TTI值的计算和应用

TTI值的计算和应用实习课一、实习的目的本实习根据选定的某油区一口井的地质剖面所建立的地质模型，定量计算特定生油层的TTI值，确定其成熟度(或演化阶段)，为有机质成烃定量研究提供一方面的参数。具体要求如下：(1)掌握特定的(或各个)生油层的顶、底面时间—埋深—地温关系图(即地质模型)的编图方法；(2)明确TTI法的基本概念及求取TTI值的方法；(3)学会TTI值在有机质成烃定量研究中的应用和解释。二、TTI法的基本概念•现代石油成因研究证明，有机质成烃演化过程中温度和时间是主要影响因素。确切地说，温度与成烃量呈指数关系，时间与成烃量呈正线性关系。基于上述思想，洛帕廷于1969—1971年提出一个简单的方法，根据时间、温度定量计算有机质成熟度的方法，即时间—温度指数(简称TTI值)。这个方法经威普莱斯(1980)的补充和发展，在油气勘探中得到广泛应用。其基本公式如下：•△i（成熟度）=△ti·γi=△ti·rn•式中△ti代表i温度间隔沉积所对应的时间，γ为温度因子，γ=rn表示温度与成熟度呈指数关系；△i为i温度间隔内达到的成熟度。•成熟度是指有机物埋藏后所经历时间内，由于增温效应引起的变化。由于成熟度对有机质的影响是叠加的、不可逆的，所以一个盆地的总成熟度，实际上是每个间隔所获得成熟度的总和。即•式中nmax和nmin是经历最低到最高温度的间隔段。•实际上是每个温度间隔段所获得成熟度的总和。故：△TTI=△tn·rnTTI值(TimeTemeratureIndex)(洛巴京，1971)定义：任一层生油岩在地质历史时期的某个时期，它的热变程度应该是这个时期之前各个时期热变的总和。三、TTI值计算方法和步骤•第一步:作埋藏史曲线•以纵坐标为深度、横坐标为时间的方格纸上，选择适当的比例尺，再确定所计算的生油层位(如图)的底或顶面开始沉积的时间和埋深(两者均为零)；依次再确定出随后各地质时间的时间和深度，并联结成时间—埋深关系折线(注意某个时间和井深，而不是生油层现在的时间和深度)，其它层位依此类推，即可得出一张不同生油层总的时间—埋深关系图。•第二步:划等温栅格线•在此基础上，根据井温测井资料，以10℃为一般温度间隔，编制温度剖面，最后形成时间—埋深—温度关系图，即地质模型。A生油层的地质模型—时间—埋深—温度关系图6050403020100204060801001201234时代（绝对年龄,Ma)t温度(C)埋深(km)3.TTI(值)在油气勘探中的应用。①研究成熟度根据所建立的地质模型，计算各生油层和储层的TTI值，判断生油层中油气生成进入了那个阶段。②确定有利生油区范围通过计算得出的TTI值，勾绘各层TTI等值线，圈出进入生油窗的分布范围，确定有利的生油气区。③确定油气生成的时间通过计算来确定各生油层生油开始-结束的时间(也可在图上找出对应的层位)，进而找出对应地层时代(图)。④对圈闭进行评价首先确定圈闭形成的时间(依据构造运动，构造发育史等)，和计算得出开始生油-大量生油-结束时间分析，来评价圈闭的有效性及含油的可能性。•第三步:绘制TTI值计算表•以100～110℃间隔为基数，指数n=0，其它温度间隔的指数在此基础上每减少10℃减少1，每升高10℃增加1。考虑到每升高10℃成熟度提高一倍的关系，选择γ=2。温度间隔（℃）指数值（n）温度因子（γ）温度间隔（℃）指数值（n）温度因子（γ）30～40－72－7100～1100140～50－52－6110～1201250～60－52－5120～13022260～70－42－4130～14032370～80－32－3140～15042480～90－22－2150～16052590～100－12－1……m2m不同温度间隔的温度因子数据表根据地质模型计算TTI值格式6050403020100204060801001201234时代（绝对年龄,Ma)t温度(C)埋深(km)分别计算各各温度间隔内研究目的层的成熟度增加量△TTI值，和自其沉积直到现今各层段的累加TTI值（总成熟度）。从埋藏史剖面上读取各层段在各等温栅格线内停留的时间△tn填入表中。四、TTI值的解释和应用计算出TTI值后，要赋予它特定的成熟度含义，才能应用TTI值确定成熟度。阶段TTI值R0（%）阶段TTI值R0（%）开始生油150.6550°API(0.7796)原油保存下的下限约10002.00生油高峰751.00生油结束1601.30湿气保存下限约15002.2040°API(0.8251)原油存在的下限约5001.75已知最大深度产出的干气约65004.80生油及油气保存重要阶段的TT1和R0%关系表将计算获得各个层位不同时间内累加的TTI值，与上表参数相对照，就可确定各个生油层开始成熟(达到并超过门限值)的时间，生油窗经历的时间，现在已达到的成熟阶段，这样就能对它作出评价。时间(Ma)深度(m)温度（℃）时间(Ma)深度(m)温度（℃）时间(Ma)深度(m)温度（℃）14002077265010717240010013720026732700110142630106134320307025001001227101101307004065220090930001201261000476019008053330130123110050551700752356013711513506050150070037001401101500664512006010716307040920501001850803612206095200085321530709022009028180080842400952220008781259010020210090某一烃源岩底部在历史各个时期对应的深度、温度，计算烃源岩底部TTi，并指出烃源岩底部在什么时候成熟、大概的门限温度和深度，说出现今烃源岩处于哪个演化阶段大74井各个时期地层古厚度、古埋深与现今厚度、现今埋深对比表时间地层单位井深(m)现今厚度(m)中三叠世各层底深（m）中三叠世各层厚度（m）中侏罗世各层底深（m）中侏罗世各层厚度（m）早白垩世各层底深（m）早白垩世各层厚度（m）第四系全新统3030白垩系志丹群80501293.31293.3侏罗系安定组150701363.970.5直罗组2561061470.4106.4延安组472216413.8309.51686.4215.9三叠系延长组11686961282.8870.62386.2699.8二马营组1380212340.05340.01419.7249.52599.1212.9和尚沟组1552172591.2251.21918.4197.82771.8172.6刘家沟18833311025.2433.92083.3370.43104.1332.2二叠系石千峰组21302471348.6323.32345.4275.03351.2247.1上石盒子23061761566.6218.02560.5193.63528.5177.3下石盒子2397911677.1110.52711.198.83620.391.7山西组25131161817.2140.02797.1126.13736.2115.9太原组2562.549.51876.359.02861.753.43785.949.61001000010002000300040005000阿参1井砂岩压实曲线1001000010002000300040005000阿参1井泥岩压实曲线深度(m)深度(m)us/mus/mNK2-EK1NK2-EK11010001000200030004000沙48井砂岩压实曲线1010001000200030004000沙48井泥岩压实曲线深度(m)深度(m)us/ftus/ftNK2-EK1NK2-EK1埋藏史恢复目的：1)确定地层在地质时期中的孔隙度；2)评价烃源岩有机质在地质时期中的热演化程度；3)分析地层在地质时期中经历的温度和压力条件；埋藏史恢复就是在现今地层剖面上，重塑各地层在不同地质时期的埋藏深度以及地层厚度。地层埋藏史恢复是盆地模拟系统的基础，也是烃源岩生烃史、排烃史等恢复的前提。•Mckenzie的纯剪切法•Airy地壳均衡法•挠曲均衡法•平衡剖面技术•超压技术•回剥技术技术方法：•构造与负荷沉降•断裂事件•地层压实作用•剥蚀事件、沉积间断•海平面与古水深考虑因素：对盆地或剖面单井埋藏史恢复的技术方法埋藏史压实作用与孔隙度变化规律地层压力埋藏史恢复剥蚀厚度恢复埋藏史沉积物在埋藏过程中发生着多种作用，包括压实、排水、孔隙度变化、矿物质转化、原有矿物的溶蚀等。埋藏史压实作用与孔隙度变化规律压实脱水过程：1、Powers二阶段2、Burst三阶段3、Perry&Hower四阶段孔隙脱水阶段层间脱水阶段孔隙水和过剩层间水脱水阶段蒙脱石最后第二层层间水脱水阶段蒙脱石最后一层层间水脱水阶段孔隙水和过剩层间水脱水阶段第一层层间水脱水高峰阶段第二层层间水脱水高峰阶段去脱最后5%层间水阶段埋藏史压实作用与孔隙度变化规律压实作用脱水阶段粘土矿物排水量%孔隙度%地层压力早期快速孔隙水纯蒙脱石64.770~35正常早期稳定过剩层间水纯蒙脱石13.535~25正常晚期突变第三层间水蒙伊混层21.125~10异常高压晚期紧密最后层间水纯伊利石0.710~5正常泥岩压实阶段及其特征埋藏史压实作用与孔隙度变化规律埋藏史压实作用与孔隙度变化规律1、孔隙度与深度的关系=0*exp(-CZ)0——地表孔隙度；C——压实系数。2、欠压实层孔隙度变化分层分段处理3、次生孔隙度变化统计建摸对于欠压实地层Fb：0—A—B—C—D对于正常压实地层Fc：0—A—C—D—Eor0—A—B—D—E对于正常压实地层Fa：0—A—B埋藏史埋藏史恢复分段回剥技术（Backstripping)超压技术剥蚀厚度恢复ADCB0地质时代，Ma埋深（m）ABCD巴布诺夫曲线(Bubnof,1954)TTTT时间(Ma)Tm4321FFFFFFFFFFFF沉积初期n度深(m)1234123121FFF1234现今地层回剥法示意图沉积岩层厚度与岩石骨架、孔隙流体关系示意图地层厚度100m岩石骨架孔隙流体孔隙度=40%40m60mHAHB水hsA==hsBABAB天然样品等效样品埋深HAHBZ1AZ2BZ1BZ2A现今地层上伏地层厚度（h）Hi(h)第i层厚度第j层沉积上伏地层厚度（Dj）第i层厚度Hi(Dj)60504030201000100020003000400050001234孔隙度(%)度深(m)泥晶灰岩颗粒灰岩砂岩泥岩1)泥晶碳酸盐岩：=75.738e-0.0031637Z(0Z1000m)=13.5715e-0.0004476Z(1000Z15000m)2)颗粒状碳酸盐岩：=66.2538e-0.0019475Z(0mZ1100m)=9.05523e-0.0001177Z(1100Z15000m)3)泥岩类：=60.0e-0.00024Z(0Z2200)=104.38e-0.000051Z(Z2200)4)砂岩类：=46.2e-0.00018Z(0Z2500)=84.32e-0.000023Z(Z2500)不同岩性孔隙度与深度的关系VanHint(1978)首次强调定量的压实校正的重要性。汪缉安、熊亮萍等(1984)恢复华北地区的埋藏史时，把现今1500m厚度的沙河街组分别按不同岩性压实校正与未经压实校正进行对比，计算结果表明在东营组末和馆陶组末，经过压实校正的古地温比未经校正者提高10～15℃，厚度可增加300～450m。因此，在恢复埋藏史时，不能只凭现今地层剖面上各层厚度进行逐层相减来求得，而必须考虑到压实作用的影响。埋藏深度(m)平均孔隙度(%)地层厚度(m)505000250050010205010005600700550同一地层在不同埋藏深度下地层厚度压实校正数学模型：A.D.Flave