10第八章-油藏地化應(yīng)用解析

油藏地球化學(xué)爭(zhēng)論說(shuō)明，砂層連通體不愿定等同于流體連通體，由于油層內(nèi)可能存在由多種緣由形成的有機(jī)隔層〔如焦油席〕，從而導(dǎo)致油藏內(nèi)部實(shí)際上是分隔的，消逝“儲(chǔ)層連通，油層分隔”的現(xiàn)象，這對(duì)油田的生產(chǎn)和治理有著重要的影響。利用地球化學(xué)方法可以有效地爭(zhēng)論油藏內(nèi)部流體的非均質(zhì)性，直接爭(zhēng)論油藏的連通性。第三節(jié)油藏地球化學(xué)的應(yīng)用一、油藏連通性和分隔性爭(zhēng)論1．根本原理前已述及，盡管油藏內(nèi)流體普遍存在非均質(zhì)性，但油藏內(nèi)流體的密度驅(qū)動(dòng)混合作用和分子集中作用力圖消退繼承性的成分差異。就連通性良好的油層而言，由油源因素引起的組分差異將被不同程度地混合。但假設(shè)油藏內(nèi)部存在流淌屏障，流體成分差異將被保存下來(lái)。2．油藏內(nèi)流體流淌屏障確實(shí)定〔1〕依據(jù)原油總體組成的變化爭(zhēng)論油藏內(nèi)流體流淌屏障很多資料〔如氣油比、凝析油／氣，以及儲(chǔ)層條件下泡點(diǎn)壓力和密度等PVT資料〕都可用來(lái)指示油層流體組成的變化，這些資料可以從中途測(cè)試原油或巖心抽提物中獵取，并能反映流體間的微小差異。因此，原油總體組成的變化參數(shù)可用于爭(zhēng)論油藏內(nèi)流體流淌屏障。England〔1990〕依據(jù)油藏流體非均質(zhì)性和混合作用原理，應(yīng)用氣油比等參數(shù)爭(zhēng)論了英國(guó)北海Forties油田的橫向分隔性。Forties油田位置和石油泡點(diǎn)壓力分布圖

福蒂斯油田地下原油密度梯度

通過(guò)對(duì)全球各油田的觀看，覺(jué)察當(dāng)取樣避開(kāi)油/水和油/氣接觸帶時(shí)，在某個(gè)連續(xù)的儲(chǔ)層中，原油中的烴組成都是一樣的，而獨(dú)立儲(chǔ)層中的原油幾乎總存在著可測(cè)量的組成差異——分子組成差異。方法：GC，LC，GC-MS，87Sr/86Sr剩余鹽分析〔2〕依據(jù)原油組成色譜指紋特征的變化爭(zhēng)論油藏內(nèi)流體流淌屏障橫向連通性油層AHwang等〔1994〕利用此法爭(zhēng)論了蘇丹Unity油田的石油組成變化和油藏連通性。以以以下圖為該油田Ghazal組砂巖層序的剖面圖。實(shí)例上圖為采自Ghazal組各砂巖層〔A、B、D和H〕原油的色譜圖?？梢钥闯龀郎\部砂巖〔A、B〕內(nèi)的石油色譜特征在C12～C13區(qū)間內(nèi)有一個(gè)下凹外，其余特征都很相像。下凹消逝的緣由可能是A、B砂巖層內(nèi)原油經(jīng)受略微的生物降解作用造成的。D、H砂巖層內(nèi)原油沒(méi)有或只有少許生物降解作用的影響。ABDH雖然Unity2井的D、H層內(nèi)石油顯示出極其相像的烴的外貌，但它們的具體指紋仍具有明顯的差異〔以以以下圖〕。D和H層原油所選擇峰比率的平均差異為27.40％，而D層原油的配對(duì)分析中只為1.3％。在石油烴組成方面，A、B層原油也是彼此不同的，并且還與D和H層不同，這些組成的差異說(shuō)明，該井的油藏在垂向上是不連續(xù)的。依據(jù)Unity油田2號(hào)井和9號(hào)井的比照，H層的原油分析不僅表現(xiàn)了幾乎一樣的烴色譜外貌，而且也呈現(xiàn)了全都的指紋特征，這種相像性在色譜峰比率的星狀圖上更加明顯〔圖〕。這說(shuō)明這兩個(gè)原油來(lái)自一樣的儲(chǔ)層單元，且H砂層在2號(hào)井和9號(hào)井之間是連通的。與此比照，兩井間B、D層的原油烴類組成則具明顯的差異，這說(shuō)明在B、D層內(nèi)存在有側(cè)向障礙。〔3〕依據(jù)油田水組成的變化爭(zhēng)論油藏內(nèi)流體流淌屏障油田水的化學(xué)組成的變化規(guī)律可以為井內(nèi)確定潛在流淌屏障供給重要的信息。在水層和油層內(nèi)，剩余鹽分析〔RSA〕87Sr/86Sr突變通常說(shuō)明油層間存在流淌混合的屏障。因此，RSA可供給一種猜測(cè)流體流淌屏障的方法，利用這種方法判別橫向上分隔層，無(wú)論在含油區(qū)還是在含水區(qū)都是可能的〔Smalley等，1992，1995〕。圖8-3-7呈現(xiàn)了北海油田侏羅系淺海砂層的水分析資料。在這個(gè)層上有可能形成垂向流淌障礙的唯一地質(zhì)因素是一層頁(yè)巖和三個(gè)方解石膠結(jié)帶。圖8-3-7北海油田含水層RSA87Sr/86Sr值變化,水平實(shí)線代表頁(yè)巖，水平虛線代表方解石膠結(jié)帶〔Smalley，19994〕最上部膠結(jié)帶位于油水界面處，這可能反映側(cè)向延伸的方解石膠結(jié)層，該帶上下RSA87Sr/86Sr只有微小的變化，表明此帶不一定存在屏障，也許僅反映油水界面的存在。在該膠結(jié)帶下約到15m的距離內(nèi)RSA87Sr/86Sr值幾乎為一常數(shù)，表明水完全均一化。所以頁(yè)巖層和中間方解石膠結(jié)帶沒(méi)有成為流動(dòng)屏障。在油水界面下大約16m處，穿過(guò)下部膠結(jié)帶約2m距離內(nèi)，RSA87Sr/86Sr值迅速增加，擴(kuò)散作用在這樣短的距離內(nèi)只需幾千年就可使87Sr/86Sr均一化，因此最可能的解釋是，這個(gè)膠結(jié)帶是一個(gè)側(cè)向延伸很遠(yuǎn)的屏障。圖8-3-8呈現(xiàn)北海某油藏RSA87Sr/86Sr分析資料。依據(jù)砂巖儲(chǔ)層壓力資料說(shuō)明，流體垂向上流淌有兩個(gè)主要屏障，分別位于5、6儲(chǔ)集帶的頂部。A、B、C三口井RSA87Sr/86Sr形態(tài)特征特殊相像，儲(chǔ)集帶4的RSA87Sr/86Sr比值隨深度增加稍有下降，儲(chǔ)集帶5的RSA87Sr/86Sr值隨深度增加根本不變或稍有增加。在儲(chǔ)集帶6的頂部，三口井的RSA87Sr/86Sr均明顯增加，進(jìn)入儲(chǔ)集帶7后變化又慢下來(lái)。這說(shuō)明儲(chǔ)集帶內(nèi)部可能存在流淌屏障。圖8-3-8北海某油藏RSA87Sr/86Sr值剖面圖〔smallay等，1995〕可能的隔層二、有機(jī)隔層〔焦油席〕爭(zhēng)論在一些油藏中的貧油帶和含水區(qū)內(nèi)，通?？捎X(jué)察呈席狀分布的焦油席〔Tarmats〕。焦油席是油藏內(nèi)一種特殊的石油非均質(zhì)性現(xiàn)象，一般分布在石蠟型原油的油藏中，富含瀝青質(zhì)，其濃度到達(dá)石油Ｃ15+餾分的20％～30％〔Wt〕，厚度一般為1～5ｍ。焦油席與上覆石油柱間具有成分突變的界面，一般都接近于地質(zhì)上的不連續(xù)面〔如油水界面或滲透率差異帶〕。焦油席是從與其所處油柱中的原油衍生而來(lái)的，但與油柱比較，含焦油席的巖心樣品呈現(xiàn)出較高的孔隙度和橫向滲透率。巖心抽提物的棒色譜分析說(shuō)明，在輕質(zhì)油油藏中，小型〔10cm至1m〕的焦油席是一般存在的。重質(zhì)組分傾向于殘留在儲(chǔ)層中棒色譜三、油氣運(yùn)聚成藏史爭(zhēng)論成藏石油在組成上往往具有非均質(zhì)性，England等〔1987〕以及England和Mackenzie〔1989〕提出，油藏內(nèi)部諸如氣油比和生物標(biāo)志物比值之類石油成分參數(shù)的變化，可以解釋為由于油藏石油充注聚攏期間繼承性保存的油源相和成熟度的差異所致。1．爭(zhēng)論內(nèi)容應(yīng)用油藏地球化學(xué)原理爭(zhēng)論油氣藏運(yùn)聚史的主要目標(biāo)是:依據(jù)油氣藏內(nèi)油氣水和自生礦物的分布與來(lái)源及其在空間上、組成上的變化，來(lái)反映盆地構(gòu)造進(jìn)展史，烴源巖成熟度的分布，油氣運(yùn)移路徑和聚攏時(shí)間等。2．爭(zhēng)論方法用于確定油氣藏形成時(shí)間的傳統(tǒng)方法主要有：〔1〕依據(jù)圈閉形成時(shí)間確定油氣藏形成時(shí)間；〔2〕依據(jù)生油巖主要排烴期確定油氣藏形成時(shí)間；〔3〕依據(jù)飽和壓力確定油氣藏形成時(shí)間等〔據(jù)張厚福、張萬(wàn)選，1989〕。這些方法都只是從區(qū)域地質(zhì)演化或生烴史的某些方面定性地分析油氣藏形成的時(shí)間序列。地球化學(xué)方法則可以依據(jù)油藏內(nèi)石油的組成特性及變化規(guī)律，流體—巖石相互作用原理，綜合爭(zhēng)論油氣運(yùn)移的方向、通道和油氣運(yùn)聚成藏的時(shí)間?！踩绨w、年齡測(cè)定〕3．油氣運(yùn)移方向和通道確實(shí)定〔1〕依據(jù)石油成熟度梯度爭(zhēng)論油氣充注方向油藏流體在橫向上集中混合作用是緩慢的，在公里級(jí)規(guī)模上，繼承性石油柱非均質(zhì)性的均一化時(shí)間大約為100Ma。由于石油聚攏成藏過(guò)程中不同組分相互混合作用的不完全性，那些由油藏充注聚攏期間所保存的、由油源相和成熟度差異造成的組成變化往往在地質(zhì)時(shí)期普及連續(xù)的油藏在橫向上保存下來(lái)。實(shí)例：挪威北海Gullfaks油田油藏的成熟度非均質(zhì)性及其油氣的充注0.430.400.38Forties油田位置和石油泡點(diǎn)壓力分布圖

〔2〕依據(jù)石油在運(yùn)載層中的地球化學(xué)變化確定油氣運(yùn)移通道和方向成藏石油、初次運(yùn)移排出的石油與源巖瀝青抽提物之間，無(wú)論是總體組成還是分子組成都存在差異〔Tissot和Pelet，1971；Leythaeusr等1983，1986，1988〕，這說(shuō)明，初次運(yùn)移和二次運(yùn)移過(guò)程對(duì)油氣的物理、化學(xué)特征也有猛烈的影響。影響油氣在多孔介質(zhì)通道上運(yùn)移過(guò)程中發(fā)生組成變化的因素主要包括地色層作用、石油組成在水中的溶解度以及相控作用。地色層作用可引起石油組成在運(yùn)移通道上發(fā)生變化，其中含氮化合物對(duì)地色層作用最敏感〔Brothers等，1991；Li，1995〕。Li等〔1995〕依據(jù)一系列原油和烴源巖的分析說(shuō)明，石油的初次運(yùn)移和二次運(yùn)移對(duì)成藏石油的吡咯類含氮化合物的分布，具有猛烈的影響。因而，含氮化合物組成的變化可用于石油運(yùn)移的地球化學(xué)爭(zhēng)論。由于石油中不同組分在水中的溶解度存在差異，在飽含水地層的運(yùn)移過(guò)程中，石油組成要發(fā)生確定的變化。四、油田開(kāi)發(fā)的地球化學(xué)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)1.合采油層單層產(chǎn)量確定理論方法依據(jù)油藏油氣注入方式和期次規(guī)律，和通過(guò)對(duì)全球各油田的觀看覺(jué)察：在某個(gè)連續(xù)的儲(chǔ)層中，原油的烴類組成根本上都是一樣的；在相互獨(dú)立的儲(chǔ)層中，原油在組成上總是存在可測(cè)量到的差異。盡管不同層位原油組成的差異特殊小，但利用高靈敏檢測(cè)器可以將原油中成千上百中組分逐一分別、測(cè)定其含量。用不同比例的單油層配制混合油樣并分別進(jìn)展色譜分析，以混合油比例參數(shù)作橫坐標(biāo)，色譜指紋化合物峰高比參數(shù)為縱坐標(biāo)，建立混合油配產(chǎn)關(guān)系圖版(如圖8-3-12為一個(gè)簡(jiǎn)潔的二元混合圖示)，從上可以確定每個(gè)油層的奉獻(xiàn)。2．中途測(cè)試前原油API值的猜測(cè)一些裂縫性油藏或源巖與儲(chǔ)層穿插分布的油藏，測(cè)井技術(shù)難以區(qū)分可產(chǎn)油和不行產(chǎn)油〔API＜14〕，此外，中途測(cè)試的費(fèi)用一般是昂貴的，因此為了削減或避開(kāi)對(duì)不行產(chǎn)油層的測(cè)試，有必要在測(cè)試前進(jìn)展原油API值的猜測(cè)。Baskin等〔1993〕提出了這一方法，并介紹了兩個(gè)油田的實(shí)例爭(zhēng)論。該技術(shù)的主要依據(jù)是對(duì)儲(chǔ)集巖抽提瀝青的地球化學(xué)分析。很多原油，尤其是低API、含有大量高分子量極性化合物的原油，熱解的S2峰類似于干酪根降解產(chǎn)物中的S2峰，且S2峰與原油中的瀝青質(zhì)含量有很好的相關(guān)性，因此可依據(jù)油藏瀝青熱解產(chǎn)物中的S1和S2的相對(duì)大小推想對(duì)應(yīng)原油的密度〔Clementz，1979〕。S1為揮發(fā)性的、更輕的烴類餾分，其含量隨API的增大而增大，而S2則代表來(lái)源于高分子極性化合物的烴類，其含量在低API值的原油中含量較高。S1與原油的API值的相關(guān)性〔圖8-3-13〕說(shuō)明：S1的相對(duì)大小可用于猜測(cè)原油的密度，S1＜450mg/g，則原油API＜14，S1＞450mg/g，則原油API＞14，為可產(chǎn)油?！?〕抽提瀝青熱解油藏瀝青的S1/S2值也可用于判別可產(chǎn)油和不行產(chǎn)油。據(jù)Baskin等〔1993〕的爭(zhēng)論，S1/S2與API關(guān)系為:S1/S2＜0.7，API＜12；S1/S2＜1.0～2.0，API＝12～25；S1/S2＞2.0，API＞25。原油密度與抽提瀝青熱解S1的關(guān)系〔Baskin等，1993〕〔2〕全巖熱解一種更抱負(fù)的方法是不需要抽提瀝青，直接通過(guò)全巖熱解獲得有關(guān)原油API值的信息。據(jù)Baskin等〔1993〕，全巖熱解產(chǎn)物中的S1/S2與API也有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可用于猜測(cè)原油的API值。其中S1/S2＜0.2與不行產(chǎn)油對(duì)應(yīng)；S1/S2＞0.4與高API的可生產(chǎn)原油對(duì)應(yīng)；S1/S2介于0.2～0.4之間時(shí)，必需結(jié)合其它資料測(cè)定相關(guān)原油的API值。原油密度與全巖熱解S1/S2的關(guān)系〔Baskin等，1993〕體積法比較法化學(xué)動(dòng)力法第四節(jié)資源量估算方法在油氣遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)工作中，過(guò)去主要是定性地評(píng)價(jià)盆地生油潛力的大小，而估價(jià)盆地生油潛能的定量方法，目前正在不斷進(jìn)展和實(shí)踐中。生油量計(jì)算影響因素多，所以方法也多，各種方法在確定程度上都存在缺陷和缺乏。根本上可歸納為：Q1=SHDA排油量：Q2=Q1×K〔K—排出系數(shù)〕Q1—?dú)埩粼跓N源巖中的瀝青A或烴類含量；D—烴源巖比重；S—烴源巖外表積；H—烴源巖厚度；A—瀝青A或烴類含量一、體積法〔一〕瀝青A或烴類法—我國(guó)常用的方法K的求?。耗M試驗(yàn)求取，用不同的生儲(chǔ)蓋組合及橫向變化狀況試驗(yàn)后得出數(shù)據(jù)。通過(guò)勘探程度較高地區(qū)的生油量與殘留量的計(jì)算求得：K=(Q生-Q殘)/Q生K值一般在5-25%，很少在25%以上。聚攏量Q3=Q2×aa—聚攏系數(shù)原始生油量Q=Q剩余+Q排出=Q剩余+Q聚攏+Q散失生油量：Q=HSDCKcD—比重S—烴源巖外表積；H—烴源巖厚度；C—烴源巖有機(jī)碳含量%；Kc—有機(jī)碳轉(zhuǎn)化系數(shù)〔二〕有機(jī)碳法〔三〕聚攏法二、比較法將所爭(zhēng)論的盆地與地質(zhì)狀況類似、勘探程度很高的盆地進(jìn)展比照；比照條件依據(jù)把握油氣生成的主要條件制定；每項(xiàng)條件皆依據(jù)相像性定出分?jǐn)?shù)；將各項(xiàng)累積分與盆地累積分相比，得到一個(gè)百分?jǐn)?shù)；這個(gè)百分?jǐn)?shù)就反映了該盆地與盆地在生油量方面的相像性。比照工程逐個(gè)工程評(píng)分的原則：10分〔比照盆地根本一樣〕；6分〔相當(dāng)于盆地的1/2-3/4；4分〔相當(dāng)于盆地的1/2〕；2分〔與盆地相比較差〕；0分〔無(wú)相應(yīng)的條件〕美國(guó)常