应用油田水辅助油气勘探新方法.pdf

石油天然气 学报 江汉石油 学院 学报 2 0 1 0 年 4 月第 3 2 卷第 2 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I A p r ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 2 3 1 应 用油 田水辅助油气勘探新方 法 赵红静 长江大学地球化学系， 油气资源与勘探技术教育部重 点实 验室 长江大学 ， 湖北剂州4 3 4 0 2 3 梅博文 ，张 敏 长江大学地球化学系， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 [ 摘要]剖析 了塔 里木 盆地 大量油田水样 品，对其 中溶解烃 的浓度及 组成与储层 含油 气性的关 系进 行 了研 究，发现对于含油气性不 同的储层 ，其油 田水 中溶 解烃 的浓度及 内分布 不 同，干层 、水层 、气水 同层 油 田水 中溶解烃浓度较低 ，而气层 、油层 ，尤其是含凝析油 的气层 中油 田水样 品 中烃 浓度高 ；干层、水层 、 气水 同层油田水样 品中一般缺少 系列碳 数烷烃 ，油水 同层、气层和 油层 油 田水 中样 品中 富有 系列碳 数烷 烃，其碳 数分布 范 围为油层≥ 油水 同层 气层 。依 据不 同含油 气性储层 中溶 解烃 的特 征 ，建 立 了储层 含 油气性初步评价模 型，可用于辅助油气勘探。 [ 关键词]油 田水 ；溶解烃 ；油气勘探 ；塔里木盆地 ；储层含 油气性 [ 中图分类号]TE 1 2 2 ． 2 [ 文献标识码 ]A [ 文章编号] 1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 2 0 0 3 1 0 4 油 田水是油藏流体 的重要组成部分 ，在地下储层中与原油或天然气相伴存 ，是烃类运移 、聚集、形 成 油气 藏 的重 要 载体 。油 田水 、油气 、储 层三 者相 互联 系 ，储层 和原 油 的性质 控制 着油 田水 中烃 类成 分 及组 成 ，而油 田水 中烃 类成 分及 组成 又直 接或 间接 地反 映 出油气 藏 中原油 、天 然气 的某 些特 征 ，因而研 究 油 田水 的性 质及 其地 球化 学特 征对 于储 层流 体性 质判 识 ，分析 成藏 过程 等都 具有 重要 意义 L l ] 。 对 油 田水 的研 究 主要是 基于 其化 学成 分 的差异 。油 田水 中各 种 阴 、阳离子 组成 以及 氢 、氧 、锶 、碳 同位素组成等被广泛用于油 田水成因与演化研究 。而油 田水中的有机组分则更多用来研究与油气藏的关 系。林九皓等[ 4 认为油田水中脂肪酸的分布特征与原油成熟度及物源有关 ；侯读杰等_ 5 利用油田水 中的 溶解 烃解 释天 然气母 源 。黄福 堂等 论 述 了油 田水 中的脂 肪 酸 、酚 、苯 和 甲苯 等 含量 的变 化 与 分 布特 征 。蔡春芳 等 研究认 为苯系 物和 酚类化 合 物 的分 布 与油气 运 聚密 切相 关 。陈传 平等 ] 认 为对油 田水 中 溶解有机物的研究 ，可以获得有关油 气显示 的信息，指示邻近油气藏 的存在 ，判断外来污染情况。 在鄂 尔多斯 盆 地 中部 ，高有机 酸 和 酚含 量 与 天 然 气 藏 分 布 相 吻合 『 9 ] 。但 是 系 统剖 析油 田水 中溶解 烃 特 征 ，以辅助 判 断储层 含油 气性 尚未 见报 道 。笔者 通过 综合 分析 油 田水 中溶解 烃 总浓度 、分 布特 征 与储 层 含油气性的关系，以期建立一个利用油 田水溶解烃预测油气藏类型的初步模型 ，辅助油气勘探 。 1 样品与试验 1 ． 1 样 品 采集与保 存 研究所 用油 田水样 品主要采 自塔 里木盆地塔 中、巴楚 、轮南 和库车地 区 的地 层测试 水 ，其 中塔 中地 区 水样 9 0 个 ，巴楚地 区水样 7 6个 ，轮南 地 区水样 8个 ，库 车坳 陷水样 7个 。选用 聚 乙烯瓶 作 为存 放样 品 的 容器 ，使 用 1 0 9 ／ 6 HN O3 浸 泡 4 8 h ，在样 品采集 前用 目标 水样 淋洗 容器 3次 ，然 后 正式 采样 采样 过 程 中 ， 必需严格遵 照采样规 范 ，尽可能 防止污染 。低 温密封保存 。储层 含油气性来 自油 田的地 层测试结 果 。 1 ． 2试 验 水样 中 的溶解烃 采用 固相 微萃 取 S P ME 方 法 富集【 3 ] ，直 接进 样进 行气 相色 谱分 析 。 1 萃取 方法调水样 p H 值至 中性 ，取水 样 2 0 ml ，置于 磁力搅 拌器 上 ，调整水 温均 为 3 5 ℃ ，插入 固 [ 收稿 日期]2 0 0 9 0 42 7 [ 基金项 目]国家自然科学基金项 目 4 0 6 0 2 0 1 3 ；4 0 5 7 2 0 7 8 。 [ 作者简介]赵红静 1 9 7 3一 ，女 ， 9 9 8年大学毕业 ，副教授 ，博士生 ，现主要从事油藏地球化学方面的教学与科研工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院 学报 2 0 1 0 年 4 月 相微萃取针头于液面下，启动搅拌器，计时 ，萃取时间 2 0 mi n ，将 S P ME萃取头插入色谱进样器进行分析。 2 色谱条件HP 6 8 9 0色谱 仪，进样时 间 4 mi n ，不分流进样 ，S E - 5 4色谱柱 3 0 m0 ． 3 2 mm 0 ． 2 5 m ，载 气 为 Nz 流 速 1 ． 5 ml ／ mi n ，进样 器 温度 2 9 0 C，F I D 检测 器 温 度 3 0 0 C，升 温 度程 序 为 5 O ℃恒 温 4 rai n ，以 5 ℃／ mi n的速率 升温 至 3 0 0 ℃ ，恒 温 3 0 mi n 。 3 内标n C1 4 、n C2 8 、n C3 6 。 2 溶解烃浓度与储层含油气性关系 塔 里 木盆地 1 8 1 个 油 田水样 品的 溶 解烃 S P ME ／ GC分 析 表 明 ，在 不 同含 油气 性 质储 层 中 ，其 油 田 水样 品 中溶解烃 浓度 差别很 大 ，从 8 mg ／ L到 2 9 6 2 7 mg ／ L 。其储 层 含油 气性 不 同 ，油 田水 中溶 解 烃浓 度 分 布不 同 图 1 ，并显 示 出一定 的相关 性 。干层 、水 层 、气水 同层储 层 中油 田水样 品 中溶解 烃 平均 含 量均％2 0 0 mg ／ L，明显较气层、油层 、油气层储层中的溶解烃含量低，而油水同层中的溶解烃含量分布 则较宽。干层中溶解烃最大含量 3 0 7 mg ／ L，平均含量 1 3 6 mg ／ L，除少数样 品外 ，大部分干层 中溶解烃 含量 均低 于 1 0 0 mg ／ L ；水层 中溶解 烃最 大含 量 3 9 4 mg ／ L，平 均 含量 1 0 7 mg ／ L；气 水 同层 溶解 烃 含量 较 干层和水层高 ，其最大含量 4 5 9 mg ／ L ，平均含量 1 6 3 mg ／ L ；油水 同层中溶解烃含量分布范围较宽 ，其 最低 含量 1 0 mg ／ L，最 高含量 1 4 0 6 mg ／ L，平 均含量 3 1 5 mg ／ L，除少数 样 品外 ，大 部 分溶 解烃 含 量均 高 于 1 0 0 mg ／ L；气层 、油 层 和油气 层溶解 烃高 ，其 中气 层平 均 为 7 2 0 mg ／ L ，油层 平 均 为 9 7 9 mg ／ L，并 且 油层和气层中溶解烃低值 ，其储层也为低产气层或低产油层，如气层中除几个低产气层溶解烃含量低于 2 0 0 mg ／ L外 ，余者 皆大 于 5 0 0 mg ／ L ；油层 中溶解 烃含 量 分 布与 此相 类 似 。相对 于 其 它含 油气 类 型 的储 层来说 ，油气层具有很明显的特征，其溶解烃含量在 3 5 0 mg ／ L以上 ，只有含凝析油的高产气层 ，其溶 解烃 含量 能达 到 4 0 0 0 mg ／ L以上 。 ； 辫 喧 干层 水层 气水同 层 油水层 气层 油层 油气层 3 溶解烃 内分布模 式 图 1 不同含油气性储层 的油田水 中总溶解烃分布 利用油 田水 中溶 解重 烃 的含量 及其 组 成 特 征 ，可 作 为油 、气 、水 层 判 别 的辅 助 手 段 ，指示 油气 显 示 ，预测 区域油 气分 布 。塔 里 木盆地 油 田水 中溶解烃 的 主要 成分 是直链 烷烃 和支链 烷烃 ，环 烷烃特 别是 高碳 数环烷 烃含 量较 低 ，另有 少量芳 香烃 。就 溶解烃 内分 布模式 来讲 ，与原 油 中的烷烃 分布模 式也 有一 定差异，主要表现为其碳数分布范围较原油窄 ，轻重 比 c ／ c ；高 ，绝 大多数样 品的 C ／ c ； 1 ， 峰形为前峰形。对应于不同含油气性的储层 ，油田水 中溶解烃的色谱特征也各有不同油气层和高产气 层 包括含 少量 凝析 油 的气 层 溶解 烃浓 度高 ，碳数 范 围一般为 C 。 ～C 主峰碳 一般 为 C s 或 C 其 ∞ ∞ ∞ ∞ 帅 ∞ 0 鲫 2 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 2期 赵红 静等 应 用油田水辅助油气勘探新方 法 3 3 色谱 图基线 平直 ，可 见近 乎完 整 的正 碳 数 系列 图 2 a ；气 层 中 溶解 烃 浓 度 较 低 ，碳 数 范 围一 般 为 C ～C ，主 峰碳一 般 为 C 色 谱 图基 线上 抬 ，其较 为 明显 的 特征 为 中低 碳 数 支链 烷 烃 丰 富 ，甚 至 可 超 过 出峰位 置相邻 的 正构烷 烃 图 2 b ；油层 中溶 解烃 浓度 并不 很 高 ，正烷烃 碳 数 范 围宽 ，可达 C 。 ～ C 主 峰碳数 可从 C ～C 其 色谱 基 线平 直 ，色谱 图呈 现 明 显 的单 峰 形 图 2 c ；油水 同层 中 溶解烃浓度变化较大 ，碳数范围窄 ，一般为 c ～c 色谱基线尾端上抬高 图 2 d ；水层和干层 中溶解烃 浓度 很低 ，很 难见 到完 整 系列 的正碳 数烷 烃 ，色 谱 图上往 往 只有毛 刺状 的难 以辨认 的小 峰 ，基 线 一般为 平直 线或 有上 抬 的尾端 图 3 e 。 a 油气层 M4 井，奥陶系， e 干层或 水层T Z1 6 2井，奥陶系， d 油水层T Z1 6 2 井 ，石炭系， 3 8 4 0 ． O 0 ～ 3 8 4 2 ． 0 0 m 图 2几 种 典 型 含 油 气 性储 层 的 溶 解 烃 内分 布 模 式 4 储层含油气性初步评价模 型 正如 前述 ，储 层含 油气 性不 同 ，塔 里木 盆 地油 田水 中溶 解 烃 浓 度 、烃 类 分 布 组 成 也 不 同 。另外 ，笔者 对塔 里木 盆 地油 田水 中短 链 有 机酸组 成也 做 了详细 剖析 ，从 所 掌握 的资 料来 看 ，油 田水 中短链 有 机酸 含量 及组 成 似与储 层 含油气 性并无 关 联 。为此 ，笔 者根 据 油 田水 中 溶解 烃 浓度及 组 成特征 建 立 了储层 含 油气性 初 步评 价模 型 表 1 。 表 1 应用油 田水溶解 烃参 数的储层含油气性初步评价模型 表 1所示 的储 层含 油 气性初 步 评价 模 型是依 据 油 田水 中溶 解 烃和烷 基 酚化合 物 的浓 度及 相对 组成 而 建立 的 。而油 田水 中有 机 物浓度 及 组成 不仅 与其 所在 储层 的含 油气 性相 关 ，而且 与其他 一些 外界 因素 密 切相 关 ，如地 层压 力 、储层 岩性 等 。该 研究 中产 能 高 的油气层 ，其 油 田水 中 的有 机 质浓度 通 常较 高 ，而 一 些 低产 油气 层 的油 田水 中则通 常 含有 较低 浓度 的溶 解烃 。另 外 ，油 田水样 品是 否 污染对 其 结果 至关 重 要。这就要求做相应研究时，在取样、保存和分析过程中尽量杜绝外来有机物质 的污染。因此，表 1 所 示 的储层 含油 气性初 步 评价 模 型仅 能作 为一 种油 气勘 探 的辅助 方法 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 4 石油 天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 4 月 为验 证模 型 的可用性 ，对 TZ 1 0 3井石 炭 系 3 6 5 2 3 6 5 6 m 井段 的油 田水进 行 S P E分 析 ，检测 到其 总 溶解 烃浓 度为 1 1 6 7 7 mg ／ L，其 溶解 烃 色谱 图 图 2 f 上 基 线基 本 平 直 ，正构 烷 烃 和支 链烷 烃 丰 富 碳数 范 围宽 ，介于 C ～C 。 之 间 ，明显 富含 中低 分子 量化 合 物 ，其 C ／ C 去 高 达 4 4 ，显 示 了凝 析 油气 藏 的特征 ，与油气同层 的判识标准相吻合 ，测试结果则表明该井该层段为凝析油气层 ，说明储层含油气性 初步 评价模 型 是可用 于辅 助油气 勘探 的 。 5 结 语 油 田水是 油藏 流体 的重要 组成 部分 ，有效 利用 油 田水 资料 能为 油气勘 探提 供辅 助资料 。对 于含油 气 性不 同的储层 ，其 油 田水 中溶解 烃 的浓度 及 内分布 相异 ，干层 、水 层 、气 水 同层油 田水 中溶解 烃浓度 较 低 ，而气 层 、油层 ，尤其 是含凝 析 油的气 层浓 度高 ；干层 、水 层 、气 水 同层 中油 田水 中一 般缺少 系列 碳 数烷 烃 ，油水 同层 、气层 和油层 油 田水 中富 有 系列 碳 数 烷烃 ，其 碳 数 分 布 范 围为 油 层 ≥ 油水 同层 气 层 。依据 不 同含油 气性储 层 中溶解 烃特征 ，建 立 了储 层含 油气 性初 步评 价模 型。 ，可用 于辅 助油 气勘探 。 [ 参考文献] [ 1 ]柯林斯 A G．油田水地球化学 [ M]．林文庄 ，王秉忱 ，译 ．北京 石油工业 出版社 ，1 9 8 4 ． 1 ～3 1 8 ． [ 2 ]李贤庆 ，侯读杰 ，张爱云 ．油 田水地球化学研 究进展 [ J ]．地质科技情报，2 0 0 1 ，2 0 1 5 1 ～5 5 ． [ 3 ]李武 ，程同锦 ．油 田水地球化学技术综 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r a p h y i n we l l l o g s，c o r e s ，a n d o u t c r o p s c o n c e p t s f o r h i g h r e s o l u t i o n c o r r e l a t i o n o f t i me a n d f a c i e s [ J ] ． AA P G，Me t h o d s i n E x p l o r a t i o n S e r i s 7 ，1 9 9 0 3 5 ～ 7 5 ． [ 2 ]C a r p e n t i e r C，L a t h u i l i r e B ，F e r r y S ， e t a 1 ． S e q u e n c e s t r a t i g r a p h y a n d t e c t o n i c s e d i me n t a r y h i s t o r y o f t h e Up p e r J u r a s s i c o f t h e E a s t e r n P a r i s B a s i n L o we r a n d Mi d d l e Ox f o r d i a n ，No r t h e a s t e r n F r a n c e [ J ]． S e d i me n t a r y Ge o l o g y ，2 0 0 7 ，1 9 7 3 ～4 2 3 5 ～2 6 6 ． [ 3 ]李思 田，林 畅松 ，解习农 ，等 ．大型陆相盆地层序地层学研究 以鄂尔多斯 中生代盆地为例 [ J ]．地学前缘 ，1 9 9 5 ，2 4 1 3 3 ～ 1 36． E 4 ]顾家裕 ，郭彬程 ，张兴阳 ．中国陆相盆地层序地层格架 及模式 [ 刀 ．石油勘探与开发，2 0 0 5 ，3 2 5 1 1 ～1 5 ． [ 5 ]魏 国齐 ，陈更生 ，杨威 ，等 ．覆盖 区碳酸盐层序界面识别标志 [ J ]．石油勘探与开发，2 0 0 3 ，3 0 6 6 8 7 1 ． [ 6 ]贾承造，刘德来，赵文智，等 ． 层序地层学研究新进展 [ J ]． 石油勘探与开发，2 0 0 2 ，2 9 5 l ～4 ． [ 7 ]林畅松 ，张燕梅 ，刘景颜 ，等 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