熱解氣相色譜技術在吐哈油田錄井生產中的應用

向 斌,李益壽

(1.中國石油西部鉆探吐哈錄井工程公司,新疆鄯善838202;2.中國石油西部鉆探吐哈鉆井公司)

熱解氣相色譜技術在吐哈油田錄井生產中的應用

向 斌1,李益壽2

(1.中國石油西部鉆探吐哈錄井工程公司,新疆鄯善838202;2.中國石油西部鉆探吐哈鉆井公司)

介紹了熱解氣相色譜的工作原理、流程及熱解氣相色譜技術理論基礎;總結出了吐哈油田儲集層中不同性質流體樣品圖譜特征,為地化錄井人員現場判別油層、油水同層、含油水層、水層、含氣水層等儲層內流體性質提供了依據,在吐哈油田取得了良好的應用效果。

熱解氣相色譜;熱蒸發烴;正構烷烴;圖譜特征;吐哈油田

熱解氣相色譜法建立在熱解色譜分析基礎上,利用色譜儀對巖樣組分進一步分離,得到熱蒸發烴(S1)和熱裂解烴(S2)組成的氣相色譜圖,從而對儲集層評價、油源對比提供更可靠資料。盡管現代石油勘探的錄井方法認識油氣層的手段已大大提高,但仍有其局限性,特別是遇到一些輕質油層、氣層、低滲透油層等特殊地層,單靠某種錄、測井技術很難正確判斷油氣層,而結合熱解氣相色譜資料可以較為準確地判斷油氣水層。

1 工作原理及流程

在一定地質條件下,生油巖中生成烴類的有機物一部分運移到具有孔隙的儲集巖內,另一部分和未生成烴類的高聚合不溶有機物(干酪根)仍殘留在生油巖中。熱解氣相色譜技術就是根據干酪根的降解成油成因機制而實現檢測的一種實驗室模擬方法,其中熱蒸發烴主要是將試樣(巖心、巖屑等)粉碎后放入坩堝中送進加熱爐,以8℃/min的速率從50℃加熱到340℃程序升溫,經過一系列流程后將被測樣品中所含的烴類蒸發出來,經毛細色譜柱分離后至氫火焰檢測器(FID)檢測獲得單體烴色譜流出曲線,其主要檢測的是C37以內單體烴主要組成組分,如天然氣C1～C7,凝析油 C1～C23,中質油 C1～C35,重質油C1～C50。但由于某些客觀因素的影響(如樣品自然揮發或散發),通常能夠檢測到的碳數范圍在nC7～nC37之間[1]。

2 熱解氣相色譜技術理論基礎

儲集巖在沉積及成巖過程中,孔隙體積中充滿了水,后期運移到儲集巖中的原油與地層水緊密接觸,在漫長的地質歷史進程中,原油在儲集巖中會發生一系列的變化。

首先,原油在重力分異作用影響下,會產生一系列的組成變化,在儲層中形成氣、油、水的分層分布狀態。在色譜流出曲線上表現為原油組分峰輕質組分逐漸減少,重質組分逐漸增多,油質從輕生重的變化趨勢。

其次,水中細菌和溶解的氧也會與部分原油中的烴類發生氧化和生物降解作用,這些作用的強弱與地層水的狀況有關,含水飽和度越高的地方,具備可動水的地方,以及油水界面附近,其改造作用就越強[2]。氧化、生物降解作用的結果造成正構烷烴、支鏈烷烴、低環烷烴及芳香烴組分部分或全部消失,在色譜流出曲線上表現為不可分辨物增多,色譜流出基線抬升。

另外,由于原油組分中的各成份的水溶解程度各不相同,在漫長的地質歷史進程中,水的溶解作用也會對原油性質變化產生不可低估的影響。水溶作用與氧化生物降解作用一樣,隨儲層水動能力的增強而加劇。在色譜流出曲線上表現為不可分辨物增多,基線隆起,重質成份增加。

一般而言,對儲集層原油的改造,除了生物降解有一定的深度限制外,重力分異、氧化、生物降解及水溶這幾種因素是共同起作用的。利用原油改造后的氣相色譜譜圖變化特征就可以對儲集層流體性質進行初步判別。

3 不同性質流體樣品圖譜特征

儲集層流體性質主要指其產液性質,分為油層、油水同層、含油水層和氣層等幾種情況,以下分別對其熱解氣相色譜的圖譜特征加以討論。

(1)油層圖譜特征。對于試油測試只產純油或含有少量水的儲集層,其樣品色譜分析特征明顯。主要表現為:正構烷烴組分齊全,碳數分布范圍寬(C11～C37),主峰碳為 nC18～nC20,輕重比 ( ∑nC21-/∑nC﹢22)范圍為 1～3。由于水含量相對較低,氧化和生物降解作用較弱,水溶作用也相對較弱,形成的不可分辨物含量較低,色譜區基線平直,整個儲集層上下樣品分析差異不大。

(3)含油水層(殘余油層)圖譜特征。由于與水接觸的程度較高,氧化和菌解作用強,水溶作用也強,形成的不可分辨物含量呈變高的趨勢,其樣品色譜分析特征與油層、油水同層有較大差異。主要表現為:正構烷烴組分不全,碳數分布范圍窄(C12～C30),主峰碳為 nC20-nC23,輕重比(∑nC-21/∑nC+22)小于0.5,不可分辨物含量呈變高的趨勢,色譜區基線隆起明顯。對于部分生物降解十分強烈的淺層樣品,色譜分析甚至看不到飽和烴組分。

(4)油氣層圖譜特征。正構烷烴組分齊全,碳數分布在C11～C37區間,主峰碳為 nC16～nC19輕重比(∑nC-21/∑nC+22)大于3。由于水含量相對較低,氧化和生物降解作用較弱,水溶作用也相對較弱,形成的不可分辨物含量較低,色譜區基線平直;整個儲集層上下樣品分析差異不大。

(5)氣層圖譜特征。正構烷烴組分不全,呈尖梳狀結構,碳數分布范圍窄(C11～C21),主峰碳為nC15～nC20,輕重比(∑nC-21/∑nC+22)大于3,具有明顯的輕烴綜合峰。形成的不可分辨物含量較低,色譜區基線較平直,整個儲集層上下樣品分析差異不大。

4 現場應用

4.1 利用圖譜特征識別油水層

雁6井位于吐哈盆地吐魯番凹陷勝南～雁木西構造帶雁木西3號構造,現場采用 YQZF-II型熱解氣相色譜儀對巖樣進行采樣分析,氣相色譜解釋與生產實際相比,符合率達80%以上。圖1為雁6井氣相色譜圖特征的判斷結果,表1為地化解釋結論和試油結果對比情況。

4.2 利用圖譜特征識別油氣水層

葡砂2井在J2q層(2 264.4～2 266.4 m井段)見到了良好的油氣顯示,熱解氣相色譜譜圖表現出明顯的油氣特征:碳數分布為nC11～nC29,主峰碳為nC18,流出曲線呈規則梳狀,基線平直,并出現較高的輕烴綜合峰。井深2 265.50 m(巖性為灰色油斑粗砂巖)特征圖譜總峰面積達18 6537 uV·S,輕重比(ΣnC-21/ΣnC+22)為2.65,錄測井均解釋有油氣層,并確定出油水界面位于2 266 m。經完井試油:日產油 40.9 m3,水 12.7 m3,氣 36 235 m3。

表1 雁6井地化解釋結論和試油結果對比

5 結論

現場實踐證明,采用熱解氣相色譜錄井技術進行油氣水層解釋評價,理論依據充分,解釋符合率高,既是拓展地化錄井應用領域的有效手段,也是發現地下油氣的得力助手,可有效解決復雜油水層識別和混油識別等疑難問題。

圖1 雁6井氣相色譜譜圖特征

圖2 葡砂2井2 265.50 m氣相色譜圖譜特征

目前該項技術已廣泛應用于吐哈油田的油氣勘探中,在完井試油討論、開發決策中發揮了重要作用,獲得了良好應用效果。

[1] 侯讀杰,張敏,趙紅靜,等.油藏及開發地球化學導論[M].北京:石油工業出版社,2001:229-238.

[2] 朗東升,張文生,岳興舉,等.油田開發水淹層錄井評價技術[M].北京:石油工業出版社,2006:50-55.

In the drilling interp retation,how to evaluate reservoir p roperty quickly and accurately is a topic w hich peop le have been searching continually.In this article,the p rincip le and p rocess of pyrolysis gas chromatography have been introduced,its theoretical basis have been illustrated,fluid samp le of different p roperty graph spectra feature in Tuha oilfield reservoir have been summarized,w hich p rovided basis fo r geochemical mud logging technician to identify the fluid p roperty of the reservoir as oil layer,oil and water layer,oil and water content layer,water layer,gas and water content layer,and have gained good app licable effect.

38 Application of pyrolysis gas chromatography technology in Tuha oilfield well logging production

Xiang Bin et al(West Drilling Tuha Well Logging Engineering Company,PetroChina,Shanshan,Xijian 838202)

gas chromatography;thermal evaporation hydrocarbon;normal alkanes;graph spectra feature;Tuha oilfield;well logging

TE122.3

A

1673-8217(2011)05-0038-03

2011-03-28;改回日期:2011-05-03

向斌,1972年生,1994年畢業于玉門石油技校地震勘探專業,現從事地化錄井工作。

編輯:彭 剛