有机质（镜质体和沥青）反射率化学动力学模型：回顾与进展

摘要

镜质体反射率（R_o）和沥青反射率（BR_o）化学动力学模型是标定沉积盆地热历史和预测烃源岩热演化最常用的研究手段,近年来已经取得显著进展,但并没有引起国内科研工作者的足够重视.在回顾化学动力学模型研究历程的基础上,报道了相关研究新进展.Vitrimat 1989模型和经典的Easy%R_o模型基于3个原理:（1）R_o与H/C和O/C有关;（2）镜质体热降解产物为残余镜质体和4种产物（H₂O、CO₂、CH_n、CH₄）的总和;（3）热降解反应遵循Arrhenius方程.Easy%R_o模型存在设计缺陷:（1）使用的频率因子(1×10¹³)过低;（2）优化活化能分布时缺少过成熟度（R_o>2.0%）样品.在实际运用（地质升温速率）中的不足包括:（1）当实测R_o<0.9%时,Easy%R_o模型对R_o的计算值过高;（2）当实测R_o>2.0%时,Easy%R_o模型对R_o的计算值过低.详细介绍了Basin%R_o、Easy%R_oDL、Easy%R_oV和Easy%R_oB等新一代化学动力学模型的数据基础、校准原理和潜在适用性.BasinR_o%模型在中-低熟阶段展现的“dog-leg”曲线特征可能不适用于R_o-深度剖面;Easy%R_oDL模型具有较强的地质条件适用性;Easy%R_oV模型更加适用于实验室加热速率条件;在地质升温速率下,为R_o开发的新一代化学动力学模型全部提高了当R_o>2.0%时的计算值;Easy%R_oB模型是基于BR_o-VR_o（等效镜质体反射率）函数关系和Vitrimat 2018（Type-Ⅱ）模型并为BR_o设计的模型,具有较高的地质条件适用性.基于PetroMod盆地模拟平台中的Calibration化学动力学模块和Kinetics生烃动力学模块,展示了新一代化学动力学模型在超深层烃源岩成熟度标定和预测、中-低成熟度烃源岩R_o反演热历史及盆地动力学、结合生烃动力学参数建立生烃模型等应用案例.指出未来应重视地质升温速率/实验室加热速率下新一代化学动力学模型的适应性问题研究;提高反射率测量准确性、正确识别反射率受抑制程度、与低温热年代学参数耦合反演,对提高利用化学动力学模型开展盆地热历史研究的准确性具有重要意义.

关键词

Easy%R_o / 镜质体反射率 / 沥青反射率 / 烃源岩热演化 / 盆地模拟 / 盆地地温场 / 动力学 / 化学动力学模型 / 石油地质