Пиролиз и новый метод оценки нефти HAWK-PAM

Пиролиз использовался для характеристики нефтематеринских пород более 40 лет (Barker, 1974; Espitalie et al., 1977). До наших дней инструменты для пиролиза использовались для оценки материнских отложений (e.g., Jones, 1984; Peters, 1986; Peters and Caasa, 1994). Jarvie (2012) нашел способ непосредственно проводить идентификацию «свит спотов» в интервалах нетрадиционных залежей, что отразил в своей публикации по параметру интерпретации данных пиролиза, известному как “Oil Saturation Index” или Normalized Oil Content (Jarvie et al., 2001; Jarvie and Baker, 1985). Однако, эти результаты не дают никаких признаков качества нефти или ее подвижности.

Wildcat Technologies существенно расширили возможности и практическую ценность приборов для термической экстракции/пиролиза с помощью улучшенной установки HAWK, которая обеспечивает высокоточные и достоверные измерения TOC, количества нефти и керогена, а также термическую зрелость. Wildcat Technologies еще более усовершенствовали эту технологию, объявив запуск недавно разработанного мультипрограммного/мультизонного метода пиролиза, который сейчас работает на приборах HAWK.

Метод оценки нефти HAWK (HAWK-PAM) предназначен для оценки нефти как в нетрадиционных, так и в обычных системах (Maende, 2016).

В методе оценки нефти HAWK (HAWK-PAM) используется пять зон с помощью дифференцированной программы нагрева и изотермических участков в рамках исследования одного образца. Скорость нагрева 25°C используется для генерации пяти нефтяных пиков – четыре относятся к нефтяным фракциям и один к керогену. Каждая изотерма имеет собственное специфическое значение Tmax, отражающее максимальные температуры эволюции. Поскольку измерения HAWK-PAM начинаются с 50°C, это позволяет лучше выделять свободную нефть, чем это было возможно раньше на приборах пиролиза. Кроме того, этот метод позволяет проводить измерения плотности бурового шлама, керна, образцов обнажений и почвы помимо нефти и других флюидов. Названия пиков и соответствующие температуры появления показаны в таблице ниже:

Рис. 1. Аппроксимация диапазонов углеродных чисел и распределения фракций SARA (предельных углеводородов, ароматических соединений, смолистых веществ и асфальтенов), используемая в дифференцированной программе нагрева и изотермических участков по методу HAWK-PAM

Дополнительная методология частично разделяет полярные углеводороды на фракции смол и асфальтенов на основе их различий Tmax. Это было показано Jarvie и др. (2015), когда насыщенные и ароматические соединения в значительной степени испаряются, тогда как смолы и асфальтены разлагаются во время пиролиза при различных значениях температуры (Tmax). Высокое содержание смол и асфальтенов будет обнаружено по HAWK-PAM во фракции Oil-4 вместе с более высоко молекулярными углеводородами.

Рис. 2. Улетучивание и температура Tmax для насыщенных и ароматических соединений, а также для смол и асфальтенов соответственно

Типовая пирограмма, созданная с использованием метода оценки нефти HAWK-PAM с помощью пятизонной дифференцированной программы нагрева и изотермических участков показана ниже:

Рис. 3. Пятизонная дифференцированная программа нагрева и изотермических участков по методу HAWK-PAM.

Фракции HAWK-PAM Oil-1, Oil-2, Oil-3, Oil-4 и K-1 (Maende et. al., 2017) можно выразить на основе продуктов нефтепереработки (бензин, керосин, дизель, реактивное топливо, смазочное масло и асфальт) как показано в таблице ниже:

Рис. 4. Фракции HAWK-PAM Oil-1, Oil-2, Oil-3, Oil-4 и K-1, выраженные на основе продуктов нефтепереработки

Оценка подвижности нефти с помощью метода HAWK-PAM

С помощью результатов исследования HAWK-PAM по породе и экстракту того же образца, может быть оценена подвижность нефти, используя плотность API и отношение (Oil1 + Oil2 + Oil3)/( Oil1 + Oil2 + Oil3 + Oil4). Проверить подвижность нефти можно, посмотрев на разницу (Oil1 + Oil2 + Oil3) – (Oil4), которая для пород с меньшим значением свидетельствует о большей подвижности. Иллюстрация того, как определить подвижность нефти, приведена в таблице ниже.

Рис. 5. Пример оценки подвижности нефти

Коэффициент подвижности нефти после коррекции на потери при испарении с использованием метода оценки нефти (HAWK-PAM)

Используя значение, полученное путем умножения отношения HAWK-PAM Oil3/Oil4 на (Oil3 /Oil4 порода)/(Oil3/Oil4 экстракт), можно получить значение Oil-3, которое, как считается, частично учитывает коррекцию потерь на испарение, как показано в таблице ниже. После коррекции потерь на испарение может быть получен коэффициент подвижности нефти и затем использован для оценки подвижности вместе со значением плотности API HAWK-PAM, которая получается также после коррекции потерь на испарение.

Рис. 6. Пример коррекции за счет потерь на испарение и определения подвижности нефти

Коррекция потерь в результате испарения достигается за счет изменения отношения Oil-3/Oil-4 в породе к Oil-3/Oil-4 экстракта. Это связано с тем, что, в то время как измеренное значение oil-3 породы является практически точным показателем, измеренное значение экстракта Oil-3 ниже фактического из-за потери в результате испарения во время процесса сушки, который позволяет испариться растворителю, используемому при экстракции. Измеренное значение Oil-4 как в породе, так и в экстракте является практически точным показателем содержания, поскольку нет потерь при испарении. После определения значения экстракта Oil-3 за счет испарения, скорректированное значение затем используется для пересчета как коэффициента подвижности экстракта, так и его плотности HAWK-PAM API.