[发明专利]一种基于FTIR分析的干酪根类型划分方法

说明书

本发明涉及一种基于FTIR分析的干酪根类型划分方法，该方法通过傅立叶变换红外(FTIR)不同波数对应吸收峰反映的官能团的差异，建立起干酪根中脂肪烃、芳香烃和含氧等官能团的红外光谱吸收峰的特征，进而确定这几类官能团的相对含量，而这些官能团的相对含量即可反应干酪根中C、H、O的相对含量，由此构建出O/C、H/C的相对含量与干酪根红外光谱(FTIR)中特征波谱的相关关系，再通过“范式图”分析其有机质类型，进而可以实现干酪根的类型判别，该方法简便、快速、成本低，且具有对样品无损伤、用量少且准确率大大提高的特点，具有明显的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于FTIR分析的干酪根类型划分方法，属于FTIR技术在石油地质领域的应用。

背景技术

干酪根类型划分一般有三分法、四分法和五分法。其中蒂索BP等(1978年)提出将干酪根划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型三种类型，其中Ⅰ型称为腐泥型，Ⅱ型为腐泥腐殖型，Ⅲ型为腐殖型，而四分法和五分法是在三分法的基础上进行的细分(杨万里，1981；黄第藩等，1984)。

目前，确定干酪根类型的常用方法有干酪根显微组分分析、有机元素分析及有机碳和热解色谱分析。对应的参数或图件分别为TI指数、范式图(H/C、O/C)和HI-OI关系图等方法进行判定。

干酪根类型是由干酪根的物质成分决定的，因此采用显微组分法是最直接或最接近干酪根的物质构成的确定干酪根类型的方法，但是在干酪根成烃过程中显微组分的差异化降解，一般来说，显微组分的鉴定和描述主要适用于镜质体反射率Ro1.4％的烃源岩；而且，显微组分法无法鉴定无定形体的分类，干酪根中无定形体的成烃能力差异较大且其成因多样化，这影响着干酪根类型的准确划分；另外，该方法存在着观测费时、且观测点范围有限等缺陷。

蒂索BP等(1978年)提出的有机元素法(范式图)确定干酪根的类型，是利用类型和成熟度不同的干酪根在范式图上有不同分布位置来表示干酪根的类型。干酪根的有机元素主要由C、H、O三种元素组成，同时干酪根的不同物质成分具有不同的C、H、O比例，范氏图的优点是可直观地显示干酪根的类型，同时又能定性反映干酪根的热演化程度，该图成为确定干酪根类型的重要图件；该方法需要对干酪根的进行元素分析，元素分析存在着成本高、分析时间长、用量大、污染严重等问题。

岩石热解分析(Rock-Eval)是20世纪70年代末由法国石油研究院(IFP)设计并发展起来的快速定量评价烃源岩的方法，其快速、经济的优点使其在石油勘探领域获得广泛的应用，通过HI-OI、HI-Tmax图解，实现了建立在基于岩石热解数据的“模拟范氏图解”。“模拟范氏图解”在划分有机质类型时存在问题，对于Ⅰ型干酪根源岩，当TOC较小时容易被划分为Ⅱ、Ⅲ型有机质；同样对于TOC过高的样品，过高的S2峰则可能使岩石热解仪氢火焰检测器(FID)过载，使HI检测值反而降低(曾花森等，2010年)。另外，由于源岩中存在不生烃的“死碳(dead carbon)”，这部分“死碳(deadcarbon)”在热解过程中反应到S3中，使岩石热解分析得到的有机质类型明显倾气(DembickiHJr，2009)。

总体来说，采用热解实验判定有机质类型，仍存在以下缺陷：(1)在低温阶段由于受热不均匀使得部分相对高能的C-O键断裂；(2)复杂的干酪根组成中存在大量的芳烃/烯烃的C＝C键能大于C-O键，使得其在热解过程中高温对应的S₃响应与干酪根含氧量存在着较大的差异；(3)由于C＝C键能与C-O键能大小相差无几，快速升温过程中，容易形成大面积的混合区；(4)干酪根为结构和成分较为复杂，除C、H、O元素外，还有一定量的S、N等元素，这将影响热解数据的分析结果。

基于以上分析，目前用于判定干酪根有机质类型的方法都存在着一定的缺陷。