖。典型的樣品分析產(chǎn)生3個峰。第l個峰由可以在180。C或以下溫度下(同時溫度在操作開始3分鐘保持恒定)揮發(fā)、解吸和檢測的烴類物質(zhì)組成。這些稱為低揮發(fā)性烴類物質(zhì)(LVHC或LV)。熱解的下個階段由從180。C升到60(TC的程序升溫組成，其導(dǎo)致另外兩個不同的峰。其中的第1個峰出現(xiàn)在180。C-40(TC之間，對應(yīng)于溶劑可萃^i瀝青或輕油部分的熱解吸。這些稱為熱蒸餾烴類物質(zhì)(TDHC或TD)。在約400'C之后，一般在觀察到最低熱解產(chǎn)率(與最低熱解產(chǎn)率對應(yīng)的溫度稱為Tmin)并通常延伸到約550°C之后，出現(xiàn)第2個峰(總體來說是第3個峰)。該峰是由于較重?zé)N類物質(zhì)(例如瀝青質(zhì)、焦瀝青等)的熱解(裂化)所致。熱裂化的物質(zhì)稱為熱裂化烴類物質(zhì)或"可熱解"烴類物質(zhì)(TCHC或TC)。由于基于Rock-EvalTM儀的熱解油生產(chǎn)率或POPI法的開發(fā)，所以HumbleInstruments已經(jīng)制備了其它熱解儀。Humble儀利用195。C的起始溫度，接著是195。C-630。C的程序熱解步驟。在這些條件下，'兩個制造商的儀器產(chǎn)生了等同的數(shù)據(jù)。^f申,/4'穸屋襲悉付邀》^^^r擬才法(T:oM^」^澥迷'熱解儀可以量化烴染色的量，這是美國專利5,866,814的POPI法的基礎(chǔ)，該方法通過根據(jù)圖l,將烴類物質(zhì)細(xì)分成低揮發(fā)性(LV)、熱蒸餾性(TD)和熱裂化性(TC)組分，評價在儲集巖上殘留的烴染色與所產(chǎn)油的相似性。然而，目測熱解譜圖也可以用于評價存在的烴類物質(zhì)類型，因?yàn)橛?、焦油、焦瀝青和其它典型的有機(jī)物質(zhì)類型具有非常有特色的外觀。圖2a-2d是樣品的熱解譜圖，這些樣品具有幾乎一致的具體烴或有機(jī)物質(zhì)端員組成。這些圖在y軸上顯示了烴產(chǎn)率，各數(shù)據(jù)間隔紀(jì)錄在x軸上?；谒褂玫膬x器類型例如Vind的Rock-Eval或Humble的SourceRock分析儀，以及通過如何將數(shù)據(jù)從機(jī)器提取成數(shù)字文件，特殊分析的數(shù)據(jù)間隔數(shù)目可以變化。在所示的實(shí)例中，通過記錄超過611個數(shù)據(jù)間隔的產(chǎn)率和溫度的逗號分隔值(CSV)文件，將SourceRock分析儀的數(shù)據(jù)輸出成為數(shù)字形式。最初的111個間隔記錄了在195'C保持3分鐘的等溫線，接著的500個間隔記錄了從195。C運(yùn)行至630。C的程序升溫。一般而言，從分析到分析，與任何具體間隔有關(guān)的溫度保持相同，因此間隔數(shù)目與分析期間爐的溫度相關(guān)。在鉆井地點(diǎn)應(yīng)用熱解方法的主要益處之一已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，雖然在待審的美國專利申請SN10/555,805中描述了組分模型模擬方法(CoMod),該專利的內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。該方法提供了存在于儲集層系統(tǒng)中的各種有機(jī)物質(zhì)"端員"的鑒別和定量，并被證明在評價各種有機(jī)輸入對熱解結(jié)果的貢獻(xiàn)中具有極大的穩(wěn)定性。然而，熱解結(jié)果按烴的毫克數(shù)/克巖石表達(dá)，該標(biāo)準(zhǔn)與其它數(shù)據(jù)源的單位不一致。而且，熱解分析數(shù)據(jù)僅可以提供關(guān)于可熱解烴類物質(zhì)的信息。因此，可熱解烴類物質(zhì)的重量通常將與有機(jī)物質(zhì)即焦油、焦瀝青等的總重量有很大不同，并且與其在儲集巖中代表的物質(zhì)體積也有很大不同。如果以對預(yù)定的終端用戶例如儲集層地質(zhì)學(xué)者和工程師有意義的形式提供數(shù)據(jù)，則將提高用于儲集層表征的熱解法的實(shí)用性。為了評價在儲集巖中發(fā)現(xiàn)的各種有機(jī)組分的量，期望按照巖石體積來表達(dá)熱解結(jié)果，即基于體積/體積或以巖石體積的百分比來表達(dá)。采用初步的質(zhì)量-體積轉(zhuǎn)換將顯著提高數(shù)據(jù)的有用性，尤其當(dāng)表示焦油和焦瀝青的存在及其對儲集層性能的相對影響時。為了使它們甚至更加有用，非常期望進(jìn)一步提純這些轉(zhuǎn)化。樣品的組分模型^f莫擬々i設(shè)每個單一數(shù)據(jù)間隔的產(chǎn)率(具有與其有關(guān)的特定和一致的溫度)，是由各種端員組分的總產(chǎn)率組成的值。由端員組分計(jì)算的模擬產(chǎn)率與實(shí)際產(chǎn)率之間的差允許任何解決方案的可行性評價作為實(shí)際組成的代表。被評價的每個解決方案必須將在樣品的所有數(shù)據(jù)間隔中的計(jì)算產(chǎn)率和實(shí)際產(chǎn)率之間的差合計(jì)。許多統(tǒng)計(jì)方法中的任何一種可以用于定量任何提出的解決方案的總誤差。模型模擬依賴迭代改變各種組分的濃度，直到總誤差最小化，且曲線盡可能相似。提出不同組成，基于各數(shù)據(jù)間隔的產(chǎn)率計(jì)算假設(shè)曲線，評價各特定解決方案的誤差，然后使該總誤差最小化的迭代方法，可以通過使用存在于微軟Exce產(chǎn)軟件中的宏和Solve^添加應(yīng)用程序來促進(jìn)。不需要測試解決方案，但它使該方法極大地自動化；有其它軟件包，這些軟件包也可以有助于用于模擬烴組合物的方法。模型模擬方法涉及改變存在于系統(tǒng)中的端員百分比。最多達(dá)5個端員優(yōu)選用于阿拉伯儲集層，并應(yīng)用迭代，直到計(jì)算曲線與實(shí)際曲線盡可能接近匹配，且使誤差最小化。由于評價任何解決方案都必須進(jìn)行這樣多的計(jì)算的事實(shí)，所以優(yōu)選使用電子表格程序來進(jìn)行這些計(jì)算并自動將結(jié)果作圖，加快凄t據(jù)的處理。此外，應(yīng)用例如作為添加程序存在于Excef中的Solve,可以加快該過程，因?yàn)閷τ诘鉀Q多變量問題來講，尋求集中在期望的解決方案上是有用的，在該情況下是使誤差最小化。圖3以微軟Exce產(chǎn)的圖顯示阿拉伯地區(qū)的5組分系統(tǒng)的圖形接口。該圖表包括當(dāng)前樣品的程序曲線、基于端員組分百分比的計(jì)算解決方案，所述端員組分鑒別為油端員、焦油端員、頁巖端員(通常為在頁巖巖石中發(fā)現(xiàn)的分散油母質(zhì))、煤端員和鉆探泥漿端員(污染物)。用于進(jìn)行計(jì)算的參數(shù)是作為總產(chǎn)率百分比的均方根(RMS)偏差和在獲得給定樣品的合理解決方案中最小化的值。如圖4所示，當(dāng)分析特定井的所有樣品時，可以在組成如何通過整個取樣部分的各端員百分比變化的方面，來將結(jié)果作圖。該圖包括油、焦油、頁巖(或頁巖的有機(jī)物質(zhì))和煤。該信息在鑒別顯著的趨勢例如增加焦油時，或在鑒別可能對儲集層性能具有重要含意的各煤或焦油單元時，非常有用。圖4的圖不提供由各種曲線表示的物質(zhì)的量的指示。圖5顯示了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的另一種方法，它是深度對各組分的相對貢獻(xiàn)的圖，并且各曲線根據(jù)已經(jīng)由組分模型模擬產(chǎn)生的樣品產(chǎn)率的變化調(diào)整。圖中提供的數(shù)據(jù)基于存在于儲集巖樣品中的焦油、油、頁巖OM和煤的熱解產(chǎn)率。該類型的圖對鑒別真實(shí)焦油墊層有用，該真實(shí)焦油墊層與顯然是焦油的組成變化相反，在以mgHC/g巖石表達(dá)的烴產(chǎn)率中通常具有相關(guān)顯著的增加，但以低的量存在，且不可能影響儲集層性能。雖然這代表用于儲集層表征的先有方法的顯著改善，但是提供了在儲集層地質(zhì)學(xué)者和工程師并不利用的單位方面的數(shù)據(jù)，并因此只提供可能難于與其它分析和插值法結(jié)合的儲集層定性評價。此外，通常在儲集巖的各種有機(jī)物質(zhì)類型中發(fā)現(xiàn)的可熱解烴類物質(zhì)的百分比寬范圍的變化。例如，特征為API30。的殘留油染色的油的最大H/C比例可以為約1.9，總烴類物質(zhì)為約1190mgHC/gTOC。然而，由于樹脂和瀝青質(zhì)的存在，觀察到的最大值僅約1050mgHC/gTOC。H/C比例低的多(公認(rèn)的值范圍為1.4-0.8)的焦油，其總烴類物質(zhì)的產(chǎn)率將通常為700-400mgHC/克TOC;焦瀝青的總烴含量可以為僅200mgHC/克TOC。因此，5mg的油將給出與約10mg的焦油和約25mg的焦瀝青相同的熱解產(chǎn)率(THC)。給定這些差異的大小，判讀基于產(chǎn)率的熱解數(shù)據(jù)的困難是明顯的。^"在^^乾趟席柳D賴都量在儲油層中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)物質(zhì)可以由油(原油)、重油、焦油、焦瀝青和有時候較少量的油母質(zhì)、煤或再循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)組成。在SARA分析的上下文中，術(shù)語儲集層中的"烴"僅由經(jīng)化學(xué)基團(tuán)類型分離從這些物質(zhì)獲得的飽和和芳族部分組成。報(bào)告了有關(guān)飽和、芳族、樹脂和瀝青質(zhì)部分的SARA分析結(jié)果，其中飽和和芳族部分認(rèn)為是烴類物質(zhì)，樹脂和瀝青質(zhì)部分認(rèn)為是非烴類物質(zhì)。此外，這些術(shù)語可以用于描述有機(jī)物質(zhì)的可溶性部分，由于如果作為"近"端員被發(fā)現(xiàn)，煤、油母質(zhì)和焦瀝青大部分不溶，然而通過提取和去礦化方法獲得的不溶性部分僅僅是非烴類物質(zhì)。在石油地球化學(xué)中，尤其是氣相色譜和熱解應(yīng)用中用于分析"烴"的初級檢測器是火焰離子化檢測器(FID)。火焰離子化檢測器通常認(rèn)為是"碳計(jì)數(shù)裝置"并依賴"相等的每個碳響應(yīng)"。雖然火焰離子化檢測器用于評價"烴"的數(shù)量，但它們在從SARA分析在飽和和芳族部分中發(fā)現(xiàn)的"純"烴，和在非烴化合物中作為分子結(jié)構(gòu)一部分存在的烴"單元"之間不加區(qū)別，所述非烴化合物的范圍從包含"非烴"官能團(tuán)的相對簡單的結(jié)構(gòu)到包含瀝青質(zhì)、油母質(zhì)等的非常復(fù)雜的分子和大分子。如上所述，在它們用火焰離子化檢測器(FID)測量之前，利用烴熱解釋放烴類物質(zhì)和含烴結(jié)構(gòu)單元的化合物。在低于400。C的溫度，有機(jī)化合物主要從巖石中揮發(fā)或解吸，而沒有裂化成較小的單位。在~400'C以上，釋放的有機(jī)化合物主要是較大分子裂化成被攜載到FID并測量的較小組分的結(jié)果。然而，熱解是不完全的過程，最通常導(dǎo)致僅檢測一部分正在^皮分析的物質(zhì)。因此，基于是否可以由FID測量該處理的結(jié)果，有^4勿質(zhì)可以描述成"可熱解"或"不可熱解的"。當(dāng)用于本文時，涉及烴類物質(zhì)是指具有式QJHxn的烴單元的化合物或化合物部分，其中n是碳原子數(shù)，x是每碳原子的氬原子數(shù)。這是功能定義，基于火焰離子化檢測器(FID)用于評價它們的數(shù)量的事實(shí)。然而，注意與雜原子(即N、S和O)相連接的碳原子通常不提供"每個碳數(shù)目相等的"(ECN)響應(yīng)是重要的。見Holm,J.C//wnatograp，842,第221-227頁(1999)。因此，存在于非烴類物質(zhì)中的雜原子將導(dǎo)致"烴"響應(yīng)和氫量計(jì)算的相對漏報(bào)(under-reporting),且基于該響應(yīng)的碳應(yīng)該產(chǎn)生比從元素分析獲得的有些低的百分比。由于這些影響，當(dāng)教:據(jù)與元素分析數(shù)據(jù)比較時，利用熱解和FID測量烴結(jié)構(gòu)單元將固有地導(dǎo)致氫和^5友的漏才艮。然而，注意雖然元素分析可能是可以進(jìn)行評價樣品中有機(jī)物質(zhì)的最確定的試驗(yàn)，但是該試驗(yàn)非常耗時、昂貴，并產(chǎn)生很多誤差，因此需要多次試驗(yàn)是重要的。樣品制備(例如礦物分離和提取)和小樣品稱重的復(fù)雜性增加了元素分析方法的困難。發(fā)明概述有機(jī)物質(zhì)體積(VOM)法為直接測量儲集巖中焦油或焦瀝青的重量或體積的復(fù)雜問題提供了新的解決方案。該方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)它依靠烴類物質(zhì)的直接測量；(2)它利用可以快速且廉價應(yīng)用的相對簡單和穩(wěn)定的分析技術(shù)；和(3)端員組分物理性質(zhì)的確定基于相對少的樣品。熱解數(shù)據(jù)的模型模擬提供以下的快速且有效的方法通過分離各樣品的復(fù)雜混合物來分析大量樣品，確定它們的組成特性，并提供關(guān)于以重量和體積計(jì)，儲集層中各種物質(zhì)的量的定量數(shù)據(jù)。本發(fā)明的VOM法的還一個重要優(yōu)點(diǎn)是它由非地球化學(xué)工作者以可容易地涉及儲集層性能的測量單位，提供地球化學(xué)數(shù)據(jù)。通常用于輔助儲集層表征的先有技術(shù)的其它地球化學(xué)工具還沒有提供該優(yōu)點(diǎn)。如上所述,在儲集巖上發(fā)現(xiàn)的殘留烴染色由非常不同性質(zhì)和量的物質(zhì)組成，且主要取決于熱解產(chǎn)率的簡單關(guān)系在有機(jī)物質(zhì)的表征中無效。例如，在評價焦油閉塞孔隙率的儲集層中，在分析的各樣品中焦油相對于焦瀝青的量通常不同。基于產(chǎn)率對體積的簡單轉(zhuǎn)換來評價孔塞的量因此將依賴不斷變化的轉(zhuǎn)換因子。組分模型模擬(CoMod)法解決樣品變化的問題。雖然被定量的物質(zhì)在特性上寬范圍的變化，且它們的分析是通過簡單的FID法，但是基于在典型的熱解i普圖中觀察到的差異，CoMod提供了這些物質(zhì)的相對輸入非常準(zhǔn)確地區(qū)分。因?yàn)槎藛T有一幾組分顯示在儲集層內(nèi)相當(dāng)一致的特性，所以可以結(jié)合來自CoMod、熱解產(chǎn)率和有才幾物質(zhì)性質(zhì)的結(jié)果，來確定在儲集層中發(fā)現(xiàn)的各種有機(jī)物質(zhì)類型的代表性體積，最重要地包括焦油和焦瀝青。在本發(fā)明的有機(jī)物質(zhì)體積(VOM)法的應(yīng)用中，包括以下步驟1.收集巖石樣品，為POPI/ASw法分析作準(zhǔn)備，并分析以獲得各樣品的原始數(shù)據(jù)，包括由間隔、溫度和增加的FID響應(yīng)或HC產(chǎn)率組成的逗號分隔值(CSV)文件。2.確定用于組分模型模擬的合適的局部有機(jī)物質(zhì)端員，例如油、焦油、焦瀝青、煤、油母質(zhì)、柴油、泥漿污染物和任何其它局部顯著的組分。3.進(jìn)行組分模型模擬，以確定被分析的各端員樣品的相對烴產(chǎn)率(mgHC/g巖石)。4.獲得有機(jī)物質(zhì)端員的物理/化學(xué)性質(zhì)。5.開發(fā)各端員物質(zhì)的熱解產(chǎn)率與質(zhì)量/體積之間的關(guān)系。6.分析研究下來自井的非端員樣品，并獲得如上所述的原始數(shù)據(jù)。7.確定在所有樣品中各端員的質(zhì)量和體積。這可以實(shí)時進(jìn)行，并且在優(yōu)選的實(shí)施方案中，從井位直接報(bào)告，以便結(jié)果可以用作地質(zhì)導(dǎo)向水平井的輸入。8.使用基體密度、顆粒密度和孔隙率，確定在所有樣品中各端員的體積百分比。9.以深度的函數(shù)，制備在各樣品中發(fā)現(xiàn)的端員的體積繪圖，并將數(shù)據(jù)與儲集層孔隙率相關(guān)。10.將來自VOM法分析和測井的結(jié)果以及動力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果例如DSTs、MDTs、流量計(jì)和GEOTAP結(jié)合，來評價需要多少不可移動的烴(相對于儲集層孔隙率)才對儲集層性能目標(biāo)具有有害影響。16附圖簡述參考附圖，將本發(fā)明進(jìn)一步描述，并置于先有技術(shù)的背景中，其中圖l是來自進(jìn)行開放系統(tǒng)程序升溫?zé)峤獾膬x器的先有技術(shù)的典型輸出熱解譜圖2(a)是來自阿拉伯儲集層的API30。油的典型先有技術(shù)熱解譜圖2(b)是來自阿拉伯油田的焦油的典型先有技術(shù)熱解譜圖2(c)是來自阿拉伯油田的含煤有機(jī)物質(zhì)的典型先有技術(shù)熱解譜圖2(d)是來自相同阿拉伯油田的富含有機(jī)物的頁巖的典型先有技術(shù)熱解譜圖3是使用微軟Exce嚴(yán)產(chǎn)生的繪圖，該Excef顯示根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行計(jì)算開發(fā)的組分模型模擬界面，其中該圖顯示與用于模型模擬處理的樣品、計(jì)算解決方案和端員有關(guān)的熱解譜圖4用圖形顯示來自阿拉伯油田中井的組分模型模擬的結(jié)果，顯示存在于測試的儲集巖樣品中的油、焦油、含頁巖有機(jī)物質(zhì)和煤的百分比；圖5用圖形顯示來自阿拉伯油田中井的組分模型模擬的結(jié)果，顯示存在于不同深度的樣品中的油、焦油、含頁巖有機(jī)物質(zhì)和煤的相對熱解產(chǎn)率，并顯示在真實(shí)的焦油墊層和煤床中烴產(chǎn)率如何顯著增加；和圖6是V0M結(jié)果和孔隙率對深度的圖。發(fā)明詳述在上述步驟1-3中使用的方法與美國專利5，866，814和6，823，298中所述的那些相同，此處將不再進(jìn)一步描述。下面提供在本發(fā)明的VOM法的實(shí)踐中使用的其余步驟的詳細(xì)描述。在通過熱解所測定樣品中的烴類物質(zhì)總混合物中，組分模型模擬(CoMod)方法有效地用于測定各種有機(jī)端員的百分比。然而，為了預(yù)測在儲油層中焦油和焦瀝青的體積，CoMod的結(jié)果必須與以下關(guān)系結(jié)合允許基于如熱解儀的FID所示的烴部分的重量，來測定物質(zhì)的總重量或體積。在石油系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)物質(zhì)例如油、焦油、焦瀝青、油母質(zhì)等通常由以下組分組成"純"烴類物質(zhì)，即僅包含碳和氫原子的化學(xué)基團(tuán)類型分離(SARA)的飽和和芳族部分；氮、硫和氧化合物，即SARA的樹脂和瀝青質(zhì)；惰性碳；和痕量的鎳、釩、鋁和硅?；蛘?，可以通過元素分析即碳、氫、氮、氧和其它元素的百分比，來計(jì)算石油和相關(guān)化合物的組成。無論是石油物質(zhì)的物理分離和分析還是它們的元素分析，都不能按常規(guī)應(yīng)用于大量的樣品。然而，地球化學(xué)儀器例如HumbleInstrument的SR分析儀隱POPI/TOC工作站或Vinci的Rock-EvalTM6分析儀可以提供常規(guī)信息，這些信息關(guān)于通過FID評價的相對于在樣品中發(fā)現(xiàn)的碳總量的烴類物質(zhì)數(shù)量或烴響應(yīng)。用該信息和C、H、N、O和S百分比的有限量的元素?cái)?shù)據(jù)，可以使焦油或焦瀝青的量與總烴產(chǎn)率相關(guān)。下面的方程代表了這種關(guān)系Hr焦油=Hr"純"HC+HTcrt性+"^fcHNSOs+J量Ni,V,Al,Si(l)質(zhì)量焦油=質(zhì)量C+質(zhì)量H+質(zhì)量N+質(zhì)量S+質(zhì)量0+質(zhì)量Ni,V,Al,S("其中質(zhì)量焦油等于焦油的實(shí)際質(zhì)量；質(zhì)量實(shí)Hc等于可以被熱解并用FID測量的烴結(jié)構(gòu)單元的質(zhì)量；質(zhì)量c録等于不可以用FID分析的惰性碳的質(zhì)量；質(zhì)量cHNsos等于未用熱解-FID測量法來測量或被熱解-FID測量法低估的含碳官能團(tuán)的質(zhì)量；質(zhì)量Ni，v,A,，si是不可用FID測量的存在于焦油中的痕量元素例如鎳、釩、鋁、硅和其它元素的質(zhì)量；質(zhì)量c等于由元素分析測定的元素^^的質(zhì)量；質(zhì)量H等于由元素分析測定的元素氫的質(zhì)量；質(zhì)量N等于由元素分析測定的元素氮的質(zhì)量；質(zhì)量s是由元素分析測定的元素硫的質(zhì)量；質(zhì)量o是由元素分析測定的元素氧的質(zhì)量，質(zhì)量Ni,V，MSi是由元素分析測定的痕量元素的質(zhì)量。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，由痕量元素所表示的數(shù)量是非常小的，且對于估計(jì)在石油儲集層中有機(jī)物質(zhì)的重量和體積的目的來講，可以不考慮。第二，RockEval6或POPI/TOC工作站的試驗(yàn)結(jié)果可以提供總烴產(chǎn)率和樣品中的總碳量。使用從來自分離的端員的少數(shù)樣品的元素分析獲得的結(jié)果，和關(guān)于烴類物質(zhì)的平均化學(xué)計(jì)量學(xué)的合理假設(shè)的應(yīng)用，來確定用于由烴產(chǎn)率數(shù)據(jù)估算端員物質(zhì)的總質(zhì)量/體積的關(guān)系。在石油儲集層系統(tǒng)的幾個有機(jī)物質(zhì)端員中發(fā)現(xiàn)的最顯著的變化是氫的存在量。通常用于評價石油源巖石的參數(shù)是含氫指數(shù)(HI),該參數(shù)通過結(jié)合在巖石樣品油母質(zhì)(S2，mgHC/g巖石)中的"可熱解"烴的量與總有機(jī)碳(TOC)的量的比率，來描述源巖石的生產(chǎn)潛力。它表達(dá)為HI-(S2/TOC)xl00，其提供了mg烴/克碳的單位。(見Peters,A4尸GBm〃幼'"，第70巻，.第318-329頁，1986。)該關(guān)系式通過僅使用在300。C以上溫度檢測到的烴類物質(zhì)，而不解釋已經(jīng)存在于樣品中的"游離"烴類物質(zhì)。在儲集巖樣品的評價中，目標(biāo)是表征所有烴類物質(zhì)，無論它們是"游離的"烴類物質(zhì)還是結(jié)合在復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的那些。此外，所述方法的不同之處在于該分析方法利用了低的多(180。-195。C)的起始溫度。然而，對于各端員例如油、焦油、焦瀝青來講，每克碳熱解的烴量將是相當(dāng)一致的。該參數(shù)稱為總烴指數(shù)(THI),并計(jì)算如下THI=[(LV+TD+TC)/TOC〗x100(3)THI的單位與HI相同，即mg烴/克有機(jī)碳。Rock-Eval6或HumblePOPI/TOC分析儀可以用于評價各種端員的氫差異。THI是比率，并且在同一分析期間測定TOC和THC(LV+TD+TC),因此可以在元素分析中出現(xiàn)的與OM的分離、稱重和小樣品尺寸有關(guān)的誤差不影響數(shù)據(jù)。獲得有機(jī)端員的充分分離，以便結(jié)果一致4艮重要。各有機(jī)物質(zhì)端員所需的另外信息是元素分析的結(jié)果，即從CHNOS分析儀得到的結(jié)果。為了計(jì)算所有物質(zhì)的重量，可以用這些元素的百分比量和THI，來確定存在于端員的可熱解和不可熱解部分的氫的平均量。如上所述，雜原子在各種端員中的存在和不完全的熱解的確導(dǎo)致基于FID響應(yīng)的烴結(jié)構(gòu)單元數(shù)量的一些漏報(bào)。然而，當(dāng)評價有機(jī)物質(zhì)的可熱解部分對不可熱解部分的比率時，這些影響-見為對相同的結(jié)果有貢獻(xiàn)?？梢酝ㄟ^一系列的提取/分析步驟，來實(shí)現(xiàn)儲集巖中有機(jī)物質(zhì)的典型分離。期望分析所產(chǎn)生的油，該油可以通過以下方法來測量將幾微升的油放在坩堝中的硅膠上，并在烘箱中在30。C下將其干燥約6小時，以除去揮發(fā)性組分。該分析的結(jié)果加上對油的CHNOS,提供計(jì)算在樣品中包含的油的質(zhì)量/克巖石的方法。評價油部分的另一種方法是用環(huán)己烷提取巖石樣品。從該方法得到的提取物通常與儲集層中的可移動烴類物質(zhì)相似，且THI的后續(xù)測量和CHNOS將提供適用于VOM分析的數(shù)據(jù)。除提取物的參數(shù)測量之外，也對用環(huán)己烷提取的巖石測量THI和CHNOS數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)表示在環(huán)己烷提取之后保留在巖石上的"不可移動的"瀝青。該方法的下一個步驟是使用強(qiáng)極性溶劑例如二氯甲烷，對環(huán)己烷提取的巖石進(jìn)行第二次提取。認(rèn)為所得到的提取物是典型的殘余焦油或烴染色的瀝青質(zhì)組分，而留在巖石中的殘余有機(jī)物質(zhì)由焦瀝青(已經(jīng)改變的焦油，損失了其顯著部分的氫，且變得甚至在強(qiáng)有機(jī)溶劑中也不溶)或另一種不溶性物質(zhì)如煤或油母質(zhì)組成。已提出焦瀝青形成的各種機(jī)制，包括熱化學(xué)硫酸鹽還原(TSR)和熱改變。然而，沒有一種/>認(rèn)的途徑。然而，焦瀝青中的氫含量較低，而每克碳的烴產(chǎn)率也較低。由于采用環(huán)己烷提取物和剩余的巖石，所以通過熱解分析二氯曱烷4是iF又物和二氯曱烷^是取的巖石，來確定THI，且用元素分析來確定樣品的CHNOS組成。使用熱解數(shù)據(jù)來確定在殘留烴染色中各種有機(jī)組分的體積基于各種儲集層有機(jī)物質(zhì)(OM)類型的總烴指數(shù)的測定和前述組分模型模擬(CoMod)法的結(jié)果。為了建立烴組分的重量與端員的總重量之間的關(guān)系，僅對于有限數(shù)量的樣品才需要存在于儲集層中端員的詳細(xì)分析。表l以表格的形式闡述了建立油、焦油和焦瀝青的轉(zhuǎn)換因子及其結(jié)合CoMod結(jié)果確定端員體積的應(yīng)用所需的計(jì)算步驟。因?yàn)門HI基于每克TOC的烴mg數(shù)，所以端員的組成也相對于l克的TOC來給出。另外，因?yàn)闊峤鈨x器按照mg/克巖石評價烴的重量，所以在該計(jì)算中假設(shè)的巖石基體的量也是l克。在該實(shí)例中，對于該儲集層，來自RockEval6的結(jié)果提供油、焦油和焦瀝青端員的THI分別為1050、525和250。元素CHNOS分析的結(jié)果顯示油、焦油和焦瀝青端員的H/CoM比率分別為1.9、1.05和0.65。因?yàn)橛?jì)算基于l克碳，所以在樣品中基于元素分析的有機(jī)物質(zhì)中氫的重量可以計(jì)算如下Wt.H0M(mg/lgTOC)=H/COMx(1000mgC/Mol.Wt.破)(4)如前所述，利用組合的熱解和FID法導(dǎo)致氫的重量百分比漏報(bào)，因?yàn)橐恍渑c可熱解的OM相關(guān)，而一些氫則與不可熱解的OM相關(guān)。因?yàn)閺?fù)雜分子如瀝青質(zhì)和油母質(zhì)中的脂族鍵最容易斷裂，所以假設(shè)脂族結(jié)構(gòu)單元即-CnH2。的化學(xué)計(jì)量在有機(jī)物質(zhì)的可熱解部分中占優(yōu)勢。這導(dǎo)致在可熱解烴類物質(zhì)中氫的平均重量百分比(。/。HCnH^)為14.3%。應(yīng)用該有l(wèi)i殳，在可熱解的烴類物質(zhì)中，氫的重量確定如下Wt.HHCPy(mg/lgTOC)=%HCnH2n/濯xTHI(mgHC/gTOC)xlgTOC(5)在不可熱解的OM中，氫的重量確定如下Wt.HNon-Py(mg/1gTOC)=Wt,H0M(mg/1gTOC)-Wt.HHCPy(mg/1gTOC)(6)按照本發(fā)明的方法，在該實(shí)例的油、焦油和焦瀝青的不可熱解部分中，氬的重量分別是8.2(mg/lgTOC)、12.4(mg/lgTOC)和18,4(mg/lgTOC)。因此，由脂族單元控制通過熱解乂人有機(jī)物質(zhì)釋放烴的假設(shè)導(dǎo)致氬的漏報(bào)，該漏報(bào)對于焦油來說相對大(14.2%)，對于焦瀝青甚至更大(34%)。此外，布li殳由熱解-FID測量的烴類物質(zhì)的平均組成具有較低的H/C比例，該假設(shè)將只增加熱解的氫漏報(bào)，這將需要較21大的校正。為了簡化方法，在本發(fā)明的方法中，假設(shè)-C。H2n-結(jié)構(gòu)單元是由來自石油儲集層的有機(jī)物質(zhì)熱解產(chǎn)生的主要形式。然而，應(yīng)該注意，涉及將樣品中氫的量錯誤表示的誤差相對小。例如，如果完全不考慮，則焦瀝青中18.4mgH/lgTOC的氫漏報(bào)將僅導(dǎo)致1.75。/。的誤差。當(dāng)計(jì)算的目的是為了評價儲集層中焦油的體積，且存在焦油的臨界量為約5%體積時，將理解，4.9%體積與5.1%體積的焦油之間的差異不顯著。一旦樣品中氫各自的重量已經(jīng)確定，那么在可熱解OM和不可熱解OM中，碳的重量可以計(jì)算如下Wt.CHCPy(mg/lgTOC)=THI(mg/1gTOC)x1gTOC-Wt.HHCPy(mg/1gTOC)(7)Wt.CNon-Py(mg/1gTOC)=1OOOmgTOC-Wt,CHCPy(mg/1gTOC)(8)原油的元素組成分析顯示，元素N、S、0通常占1-4%，瀝青質(zhì)部分將通常為5-12%。在本實(shí)例中，油、焦油和焦瀝青的NSO測定值分別是2.8%、7.3%和7.6%,在文獻(xiàn)所述的范圍內(nèi)，見(Ancheyta等，F(xiàn)"e&,第16巻，第l121-27頁，2002年；Hollemn,VSSTechnologylibrary,ValleySlurrySealCompany,www.slurry.com/techpaperscontrbit,shtml，2000)。因j^匕，乂人CHNOS元素分析中，可以容易地確定在樣品中歸屬于元素氮、硫和氧的重量百分比。一旦這些值已經(jīng)確定，在有機(jī)端員中該物質(zhì)的重量可以計(jì)算如下重量NSOom=f%NSOnM/100)xf重量"+重量Cwpv+重量Hh「py+重量Hm加-pv、(9)(l-(%NSOOM/100))可以相對于l克的TOC來計(jì)算各端員的有機(jī)物質(zhì)總重量，并可以如下確定有機(jī)物質(zhì)對可熱解烴(OM/HCpy)的比率Wt.OM(mg/lgTOC)=Wt.HHCPy+Wt,HN。n.Py+Wt.CHCPy+Wt.CN。n.Py+Wt,NS0OM(10)OM/HCPy=Wt,OM/THI,(11)或OM/HCpy=Wt.OM/CWt.HHcpy+Wt.CHCPy)(12)因?yàn)橛脴悠分袣涞闹亓?，所以在儲集層?nèi)有機(jī)物質(zhì)中元素N、S、O的量的變化不可能影響有機(jī)物質(zhì)的估算體積超過幾個百分點(diǎn)。確定產(chǎn)生精確CoMod結(jié)果的合適端員很重要。由于實(shí)例所示的OM/HCPy比率油為1.13,焦油為2.23,焦瀝青為4.56,所以才莫型才莫擬方法中的誤差比與這些物質(zhì)的化學(xué)組成相關(guān)的小誤差遠(yuǎn)更重要。因此，用顯示可溶性物質(zhì)對不溶性物質(zhì)的相對量是相似的實(shí)驗(yàn)室分離證實(shí)模擬結(jié)果尤其重要。這是因?yàn)?%體積的焦瀝青具有與大約2.5%體積的焦油相等的響應(yīng)。都定4為V^^^哞媒^的l量和傳積從CoMod結(jié)果結(jié)合相關(guān)的OM/HCpy比率，可容易地計(jì)算各端員的重量測定值。由于采用其它重量，結(jié)果以毫克/每克巖石的單位表達(dá)。用于該步驟的方程如下Wt.HC端員(x)=THC(x)x0/。CoMod產(chǎn)率端員pq(13)Wt.OM端員(x)=OM/HCpyxWt.HC端員(x)(14)然后通過將樣品的端員質(zhì)量除以端員密度，來獲得各端員的體積測定值。通常在石油儲集層系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的有機(jī)物質(zhì)的密度范圍相當(dāng)窄。在工業(yè)中，油密度的測量單位為API重力。通過以下標(biāo)準(zhǔn)方程來計(jì)算API重力API=(141.5/在60°下的30)-131.5,(15)其中SG是流體在60。F下的比重。因此，在該實(shí)例中，30。API重力油的密度為0.9克/cm3，其也可以表達(dá)為0.9mg4il。焦油和焦瀝青的密度范圍一般為1.0-1.15mg4U。在焦油的儲油層中出現(xiàn)接近或超過1.15mg/pl的密度并不常見，因?yàn)榈貙铀牡湫兔芏葹榧s1.15mg4d。為了讓焦油通過正常的就位機(jī)制積聚在油柱中，焦油應(yīng)該比地層水更輕；然而，可以在就位之后，才艮據(jù)物質(zhì)的變化而使密度進(jìn)行改變。在任何情況下，用于該實(shí)例的值與上述限制一致，并且油、焦油和焦瀝青的密度分別為0.9、1.01和1.05。利用這些值，樣品的端員體積可以計(jì)算如下Vol.OM械員(x)=Wt.OM端員(x)/密度。M(16)f為V&身;C脊農(nóng)為了使有機(jī)物質(zhì)端員例如焦油或焦瀝青的體積與總巖石體積相關(guān)，在樣品深度的儲集層基體密度和相關(guān)孔隙率必須已知。如果在鉆探時分析井，那么在井的截面上，可以用具有可接受的結(jié)果的平均孔隙率；然而，關(guān)于體積，儲集層孔隙率的大變化可以導(dǎo)致低估或高估儲集層中焦油的量。儲集層孔隙率的方程如下Phi(0>)=[(總體積-巖石體積)/總體積]x100(17)由于按mgHC/g巖石提供熱解的數(shù)據(jù)，所以通過測定巖石的總體積和與1克巖石有關(guān)的端員體積，可以使端員的OM體積與孔隙率相關(guān)。如下，儲集層的總體積可以與基體密度和孔隙率相關(guān)總體積(ial)=1/(基體密度-(基體密度x①AOO))x1000(18):在表l的實(shí)施例中，基體密度是2.71mg:l,這是石灰石的值?？紫堵适?5%,且該樣品的端員體積分別為1.0%油、2.6%焦油和2.9%焦瀝青。邀為v的傳積和/^桌i^凍'卓乂力l度的激參考圖6，其顯示了與儲集層孔隙率有關(guān)的端員體積對深度的圖。從鉆井切割物獲得樣品，因?yàn)橛脦r心樣品，所以不能精確地確定深度。在圖中提供的VOM結(jié)果包括油體積(油—VPV—1;陰影線的圖案填充)、焦油體積(焦油—VPV一1;淺灰色填充)和焦瀝青體積(PB—VPV—1;深灰色填充)。通過點(diǎn)狀曲線(PHIT)顯示儲集層孔隙率。VOM分析的結(jié)果清楚地表明儲集層內(nèi)焦油墊層的頂部在7,510ft.,并顯示其主要由焦瀝青組成。將這些結(jié)果與孔隙率(PHIT)相關(guān)，VOM分析顯示，焦油墊層封閉了40-100%的可用孔隙率。該圖尤其有用，因?yàn)樗脴?biāo)度提供了VOM結(jié)果，該標(biāo)度可以與重要的儲集層參數(shù)孔隙率直接比較。儲集層地質(zhì)學(xué)者或工程師可以有效率和有效地利用這些數(shù)據(jù)，做出在該井中任何深度關(guān)于焦油影響的判斷。<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>\\來自CHNOS的H/Com-有機(jī)物質(zhì)中的原子H/C比例%N,S,0OM(來自CHNOS)-OM中元素氮、硫和氧的百分比%HCnH2n-烷結(jié)構(gòu)單元中氬的重量百分比Wt.NS0OM(mg)-OM中元素氮、硫和氧的重量Wt.H(來自CHNOS)-由元素分析所計(jì)算的氳的重量Wt.OM(mg/lgTOC)-總有機(jī)物質(zhì)的重量/lgTOCWt.HHCPy(mg/lgTOC)-可熱解HC中氫的重量/lgTOCOM/HCPy-有機(jī)物質(zhì)與通過熱解分析的烴類物質(zhì)的比率Wt.HNon—Py(mg/lgTOC)-不可熱解OM中氫的重量/lgTOC或焦瀝青引起對儲集層性能的有害影響。在任何情況下，由非地球化學(xué)家按照本發(fā)明，以定量單位提供可容易地與儲集層性能有關(guān)的地球化學(xué)數(shù)據(jù)的能力是重要的進(jìn)步，用于輔助儲集層表征的其它地球化學(xué)分析方法均沒有提供該能力。當(dāng)應(yīng)用于確定儲油巖樣品中的各種有機(jī)端員體積時，有機(jī)物質(zhì)體積(VOM)法為目前可利用的用于評價焦油存在的石油物理學(xué)方法提供了非常需要的補(bǔ)充。通過物理分離來定量有機(jī)物質(zhì)組分的已知方法費(fèi)時，且在從巖石分離有機(jī)物質(zhì)并最后獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，以便可以將組分質(zhì)量平衡中，遇到了各種困難。評價這些物質(zhì)數(shù)量的純分析方法要求各樣品進(jìn)行一系列復(fù)雜的試驗(yàn)，既昂貴又非常費(fèi)時。本發(fā)明的方法提供了高度重現(xiàn)性結(jié)果，該結(jié)果可以快速且便宜的應(yīng)用于大量樣品，并提供比在非烴類物質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的烴結(jié)構(gòu)漏報(bào)有價值的其它優(yōu)勢。此外，通過對相對少的代表性樣品應(yīng)用元素分析和總有機(jī)碳分析，可以合理地估算各種有機(jī)物質(zhì)類型的漏報(bào)量。由于氫占有機(jī)物質(zhì)重量的相對小部分，且通過總有機(jī)碳分析可以非常精確地測定碳的總量的事實(shí)，因此與應(yīng)用這樣的校正相關(guān)的誤差小，估計(jì)不超過約1.5%。本發(fā)明的有機(jī)物質(zhì)體積法因此為目前在儲油層表征中，用于評價焦油存在的石油物理學(xué)方法提供了非常需要的補(bǔ)充。如前所述，在儲集層中焦油和/或焦瀝青的評^T由于以下事實(shí)^:復(fù)雜化該物質(zhì)在儲集層中不以均一的組成出現(xiàn)。相反，儲集層通常包含各種物質(zhì)例如油、焦油和焦瀝青的混合物，其在空間上顯示各組分的數(shù)量不斷變化。本發(fā)明避免了通過物理分離來定量這些組分的先有技術(shù)方法，所述物理分離耗時、昂貴，并經(jīng)歷與從巖石中分離有機(jī)物質(zhì)，并最終獲得其中可以將組分質(zhì)量平衡的4青確數(shù)據(jù)有關(guān)的各種困難。已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，對本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員來講，根據(jù)本說明書，可以進(jìn)行各種修改和替代將是顯而易見的，因此本發(fā)明的范圍將通過權(quán)利要求來確定。權(quán)利要求1.一種地球化學(xué)分析方法，所述方法用于測定在取自特定油田的儲油巖樣品中有機(jī)物質(zhì)(OM)組分的體積，其中所述有機(jī)物質(zhì)組分相當(dāng)于預(yù)定數(shù)量的端員(x)，所述端員選自油、焦油、焦瀝青、油母質(zhì)、煤、柴油和鉆探泥漿，所述方法包括a.獲得并儲存有限數(shù)量的儲集巖樣品的元素分析數(shù)據(jù)，以確定在所選擇的端員中C、H、N、S和O的重量百分比；b.如下按每克碳的烴mg數(shù)，計(jì)算并記錄總烴指數(shù)(THI)THI＝[(LV+TD+TC)/TOC]×100(3)其中LV、TD、TC和TOC定義同上；c.按照下式，計(jì)算并記錄存在于所述端員的可熱解和不可熱解部分中的氫平均量Wt.HHCPy(mg/1gTOC)＝％HCnH2n/100×THI(mgHC/gTOC)×1gTOC(5)和Wt.HNon-Py(mg/1gTOC)＝Wt.HOM(mg/1gTOC)-Wt.HHCPy(mg/1gTOC)(6)其中％HCnH2n是14.3％WtHOM(mg/1gmTOC)＝H/COM×(1000mgC/MolWt碳)d.按照下式，計(jì)算并記錄在所述可熱解OM和不可熱解OM中碳的重量Wt.CHCPy(mg/1gTOC)＝THI(mg/1gTOC)×1gTOC-Wt.HHCPy(mg/1gTOC)(7)和Wt.CNon-Py(mg/1gTOC)＝1000mgTOC-Wt.CHCPy(mg/1gTOC)(8)e.按照下式計(jì)算并記錄在所述有機(jī)端員中N、S、O的重量<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mrow><mi>Wt</mi><mo>.</mo><mi>NSO</mi></mrow><mi>OM</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mo>%</mo><mi>NSO</mi></mrow><mi>OM</mi></msub><mo>/</mo><mn>100</mn><mo>)</mo></mrow><mi>x</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>Wt</mi><mo>.</mo><mi>C</mi></mrow><mi>HCPy</mi></msub><mo>+</mo><mi>Wt</mi><mo>.</mo><msub><mi>C</mi><mrow><mi>Non</mi><mo>-</mo><mi>Py</mi></mrow></msub><mo>+</mo><msub><mrow><mi>Wt</mi><mo>.</mo><mi>H</mi></mrow><mi>HCPy</mi></msub><mo>+</mo><msub><mrow><mi>Wt</mi><mo>.</mo><mi>H</mi></mrow><mrow><mi>NOn</mi><mo>-</mo><mi>Py</mi></mrow></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mo>%</mo><msub><mi>NSO</mi><mi>OM</mi></msub><mo>/</mo><mn>100</mn><mo>)</mo></mrow><mo>)</mo></mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>9</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>]]></math></maths>f.如下計(jì)算并記錄相對于1克TOC，各端員的有機(jī)物質(zhì)重量Wt.HHCPy+Wt.HNon-Py+Wt.CHCPy+Wt.CNon-Py+Wt.NSOOM(10)g.按照下式計(jì)算并記錄有機(jī)物質(zhì)與烴的比率(OM/HCpy)OM/HCPy＝Wt.OM/THI(11)或OM/HCPy＝Wt.OM/(Wt.HHCPy+Wt.CHCPy)(12)h.按照下式，按毫克/克巖石，計(jì)算并記錄各所選擇端員(X)的重量Wt.HC端員(X)＝THC(X)×％CoMod產(chǎn)率端員(X)(13)和Wt.OM端員(X)＝OM/HCPy×Wt.HC端員(X)(14)i.按照下式，通過將各端員的質(zhì)量除以所述端員的密度，確定各所選擇端員(X)的體積Vol.OM端員(x)＝Wt.OM端員(X)/密度OM；(16)和j.記錄所述端員各自的步驟(i)結(jié)果，并視覺顯示用于分析的數(shù)據(jù)。2.權(quán)利要求1的分析方法，所述方法包括如下以總巖石體積的百分比，確定有^4勿質(zhì)端員的體積k.提供在回收所述樣品的深度，至少儲集巖的平均孔隙率和基體密度的值；1.按照下式，以微升計(jì)算總體積總體積(lil)-l/(基體密度-(基體密度x(D/100))xl000(18)m.將步驟(l)的所述總體積確定值應(yīng)用至在步驟(i)中計(jì)算的有機(jī)物質(zhì)的體積，以作為所述儲集巖樣品的百分比，計(jì)算所選擇的有機(jī)端員的體積。3.權(quán)利要求1的方法，所述方法包括用于從井孔中不同深度回收的許多樣品的重復(fù)步驟(b)和(i)。4.權(quán)利要求1的分析方法，其中選擇5個端員。5.權(quán)利要求1的分析方法，其中所選擇的端員是油、焦油和焦瀝青。6.權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(i)中應(yīng)用的油的密度值是以克/cm3的API重力。7.權(quán)利要求1的方法，其中通過以前從油田獲得的代表性端員樣品的分析，確定除油以外的端員密度值。8.權(quán)利要求1的方法，其中所使用的組分模型模擬數(shù)據(jù)基于以下解決方案在用于所選擇有機(jī)物質(zhì)端員各樣品的許多數(shù)據(jù)間隔內(nèi)，將計(jì)算產(chǎn)率和實(shí)際產(chǎn)率之間的差合計(jì)，以將所有所選擇端員中的總誤差迭代最小化。9.權(quán)利要求2的方法，其中記錄和顯示質(zhì)量和體積數(shù)據(jù)，以便工作人員實(shí)時判讀，且該判讀信息用于水平鉆井的地質(zhì)導(dǎo)向。10.權(quán)利要求l的方法，其中對以前從油田取得的儲集巖巖心樣品的代表性部分進(jìn)行元素分析。11.權(quán)利要求3的方法，所述方法包括以至少油、焦油和焦瀝青的有機(jī)物質(zhì)計(jì)算體積對深度的圖形式，產(chǎn)生圖形顯示。12.權(quán)利要求11的方法，所述方法包括基于所述圖形顯示的孔隙率對深度的圖。13.—種用于在許多端員的每一個中確定有機(jī)物質(zhì)體積(VOM)的方法，所述端員存在于井通過的儲油巖中，所述方法包括以下步驟a.收集和制備用于POPI/ASw法分析的巖石樣品；b.完成分析，獲得各樣品的原始數(shù)據(jù)，所述原始數(shù)據(jù)包括由間隔、溫度和遞增的FID響應(yīng)或HC產(chǎn)率組成的逗號分隔值(CSV)文件；c.鑒別存在于所述儲集巖中的適當(dāng)局部有機(jī)物質(zhì)端員，以用于選自油、焦油、焦瀝青、煤、油母質(zhì)、柴油、泥漿污染物和其它局部顯著組分的組分模型模擬；d.完成所述組分模型模擬，來以mgHC/g巖石確定所分析的各有機(jī)端員樣品的相對烴產(chǎn)率；e.獲得所選擇有機(jī)物質(zhì)端員的物理和化學(xué)性質(zhì)；f.計(jì)算各所選擇端員的熱解產(chǎn)率和質(zhì)量/體積之間的關(guān)系；g.分析來自井的非端員樣品，并獲得在步驟(d)-(f)中描述的數(shù)據(jù)；h.確定在所有樣品中各選擇端員的質(zhì)量和體積；i.使用所述井通過的儲集巖部分的可利用基體密度、顆粒密度和孔隙率值，確定在所有分析樣品中各選擇端員的體積百分比；和j.以深度的函數(shù)，制備在各樣品中發(fā)現(xiàn)的端員體積的繪圖，并使所述數(shù)據(jù)與用于判讀的儲集層孔隙率相關(guān)，以評價相對于儲集層孔隙率，有多少不可移動的烴將對儲集層性能目標(biāo)具有有害影響。14.權(quán)利要求13的方法，所述方法包括基于步驟(j)繪圖的判讀，控制油^/^井的生產(chǎn)。全文摘要為了提高烴類物質(zhì)從井的有效生產(chǎn)，采用用于在儲油巖中各種深度的巖石樣品中，計(jì)算各種預(yù)定有機(jī)端員的體積的方法，來產(chǎn)生一個或多個圖形顯示，該圖形顯示用于將數(shù)據(jù)判讀為鑒別例如焦油墊層。通過已知的熱解和組分模型模擬方法，從樣品收集數(shù)據(jù)；通過元素分析獲得另外的數(shù)據(jù)，以確定在所選擇的端員中C、H、N、S和O的重量百分比和儲集巖的代表性樣品例如來自巖心樣品的代表性樣品的物理性質(zhì)表征；然后按照方法處理數(shù)據(jù)，以提供一系列的數(shù)據(jù)點(diǎn)，該數(shù)據(jù)點(diǎn)用于產(chǎn)生用于目視判讀的圖形顯示。文檔編號G06F7/60GK101689102SQ200880012440公開日2010年3月31日申請日期2008年2月15日優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日發(fā)明者H·I·哈爾佩恩,P·J·瓊斯申請人:沙特阿拉伯石油公司