一種天然氣成藏過程定量恢復的方法【
技術領域：
】[0001]本發明涉及一種天然氣成藏過程定量恢復的方法，屬于石油天然氣勘探中的地質-地球化學
技術領域：
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背景技術：
】[0002]隨著油氣工業的發展，天然氣在能源結構中所占的比重越來越大。如何加大勘探力度、瞄準勘探選區，實現天然氣勘探的突破和發展，是當前重要的技術命題。我國海相深層碳酸鹽巖是天然氣勘探的主戰場，揭示深埋地質條件下天然氣的生成、運聚、成藏及分布規律，是實現海相深層碳酸鹽巖天然氣勘探突破發現的關鍵，其核心是天然氣成藏過程的恢復。天然氣成藏過程恢復方法的建立，直接關系到我國疊合盆地深層天然氣分布規律認識、勘探潛力評價、勘探目標優選、風險井位部署等一系列勘探決策，具有重要的社會經濟價值。[0003]天然氣成藏過程是在地質歷史時期各種地質事件的耦合，而天然氣成藏過程的定量恢復，就是在同一地質尺度（地質年代）下定量表征各種成藏事件演化進程及成藏要素之間的耦合關系。以往針對天然氣成藏過程的恢復，主要從正、反兩個思路來進行：正演的方法，以構造演化和沉積埋藏史為主線，定性描述成藏事件的先后序列及匹配關系，在地質尺度上，缺乏準確的定量化描述；反演的方法，主要根據現今氣藏天然氣地球化學特征，反推曾經的地質作用過程，由于地球化學改造的多解性，這種反推的方法顯得粗糙且不準確。[0004]隨著生烴模擬實驗技術的不斷發展和完善，在實驗尺度上定量描述天然氣的生成過程已經能夠實現（可參見UngererP，PeletR,Extrapolationofoilandgasformationkineticsfromlaboratoryexperimentstosedimentarybasins[J].Nature,1987,327:52-54;劉金鐘，唐永春，用干酪根生烴動力學方法預測甲烷生成量之一例[J].科學通報，1998,43(11):1987-1191;熊永強，耿安松，王云鵬等，干酪根二次生烴動力學模擬實驗研究[J]·中國科學D輯，2001,31:315-320;TangY，PerryJK，JendenPD,etal,Mathematicalmodelingofstablecarbonisotoperatiosinnaturalgases[J]·GeochimicaetCosmochimicaActa,2000,64:2673-2687)。那么，如何將實驗結果外推到地質條件下，如何從實驗尺度外推到地質尺度定量描述天然氣生成特征（組分、碳同位素等變化）及其與其他成藏要素（儲層成巖、圈閉發育、構造活動調整等）的匹配關系，已經成為天然氣成藏過程定量恢復的技術突破點與亟待解決的技術難題。【
發明內容】[0005]本發明的主要目的在于提供一種天然氣成藏過程定量恢復的方法，所述方法能定量實現了海相深層天然氣成藏過程的恢復。[0006]本發明提供一種天然氣成藏過程定量恢復的方法，其包括如下步驟：[0007](1)、采集生氣母質樣品并開展生氣動力學模擬實驗；[0008](2)、基于實驗結果外推至地質條件，實現實驗尺度向地質年代的轉換，建立地質年代與成藏事件的定量對應關系；[0009](3)、構建天然氣成藏事件綜合圖，實現海相深層天然氣成藏過程的定量恢復。[0010]根據本發明的具體實施方案，在所述的方法中，步驟（1)包括：[0011](1-1)、采集烴源巖或原油天然氣母質樣品；[0012](1-2)、開展生烴模擬實驗及產物測試分析，獲取天然氣產率變化曲線。[0013]開展生烴模擬實驗及產物測試分析，獲取天然氣產率變化曲線可利用現有技術，例如上文提到的UngererP，PeletR,Extrapolationofoilandgasformationkineticsfromlaboratoryexperimentstosedimentarybasins[J]·Nature,1987，327:52-54;劉金鐘，唐永春，用干酪根生烴動力學方法預測甲烷生成量之一例[J].科學通報，1998,43(11):1987-1191;熊永強，耿安松，王云鵬等，干酪根二次生烴動力學模擬實驗研究[刀.中國科學0輯，2001，31:315-320汀&即￥，卩6^711(，>11(1611?0,6七al,Mathematicalmodelingofstablecarbonisotoperatiosinnaturalgases[J].GeochimicaetCosmochimicaActa,2000,64:2673-2687。[0014]根據本發明的具體實施方案，在所述的方法中，步驟（2)包括：[0015](2-1)、整理步驟（1)中動力學模擬實驗中的實驗數據，建立實驗溫度一烴產率、實驗時間一烴產率關系曲線；[0016]優選地，步驟（2-1)中所述的實驗溫度一烴產率主要包括：實驗溫度一甲烷（Q)產率、實驗溫度一乙烷（C2)產率、實驗溫度一丙烷（C3)產率、實驗溫度一Ci5總烴氣產率；[0017]所述的實驗時間一烴產率主要包括：實驗時間一甲烷（Q)產率、實驗時間一乙烷(C2)產率、實驗時間一丙烷（C3)產率、實驗時間一Q5總烴氣產率；其中Ci5總烴氣表示碳原子數為1至5的烴氣；[0018](2-2)、計算得到天然氣生成的活化能（E)和指前因子（A);[0019]優選地，計算天然氣生成的活化能（E)和指前因子（A)可依據化學動力學反應表達式⑴、⑵及⑶：[0020]X(t)=ΣXi(t)(1)[0021]X；(t)=Xi0[1-exp(-ki(t)](2)[0022]ki為速率常數，根據Arrhenius公式：[0023]ki=A;exp(-Ei/RT)(3)[0024]式中：X為時間t時總的油氣生成量；Xi為第i個反應在時間t時的生成量；Xi。為第i個生烴母體可生成的最大潛力；為h為反應速率常數；i為時間；Ei為活化能；Ai為指前因子；R為氣體常數；T為熱力學溫度；[0025](2-3)、根據研究區沉積埋藏史，獲取地質年代一目的層埋深數據；[0026](2-4)、根據地溫梯度數據，計算得到地質年代一地質溫度"數據，即地質升溫序列；優選地，所述的地溫梯度計算公式為：[0028](2-5)、基于時間一溫度補償原理，計算得到地質年代一烴產率、地質溫度一烴產率數據，即可計算出在任一地質時間有機質的生烴特征，實現實驗結果向地質尺度的外推；[0029]其中，所述實驗溫度及所述地質溫度的單位為°C;所述實驗時間的單位為h;所述地質年代的單位為Ma;所述目的層埋深的單位為m。[0030]優選地，步驟（2-5)中所述的地質溫度一烴產率主要包括：地質溫度一甲烷（Ci)產率、地質溫度一乙烷（c2)產率、地質溫度一丙烷（C3)產率、地質溫度一Ci5總烴氣產率；[0031]所述的地質年代一烴產率包括地質年代一甲烷（CJ產率、地質年代一乙烷（C2)產率、地質年代一丙烷（C3)產率、地質年代一Q5總烴氣產率；其中Ci5總烴氣表示碳原子數為1至5的烴氣。[0032]根據本發明的具體實施方案，在所述的方法中，步驟（3)包括：[0033](3-1)、根據研究區地質背景資料，獲取地質事件與地質年代的對應關系；[0034](3-2)、將烴產率數據、地質事件與地質年代的對應關系，建立成藏事件綜合圖，實現成藏過程恢復。[0035]根據本發明的具體實施方案，在所述的方法中，所述的地質事件主要包括天然氣生成特征、儲層成巖演化、圈閉發育、構造調整活動。[0036]根據本發明的具體實施方案，所述方法包括如下步驟：[0037]①采集烴源巖或原油天然氣母質樣品；[0038]②開展生烴模擬實驗及產物測試分析，獲取天然氣產率變化曲線；[0039]③整理動力學模擬實驗中的實驗數據，建立實驗溫度一烴產率、實驗時間一烴產率關系曲線；[0040]④計算得到天然氣生成的活化能（E)和指前因子（A);[0041]⑤根據研究區沉積埋藏史，獲取地質年代（Ma)-目的層埋深（m)"數據；[0042]⑥根據地溫梯度數據，計算得到"地質年代（Ma)-地質溫度（°C)"數據，即地質升溫序列；[0043]⑦基于時間一溫度補償原理，計算得到地質年代一烴產率、地質溫度一烴產率數據，即可計算出在任一地質年代有機質的生烴特征，實現實驗結果向地質年代的外推；[0044]⑧根據研究區地質背景資料，獲取地質事件與地質年代的對應關系；[0045]⑨將烴產率數據、地質事件與地質年代的對應關系，建立成藏事件綜合圖，實現成藏過程恢復；[0046]其中，所述的地質事件包括天然氣生成特征、儲層成巖演化、圈閉發育、構造調整活動。[0047]本發明的有益效果：本發明基于實驗結果外推至地質條件，實現實驗尺度向地質尺度（地質年代）的轉換，建立地質年代與天然氣生成特征、儲層成巖演化、圈閉發育、構造調整活動等成藏事件的定量對應關系，構建天然氣成藏當前第1頁1 2