技术领域
[0001] 本
发明属于石油
天然气勘探技术领域，具体涉及一种评价沉积岩中总有机碳含量的方法。
背景技术
[0002] 地质体中的
烃类和其它有机质主要由碳元素和氢元素组成，因此
岩石中有机碳含量可准确地反映有机质的丰度，是最直观地评价烃源岩有机质丰度和沉积环境的一项重要
基础指标，长期以来广泛应用于石油天然气地质勘探中。通常情况下，烃源岩评价会将有机质丰度、
干酪根类型、干酪根成熟度等指标同时评价，以便全面准确的掌握烃源岩类型和资源潜
力等油气勘探数据指标。
[0003] 随着油气勘探和相关分析测试技术的发展和进步，单一的沉积岩中总有机碳含量的评价方法渐渐不能满足油气勘探相关研究的需要，快速、精准、多方法、多
角度、可相互印证的评价需求日益凸显。
[0004] 评价沉积岩中总有机碳含量目前主要应用的是定碳仪测定法。沉积岩样品在进入定碳仪分析之前，需先进行酸处理去除其中的无机碳。其过程为：样品加入坩锅后置于烧杯中，加5％
盐酸反应以去除样品中的无机碳，反应完全后将坩锅取出置于抽滤架或者瓷盘上加
水冲洗以去除盐酸，待盐酸全部洗净后，将坩锅及样品烘干，进入定碳仪测定。该方法缺点为：1、前处理耗时长，过程繁琐，一批样品的前处理时间需几个工作日；2、洗酸过程缓慢，难以将盐酸彻底清洗干净，在仪器中燃烧时，氯化氢气体对仪器的
阀门和管路形成
腐蚀，影响测试的准确度和仪器的使用寿命；3、抽滤洗酸过程中用到的缓冲瓶、干燥器等玻璃器皿存在因为长期
负压疲劳而爆裂危险。
[0005] 由于以上缺点的存在，石油天然气地质勘探工作者想到用岩石
热解仪的分析参数来进行总有机碳含量的评价。该方法是利用岩石热解分析沉积岩样品所得出的S0、S1、S2及S4之和乘以0.083的转换系数，计算出总有机碳含量。该方法避免了繁琐的前处理过程，无需
酸洗及负压抽滤，可快速得出评价结果。但该评价方法存在严重不足：1、沉积岩中的干酪根在300℃～600℃时热裂解出有机二
氧化碳和有机
一氧化碳，但
水溶性碳酸盐在
温度大于300℃时开始分解生成二氧化碳，碳酸
铁等碳酸盐在温度大于390℃时开始分解放出二氧化碳，无机二氧化碳对烃源岩干酪根热裂解出的有机二氧化碳的值形成了强烈干扰，导致S3数据严重偏离真实值。为了避免无机碳的干扰，该方法在计算总有机碳含量时将S3排除在外，但这种处理又造成计算出的总有机碳含量较真实值严重偏低的结果；2、S4实际为残余烃高温氧化释放出的二氧化碳和一氧化碳的量，分子组成及分子量与烃类大相径庭，但该方法错误的用烃类系数对S4进行转换，导致S4部分的评价结果偏高；3、将不同轻重、不同类型的烃全部用0.083一个系数转换，评价结果误差较大。由于以上
缺陷的存在，该方法的评价结果很不可靠，基本被石油地质勘探工作者所摒弃。
发明内容
[0006] 本发明的目的是克服
现有技术中存在的上述问题，在烃源岩评价时，实现快速、准确、安全地评价沉积岩中总有机碳含量。
[0007] 为此，本发明提供了一种评价沉积岩中总有机碳含量的方法，包括以下步骤:
[0008] 步骤1)将待评价沉积岩样品分为两份，取其中的一份进行干酪根提纯，记录
质量M；
[0009] 步骤2)干酪根提纯完成后进行干酪根类型划分；
[0010] 步骤3)称量质量为m的干酪根进行热解分析，记录分析结果中热裂解有机二氧化碳的值 和有机一氧化碳的值S3CO，并按下式计算热裂解所得有机二氧化碳与一氧化碳所占总有机碳含量
[0011]
[0012] 步骤4)对第二份沉积岩样品进行热解分析，分别记录分析结果中的沉积岩样品热解所得气态烃的量S0、液态烃的量S1、固态烃裂解物的量S2，以及残余烃高温氧化释放出CO2的量 和残余烃高温氧化释放出CO的量S4CO，并分别计算气态烃所占总有机碳含量液态烃所占总有机碳含量 固态烃裂解物所占总有机碳含量 残余烃所占总有机碳含量
[0013] 步骤5)沉积岩中总有机碳含量
[0014] 步骤6)对于陆相湖泊泥质沉积岩，以下两种情况有勘探价值：
[0015] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1，Toc大于0.4；
[0016] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅱ2-Ⅲ，Toc大于0.6；
[0017] 对于碳酸盐沉积岩，以下两种情况有勘探价值：
[0018] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1，Toc大于0.2；
[0019] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅱ2，Toc大于0.4。
[0020] 所述气态烃的量S0为沉积岩样品在90℃时释放的通式为CnH2n+2的气态烃，n＝1-7，通过碳氢元素分子量可得沉积岩中气态烃所占总有机碳含量式中： 为气态烃所占总有机碳含
量，％；n为气态烃分子碳数；S0为岩石热解所得气态烃的量，mg/g。
[0021] 所述液态烃的量S1为沉积岩样品在90℃-300℃时
蒸发各占三分之一，分子通式分别为CaH2a+2、CbH2b及CcH2c-6的液态烃，其中，a＝8-33，b＝8-33，c＝8-26；液态烃所占有总机碳含量 按下式得到：
[0022] 所述固态烃裂解物的量S2为沉积岩样品中的分子通式分别为CdH2d+2、CeH2e及CfH2f-6三种烃的总烃含量，其中，d＝4-25，e＝2-25，f＝6-14，通过碳氢元素分子量可得固态烃裂解物所占总有机碳含量
[0023]
[0024] 所述残余烃高温氧化释放出CO2的量 和残余烃高温氧化释放出CO的量S4CO为通过红外检测器检测得到，高温氧化温度为600℃-800℃。
[0025] 残余烃所占总有机碳含量 通过下式得到
[0026] 本发明的有益效果是：
[0027] 1、通过推导出全新的评价计算公式，评价结果精准可靠；2、通
过热解干酪根的方法，将干酪根在300℃～600℃全温度段热裂解出的二氧化碳和一氧化碳全部计算在总有机碳含量结果中，排除了无机碳的干扰；3、残余烃S4用二氧化碳和一氧化碳分子式进行系数计算；4、不同温度排出的不同轻重、不同类型的烃根据各自分子式和碳数范围计算相应的转换系数；5、直接用提纯好的干酪根进行热解分析，避免了重复酸处理过程，简化了分析流程，节省了分析时间。实现了快速、安全、高效的进行沉积岩中总有机碳含量的评价，评价结果精确可靠，以便全面准确的掌握烃源岩类型和资源潜力等油气勘探数据指标。
附图说明
[0029] 图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0031] 本实施例提供了一种如图1所示的评价沉积岩中总有机碳含量的方法，包括以下步骤:
[0032] 步骤1)将待评价沉积岩样品分为两份，取其中的一份进行干酪根提纯，记录质量M(g)；
[0033] 步骤2)干酪根提纯完成后进行干酪根类型划分；
[0034] 步骤3)称量质量为m(g)的干酪根进行热解分析，记录分析结果中热裂解有机二氧化碳的值 (mg/g)和有机一氧化碳的值S3CO(mg/g)，并按下式计算热裂解所得有机二氧化碳与一氧化碳所占总有机碳含量
[0035]
[0036] 步骤4)对第二份沉积岩样品进行热解分析，分别记录分析结果中的沉积岩样品热解所得气态烃的量S0(mg/g)、液态烃的量S1(mg/g)、固态烃裂解物的量S2(mg/g)，以及残余烃高温氧化释放出CO2的量 (mg/g)和残余烃高温氧化释放出CO的量S4CO(mg/g)，并分别计算气态烃所占总有机碳含量 液态烃所占总有机碳含量 固态烃裂解物所占总有机碳含量 残余烃所占总有机碳含量
[0037] 步骤5)沉积岩中总有机碳含量
[0038] 步骤6)对于陆相湖泊泥质沉积岩，以下两种情况有勘探价值：
[0039] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1，Toc大于0.4；
[0040] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅱ2-Ⅲ，Toc大于0.6；
[0041] 对于碳酸盐沉积岩，以下两种情况有勘探价值：
[0042] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1，Toc大于0.2；
[0043] 提纯的干酪根有机质类型为Ⅱ2，Toc大于0.4。
[0044] 由于无机二氧化碳和一氧化碳的干扰，国标《岩石热解分析》(GB/T18602-2012)中S3为300℃～400℃时沉积岩中干酪根裂解生成的二氧化碳和300℃～500℃时裂解生成的一氧化碳，400℃～600℃的有机二氧化碳和500℃～600℃的一氧化碳未被计量在S3之中，导致S3较真实值偏低。本发明通过将沉积岩样品提纯出的干酪根进行热解分析，由于干酪根中的无机碳已清除干净，因而可得到300℃～600℃全温度段的有机二氧化碳和有机一氧化碳的值(红外检测器检测)，通过沉积岩样品与干酪根之间质量转换，即可得到不受无机碳干扰的真实沉积岩热裂解有机二氧化碳 和有机一氧化碳S3CO的值。
[0045] 而且，虽然干酪根提纯方法为现有技术，但其只是用于干酪根的分类，没有在总有机碳含量测定中有任何应用。
[0046] 实施例2：
[0047] 在实施例1的基础上，本实施例提供了一种评价沉积岩中总有机碳含量的方法，所述气态烃的量S0为沉积岩样品在90℃时释放的通式为CnH2n+2的气态烃，n＝1-7，通过碳氢元素分子量可得沉积岩中气态烃所占总有机碳含量式中： 为气态烃所占总有机碳含量，％；n为气态烃分子碳数；S0为岩石热解所得气态烃的量，mg/g。
[0048] 所述液态烃的量S1为沉积岩样品在90℃-300℃时蒸发各占三分之一，分子通式分别为CaH2a+2、CbH2b及CcH2c-6的液态烃，其中，a＝8-33，b＝8-33，c＝8-26；液态烃所占有总机碳含量 按下式得到：
[0049]
[0050] 所述固态烃裂解物的量S2为沉积岩样品中的分子通式分别为CdH2d+2、CeH2e及CfH2f-6三种烃的总烃含量，其中，d＝4-25，e＝2-25，f＝6-14，通过碳氢元素分子量可得固态烃裂解物所占总有机碳含量
[0051]
[0052] 所述残余烃高温氧化释放出CO2的量 (mg/g)和残余烃高温氧化释放出CO的量S4CO(mg/g)为通过红外检测器检测得到，高温氧化温度为600℃-800℃。
[0053] 残余烃所占总有机碳含量 通过下式得到因此，沉积岩中总有机碳含量即为
[0054]
[0055] 其中，气态烃的量S0、液态烃的量S1和固态烃裂解物的量S2均是通过氢火焰检测器(FID)检测得到。
[0056] 实施例3：
[0057] 如图1所示，具体实施方法步骤为：
[0058] 将待评价沉积岩样品分为A1、A2，A1部分为沉积岩评价中干酪根提纯所用，A2部分直接进行岩石热解分析。A1部分的样品在进行干酪根提纯之前称量质量，记为M，然后进行干酪根提纯程序(参照国标GB/T19144-2010《沉积岩中干酪根分离方法》)，提纯出的干酪根经研细混匀干燥后，称量质量，记为m，将提纯出的干酪根进行岩石热解分析，记录分析结果中 S3CO的值；A2部分的样品直接进行岩石热解分析，记录分析结果中S0、S1、S2、S4CO的值。将两次岩石热解分析得到的结果代入下式：
[0059]
[0060] 即可得到精确可靠的沉积岩中总有机碳含量的烃源岩评价结果。
[0061] 本发明主要适用于进行全面烃源岩评价的样品，如个别样品不进行干酪根提纯，此时用定碳仪方法进行评价较为适当，但本方法依然可用，研究人员可以根据样品特性和研究目的灵活选用不同分析方法进行研究。在实际研究中，绝大多数的烃源岩评价样品，均要进行干酪根提纯以做进一步测试，因此本发明对大多数的烃源岩样品的总有机碳含量评价起到提高工作效率、精准测试数据、多角度评价及相互印证的作用。
[0062] 本发明的说明和实施例中没有详细说明的方法和结构属本行业的公知常识，在此不一一描述。
[0063] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
