专利名称：尤其在烃形成领域中确定沉积岩经历的最大温度的方法
技术领域：
本发明涉及确定地质加热过程中(例如与埋藏相关)沉积岩经历的最大温度的方法。特别涉及可能是烃形成或储藏场所的沉积物。更特别地，本发明涉及通过磁性矿物的某种磁性能表征该磁性矿物的方法。
背景技术：
公知的是，某些铁化合物，主要是氧化物和硫化物，表现出使得可以将其识别的磁性特征。本发明所基于的内在原理是通过即使很温和的加热(约60°C至230°C)改性或形成铁的硫化物和氧化物，并且这导致它们的磁性能的改变。涵盖约60°C至230°C的温度范围对于提供有机物质的成熟条件和因此矿床的类型是关键的。在热冲击的过程中涉及的转化意味着转化和/或形成的矿物的非常低的含量，并且磁性方法非常适合用于这些矿物的测定。通过确定从地层中提取的多个样品所经历的最大温度，得出该地层的取样部分所经历的最大温度。在说明书的其余部分中，该方法被命名为用于确定古温度的地温测量(gSothermon^tre)。在对于石油工业有意义的古温度的范围内，使用多种技术。Rock-Eval技术是在石油工业中最常使用的技术。该技术使得可以通过样品的加热(最高达850°C)而得到它所含的有机物质的特征。由该分析得到温度至 700°C )，它是有机物质的成熟程度的指标。该最大温度使得可以知晓相对于油和气窗该岩石位于何处。然而，Rock-Eval技术不给出绝对古温度；是热解温度。通过约束样品的热动力学而确定古温度。Rock-Eval是破坏性方法，仅适用于有机物质含量超过100份每百万(PPm)的岩石。Rock-Eval技术原则上仅适用于母岩。存在光学方法例如镜质煤的反射比、牙形石或疑源类微体化石的改变程度，它们使得可以定性标定有机物质的成熟程度并相对于油窗定位所述物质。镜质煤的反射比暗示存在来自于高等植物的木质纤维素来源的有机物质，因此不存在经常为石油的来源的海生系(dries ddimentaires)。牙形石和疑源类微体化石是并非在所有沉积系中都遇到的化石。已记载了磁性方法，它们基于在沉积物中通过地质加热和冷却产生的剩余磁化。这些再磁化以矢量方式与预先存在的磁化相结合，并且它们仍然难以分离。

发明内容
本发明的目的因此是克服上述缺点的全部或一部分。它旨在提供快速地且以非破坏性的方式在几毫克岩石上对沉积地层所达到的最大温度的评估。本发明适用于含有有机物质的母岩型沉积地层，但是也适用于其它地层，例如储岩型(碳酸盐、碎屑岩)。这些沉积物将在下文中称为“沉积物”。此外，还已知磁铁矿(狗304)出现于约100°C的加热温度的沉积物中。本发明基于下列发现1.发现从低至约60°C的加热温度起，在沉积物中出现磁黄铁矿(Fef8)。非常低含量的该细颗粒磁黄铁矿将在本说明书的其余部分中称为“磁黄铁矿P”。2.发现所述磁黄铁矿在接近3 的温度下的特征磁性转变。该转变将在本说明书的其余部分中称为“转变P”。3.发现用于证明在直至几K的低温下的所述转变的具体操作方法。本发明记载了一种方法，根据该方法，磁黄铁矿P和磁铁矿的磁性识别标志的组合取决于沉积物的地质加热温度并且构成地温测量，由此可以建立标定。通常，通过分析冷却至几K的温度的过程中岩石的磁化的演变，可以通过它所经历的转变而证明和识别标准磁性矿物。这两种磁性矿物(Fef8和Fii3O4)为IOOppm量级的浓度，具有纳米级至微米级的粒径。这些矿物因此不容易通过石油工业中存在的通常的研究方法检测。磁性分析方法，特别是低温方法，使得可以表征几十份每十亿浓度的转化的磁性矿物。为了分析这些特征转变，可以使用例如(但不限于)等温剩余磁化(以下称为 ARI)的演变，优选在饱和条件下。该ARI可以通过施加强的连续磁场而产生，例如2特斯拉或更高。ARI可以在环境温度下获得并且在样品冷却过程中监视其强度。ARI可以在低温下产生并且在样品升温过程中监视其强度。在所给的实例中，在例如冷却至IOK的过程中连续监视在常温下获得的ARI的变化，然后监视在相同的场中在IOK获得的ARI直至环境温度的变化。也可以通过在相同的非常低的温度下监视沉积物的磁化率而表明所研究的矿物的转变，该磁化率要么在交变磁场中任选地使用多种频率测量，要么在连续磁场中测量。更精确地，通过其特有的转变P对非常低含量的非常细颗粒磁黄铁矿P的识别基于新的操作方法，该方法在于至少在冷却过程中施加低的连续磁场，例如约5微特斯拉。如果至少在直至例如IOK的冷却过程中不施加该低的连续场，则不可以表明该转变P。


通过仔细阅读以非限制性实例方式给出的下列详细说明和附图，本发明的其它特征和优点将显现-图1给出了来自瑞士Jura的天然阿林阶泥质岩样品的磁性识别标志。表明了在 300K的温度下获得的ARI的冷却曲线。-图2给出了图1所示的来自瑞士Jura的天然阿林阶泥质岩样品的磁性识别标志。表明了在IOK的温度下获得的ARI的升温曲线。-图3给出了地温测量的标定的实例。表明了两个参数即I^rec和的演变，这两个参数来自于与图1和2中所给出的类似的曲线。
具体实施例方式首先参见图1，其中该曲线表示在2. 5特斯拉的磁场中在常温下获得的ARI (称为 ARI3OOk)在冷却过程中的演变。将温度绘制于X轴上，y轴上的磁化为Am7kg。冷却发生于5微特斯拉的低磁场中。研究的样品为来自瑞士 Jura的阿林阶泥质岩，它在其地质历史过程中埋藏的作用下经历约85°C的最大温度。在120K的转变(称为Verwey转变)表明存在磁铁矿，用曲线上的M表示。从约3 起磁化的升高是转变P的特征，用曲线上的P表示。转变P可以例如通过35K的温度和IOK的温度之间的磁化的提高幅度来表征，即 (ARI3(1(1K(10K)-ARI3Q(1K(3^() )/ARI3Q(1k(10K)，其中下标的第一温度表示ARI的获得温度，并且括号中的第二温度表示测量温度。在图2中，曲线表示在相同的2. 5T场中在IOK的温度下获得的ARI (称为ARIiqk) 在IOK至300K的加热过程中的演变。样品与图1的相同。将开氏温度绘制在X轴上，并将单位为Am2/Kg的磁化以对数坐标表示在y轴上。用曲线上的M表示的Verwey转变表明在120K存在磁铁矿。从IOK到3 磁化的降低是转变P的另一特征，在曲线上用P表示。转变P因此也可以例如通过IOK的温度和35K的温度之间的磁化的降低幅度来表征， 即ARI1QK(35K)/ARI皿(10K)，其中下标的第一温度表示ARI的获得温度，并且括号中的第二温度表示测量温度。应当指出，对于每个温度，图1和图2中所示的磁化的变化主要是磁黄铁矿的磁化和磁铁矿的磁化的组合的结果，不排除其它矿物的较小的贡献。因而定义了两个参数，它们可以用于表征图1中所述的实验中出现的磁性转变。 这些参数作为非限制性实例给出，并且也可以使用磁黄铁矿和磁铁矿的转变或浓度的其它特征参数从图1的ARI3cicik冷却曲线Pref = (ARI3cicik (IOK) -ARI3cicik (35K)) /ARI3cicik (IOK)从图2的ARI1QK升温曲线Prec = ARI10k (35K) /ARIiqk(IOK)。 现参见图3，它显示了地温测量的标定，其基于参数I^ref和随着对于相同的沉积物确定的实验室加热温度的变化。加热在密封的金容器中进行。加热温度即150°C、 200°C和250°C绘制在χ轴上，测得的比值I^rec和I^ref绘制在y轴上。还给出了在天然沉积物的样品上测量的参数，该天然沉积物在其地质历史过程中经受加热，其已表示在图1和2 中。I^ref和I^rec的值表示在下表中。应当指出，在250°C不存在I^rec值，因为在ARI3qqk的冷却曲线中未检测到转变P。本发明提出，比值I^rec和ft~ef，或者来自于其它参数(所述参数给出对磁铁矿和磁黄铁矿的贡献的良好估计)的任何其它比值，提供了对沉积物经受的最大温度的估计，以用于在约60°C至230°C的温度范围内的地温测量。如该表中所示，比值和I^ref可以充当地温测量的标定的实例。天然状态的岩石所达到的温度来自于文献，并以20%内的误差给出。实验室温度精确到度。表
权利要求
1.在约60°C至230°C的范围内确定沉积岩的样品在地质过程中的天然加热过程中经历的最大温度的方法，其特征在于它包含下列步骤a.在直至几K、例如直至IOK的很低温度下分析磁性转变，以表征通过沉积物的地质加热在样品中形成或破坏的铁氧化物和铁硫化物；b.借助标定确定该样品经历的最大温度，该标定通过对预先在实验室中在已知温度下加热的相同沉积物或相同性质的其它沉积物测量相同的磁性参数而获得。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于该铁氧化物和铁硫化物为磁铁矿和磁黄铁矿。
3.根据权利要求1和2之一的方法，其特征在于测量的转变为磁铁矿和磁黄铁矿的特征磁性转变，并且该转变发生在约环境温度和几K例如直至IOK之间的固定温度下。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于可以通过监视人工等温剩余磁化的演变而检测该磁性转变，所述剩余磁化通过相当强的连续磁场产生，以便，如果可能，将至少磁铁矿和磁黄铁矿磁饱和。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于至少在冷却至几K、例如至IOK的过程中施加低强度的连续磁场，例如约5微特斯拉。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于至少在冷却至几K、例如至IOK的过程中施加低强度的连续磁场的作用是检测磁黄铁矿的新的转变，称为转变P。
7.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于该磁性转变也可以通过在直至几K度的低温下监视样品的磁化率的演变而检测。
全文摘要
本发明涉及在约60℃至230℃的低温范围内的新的地温测量。所述温和地质加热温度范围在石油工业中对于评估有机物质的成熟状态是至关重要的，但是在所述范围内沉积物达到的最大温度的评估仍然非常受限。基于测量磁性能的该方法依赖于发现在低的沉积物加热温度(即低于80℃)下出现磁黄铁矿(Fe7S8)。已知磁铁矿(Fe3O4)的出现发生在略微更高的温度下。具体实施表明了在约35K的新的磁黄铁矿转变，称为转变P。例如，在例如特斯拉线圈的强磁场中产生的等温剩余磁化的变化的测量在环境温度和几K之间的每个温度下是主要由磁黄铁矿和磁铁矿提供的磁化的组合的结果。所述组合取决于沉积物加热温度。根据在直至几K的低温下的磁化变化而预定的参数使得可以针对给定的地层和相同类型的岩石而标定地温测量。基于标定曲线，可以以15℃的容差直接确定岩石达到的最大地质加热温度。目标岩石含有有机物质和铁硫化物两者，这是相对常见的，特别是在石油的母岩的情况下。该方法的优点在于实施速度、自动化诊断的可能性、灵敏性(可以从几mg样品检测几十ppm)以及最后该方法的非破坏性，它使得样品可以再次用于其它分析。
文档编号G01N33/24GK102301231SQ200980155442
公开日2011年12月28日 申请日期2009年12月4日 优先权日2008年12月10日
发明者夏尔·奥堡, 让·皮埃尔·波齐 申请人:夏尔·奥堡, 让·皮埃尔·波齐