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地化录井技术在莱州湾凹陷油质类型判别中的应用

更新时间:2009-03-28

0 引 言

莱州湾凹陷位于渤海南部、济阳坳陷东部,是在中生界基底之上发育的新生代凹陷。在多期次构造演化作用的影响下,凹陷内不同时期烃源不同,主要存在以北洼、东北洼为主力的生烃洼陷和沙河街组各层段有利生烃层系[1-2]。多个生油中心,不同生烃时间,加上多期次断裂活动的影响,使凹陷内油气藏具有混源、多期次充注的特点[2]。目前在已发现的原油中既有高成熟原油,又有低成熟原油,不同成熟度的原油在埋深和次生作用的影响下,形成多种类型油质的油藏。不同油质其录井响应特征也不同,及时准确地判断钻遇显示层的油质类型,有利于提高井场录井油气解释符合率,对油气藏勘探开发起到重要作用[1-9]。本文根据井场获取的地化资料,通过统计已有的试油井数据,寻求一种适合于莱州湾凹陷的油质类型识别方法,旨在为区域内不同油质类型油藏录井解释方法的选取提供指导。

上转换发光材料主要是通过利用掺杂在基质材料中的少量稀土元素特殊的能级结构,在泵浦光的激发下吸收两个或多个光子,释放出一个高能量的光子,即为反斯托克斯(anti-Strokes)效应[10]。目前已知比较常见的上转换发光过程包括激发态吸收、合作上转换机制、能量转移以及光子雪崩等过程[11]。而使这四个过程成立的条件则是在Ce3+离子的基态能级与激发态能级中间必须存在一个中间能级。除此之外激发态吸收、能量转移和合作上转换还要求这个中间态的能量必须和激发光的光子能量相等。而对于Ce3+来说,并不存在这样的中间能级,而光子雪崩这种上转换发光机制并不常见,而且不会存在于单一掺杂的薄膜材料中[12]。

1 地化录井技术简介

目前渤海湾地区现场地化录井技术主要包括轻烃分析、岩石热解、热解气相色谱等,本文应用岩石热解和热解气相色谱技术获取的样品资料来评价原油性质。

1.1 岩石热解

岩石热解技术是根据有机质热蒸发或热裂解特性,对含有机质的岩样进行程序升温加热,使其中烃类(油、气)热蒸发成气体,并使高聚合有机质(干酪根、沥青质、胶质)热裂解为挥发性的烃类产物,通过惰性气体携带走热解产物,以氢焰检测器定量鉴定的方法。

储集岩热解分析参数意义:S0为90℃检测的单位质量储集岩中的烃含量,mg/g ;S1为300℃检测的单位质量储集岩中的烃含量,mg/g;S2为300~600℃检测的单位质量储集岩中的烃含量,mg/g。

1.2 热解气相色谱

KL 14井1 429.00~1 445.00 m显示段位于沙四段顶部,岩性为砂砾岩,该段测试结论为:平均产油45.12 m3/d,不含水,原油密度(20℃条件下)0.882 4 g/cm3,为中质油。

2 油质类型判别方法

本文油质类型划分(表1)参照中国海洋石油总公司企业标准Q/HS 1026-2007《油气层、油气(藏)田及油气性质分类规范》[3]

据此,通过统计这25层合计386个现场地化样品分析结果,总结出热解气相色谱形态法和参数图板法2种油质判别方法。

统计2016年前莱州湾凹陷12口井25个试油层的原油密度发现,该区域不同深度油藏的油质特征表现为:明化镇组和馆陶组上部多为重质油,馆陶组下部至沙河街组上部为重质-中质油,沙河街组下部及中生界潜山油藏多为中质-轻质油(表2)。不同油质油藏的录井响应特征亦不相同,具体表现为:重质油气测组分不全,C1占各组分之和的百分比(以下统称为C1%)高,岩屑荧光强度亦高;中质油气测组分全,C1%较低,C4和C5正构组分高于异构组分,岩屑荧光强度较高;轻质油气测组分全,C1%低,C4和C5正构组分明显高于异构组分,岩屑荧光强度一般。

 

1 原油密度分类

  

油质类型原油密度(20℃条件下)g·cm-3轻质油0.830~0.870中质油0.870~0.920重质油0.920~1.000

有机氮含量、温度、水分、土壤动物、土壤微生物、质地和耕作方式等都会对土壤氮矿化有所影响,特别是温度和水分是氮矿化的主要影响因素,并且他们存在明显的交互作用。不同的耕作方式影响土壤的容重、孔隙度、理化性质等,间接导致了土壤氮矿化过程的差异。很多学者研究的免耕措施会导致农田二氧化氮排放量增加。

 

2 莱州湾凹陷12口井25层试油结论统计

  

井名测试层位测试井段m测试结论原油密度g·cm-3油质评价2113.00~2121.00油层0.8851中质油KL1沙三段2174.00~2185.00油层0.8820中质油795.00~805.00油层0.9892重质油KL2明上段1107.00~1112.00油层0.9750重质油明下段700.60~715.00油层0.9720重质油KL3明上段949.00~959.00油层0.9702重质油︙︙︙︙︙︙沙三段2345.00~2370.00油层0.9060中质油KL10沙三段2624.00~2641.00油层0.8603轻质油明下段1308.00~1341.00油层0.9656重质油KL11沙三段2569.00~2586.00油层0.8821中质油东营组2153.00~2182.00油层0.8737中质油KL12沙三段3457.00~3484.00油层0.8424轻质油

2.1 热解气相色谱形态法

该方法主要利用热解气相色谱谱图特征,定性判断油质类型[4-6](图1)。

中质油:原油密度中等,受次生改造程度小, 热解色谱分析主要表现为正构烷烃组分齐全,碳数分布范围在nC12-nC35之间,正构组分含量高,峰形明显,主峰位置居中,基线相对平直,隆起不明显,形成的不可分辨物含量较低,色谱图曲线形态接近梳状。

重质油:莱州湾地区重质油多为浅层生物降解油,热解色谱图表现为正构组分峰不可分辨或仅有部分可分辨,基线中前部开始抬升,隆起明显,主峰位置靠后,异构烷烃及一些未分辨化合物含量较大,重质及胶质沥青质含量高。

  

图1 不同油质热解气相色谱谱图形态

本文利用不同油质油层的地化热解参数(S0+S1)/S2值、主峰碳数、∑C21-/∑C22+值建立油质识别图板[5]。这3个参数都能反映不同油质的特征,其中(S0+S1)/S2为不同温度下热解烃量的比值,S0+S1为300℃以下检测到的烃含量,视为轻质组分相对总含量,S2为300~6 00℃条件下检测到的烃含量,视为重质组分相对总含量;主峰碳数是指样品中相对百分含量最大值的正构烷烃碳数,油质轻则主峰碳数小,油质重则主峰碳数大;∑C21-/∑C22+比值越高,反映油质越轻。利用这3个参数建立3个交会图板,其中主峰碳数选用线性刻度,(S0+S1)/S2和∑C21-/∑C22+均选用对数刻度,图板投点情况如图2所示。

2.2 地化参数图板法

轻质油:原油密度低,主要存在于沙河街组底部砂岩和潜山致密储集层中,表现为热解组分峰形明显,轻烃含量高,轻烃混合峰明显,热解色谱碳数范围在nC12-nC33之间,主峰碳数一般位于nC19以前,异构组分含量低,色谱基线平直。

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图2 油质类型判别图板

热解分析结果为:S0 0.031~0.144 mg/g ,S111.775~17.193 mg/g,S217.572~27.362 mg/g,Pg 29.378~44.699 mg/g,(S0+S1)/S20.33~0.67,含油丰度较高。热解气相色谱分析碳数范围在nC12-nC33之间,主峰碳在nC30-nC32之间,色谱峰面积较大,基线抬升较高,正构组分可辨性差,∑C21-/∑C22+值介于0.24~0.47之间,热解气相色谱形态法(图3)和地化参数图板法(图2)都解释为重质油,与试油结论一致。

 

3 地化参数图板法油质类型判别标准

  

油质类型(S0+S1)/S2主峰碳数∑C21-/∑C22+轻质油≥1.012~18>0.6中质油0.4~1.419~25>0.6重质油<1.026~33<0.6

3 应用实例

应用上述方法判别莱州湾地区2016年所钻4口探井中8个试油层的油质类型,然后与试油结论对比,其符合率达100%。现举例说明该方法判别油质类型的可靠性及不同油质油层的录井响应特征。

3.1 重质油解释实例

KL 13井1 447.00~1 468.00 m显示段位于馆陶组顶部,岩性为含砾中砂岩,测试结果为:产油72.00 m3/d,无气、水产出,原油密度(20℃条件下)为0.95 g/cm3,属重质油。

缺少教学设计的理论与方法 我国大力推进教育信息化,对教师专业能力的要求不再停留于具备专业学科知识、教学技能和使用现代信息技术工具的能力,而是提出需要将信息技术、教学内容和教学法做深层次整合,以此推动教学创新,优化课堂教学[3]。一些青年教师不仅没有突出信息技术的特点,更没有考虑到教学内容的个性特征,没有做好教学设计,没有把信息技术很好地应用到课程教学中,没有把教学内容和教学方法进行深度融合。

由以上图板可以看出,利用这3个参数互相交会的方法能较好地区分不同类型油质,其划分标准见表3。轻质油与重质油3参数特征值差异均较明显,虽然中质油的(S0+S1)/S2取值范围与轻、重质油存在交集,但轻质油与中质油主峰碳位置差异较明显,中质油与重质油主峰碳数及∑C21-/∑C22+值差异明显。

  

图3 KL 13井热解气相色谱谱图

该段常规录井:岩屑荧光面积50%,C级,井壁取心为黑褐色富含油含砾中砂岩,含油面积85%,含油较饱满,油脂感较强,油味淡。该段气测值为:Tg11.39%,C110.614 7%,iC4 0.010 6%,nC4 0.006 3%,iC5 0.002 7%,nC5 0.000 1%;Tg异常倍数21.07,C1异常倍数3.79,C1%值为98.01%。气测数据表现为气测组分不全,Tg和C1值较高,相对重组分C4和C5含量低且异构组分明显高于正构组分(图4)。

  

图4 KL 13井综合录井图

3.2 中质油解释实例

热解气相色谱技术是直接将样品中的原油在300℃下热蒸发出来,利用毛细管柱程序升温方法将其中各个组分分开鉴定,在分子水平上系统评价样品性质。仪器分析热蒸发烃组分可提供以下参数:油气组分随时间的变化曲线;样品中所能检测到的最低碳数和最高碳数正构烷烃的范围;样品中相对百分含量最大值的正构烷烃碳数Cmax;C21以前各碳数百分含量总和与C22之后各碳数百分含量总和之比∑C21-/∑C22+

热解分析结果为:S0 0.031~0.377 mg/g,S1 2.039~6.068 mg/g,S2 3.436~6.204 mg/g, (S0+S1)/S2 0.43~0.98;热解气相色谱分析碳数范围在nC12-nC34之间,主峰碳在nC22-nC25之间,正构组分峰齐全,可辨性好,呈规则的梳状,基线平直,整体丰度较高,未分辨化合物含量较低,∑C21-/∑C22+为0.92~3.60。热解气相色谱谱图形态分析属中质油(图5),参数图板法分析(按表3标准)属中质油,与试油结论一致。

  

图5 KL 14井热解气相色谱图

该段常规岩屑录井特征为:岩屑荧光面积35%,C级,井壁取心为油斑砂砾岩,荧光面积70%,含油面积10%,具油脂感,油味浓。气测值为:Tg 20.64%, C19.676 3%, iC40.172 1%, nC40.469 1%, iC50.192 1%, nC50.173 9%, C1%为76.69%; C1异常倍数为5.97,iC4异常倍数为23.87,nC4异常倍数为25.36,iC5异常倍数为30.88,nC5异常倍数为34.50。从气测数据来看气测组分齐全,C1%和异常倍数较低,相对重组分C4和C5含量高,正构组分异常倍数高于异构组分异常倍数(图6)。

3.3 轻质油解释实例

KL 15井1 517.00~1 599.40 m显示段位于沙四段顶部,岩性为泥灰岩,试油结论为:平均产油55.80 m3/d,产气4 008.00 m3/d,气油比72,原油密度(20℃条件下)0.858 7 g/cm3,为轻质油。

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热解分析结果为:S00.052~0.146 mg/g,S11.803~6.239 mg/g,S2 1.727~4.902 mg/g,(S0+S1)/S21.07~2.31;热解气相色谱分析碳数范围在nC12-nC38之间,主峰碳在nC16-nC19之间,∑C21-/∑C22+为0.62~1.84,正构组分峰齐全,轻烃含量高,轻烃混合峰明显,基线平直,整体丰度较高,未分辨化合物含量低(图7)。地化录井解释为油层,属轻质油,与试油结论一致。

该段常规录井特征:岩屑荧光面积为5%,D级,井壁取心为油斑泥灰岩,致密,含油面积为10%,无油脂感,油味较浓。受岩性、钻时的影响,气测值相对低:Tg为10.69%, C1为2.0986%, iC4为0.0449%, nC4为0.138 0%, iC5为0.068 6%, nC5为0.081 6%, C1占各组分之和的百分比为71.57%;C1异常倍数为3.20,iC4异常倍数为5.36,nC4异常倍数为6.16,iC5异常倍数为6.99,nC5异常倍数为8.76。表现为气测组分齐全,C1%较低,C4和C5正构组分含量和异常倍数均明显大于异构组分(图8)。

  

图6 KL 14井综合录井图

  

图7 KL 15井热解气相色谱图

  

图8 KL 15井综合录井图

4 结束语

莱州湾凹陷油质类型多样,随层位由浅至深,油质逐渐由重质变为轻质,具体表现为明化镇组和馆陶组上部多为浅层生物降解重质油,馆陶组下部至沙二段多为中质油,沙三段以下地层则多为中质-轻质油。

不同油质类型油藏的录井响应特征不同,轻质油、中质油油藏一般气测组分全,C4和C5正构组分含量高于异构组分,但岩屑荧光强度一般;重质油油藏埋深浅,多遭受次生作用改造,表现为气测组分不全,C1相对含量高,荧光强度较高。

LIU Ming-qian, LAN Jun, CHEN Xu, YU Guang-jun, YANG Xiu-jun

利用地化资料判断油质类型可靠性强,与试油结论吻合度高,其中热解气相色谱形态法能定性判断油质轻重类型,参数图板法则定量性好,当二者判别油质类型结论有冲突时,有可能是受取样的影响,建议重新取样再次分析,直到二者结论一致为止。在现场钻进速度快、分析时间短、

技术方法有限的情况下,该方法能快速准确地判断油质类型,对油气藏后期勘探开发具有重要意义。

参 考 文 献

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彭文春
《录井工程》 2018年第01期
《录井工程》2018年第01期文献

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