有机烃类和油气田的通用定量模型.pdf

第3 3 卷第3 期 2 0 1 2 年 6 月 新疆石油地质 XI NJ I ANG P E TROL EUM G EOL OGY Vol _ 33． No ． 3 J u n ． 2 0 1 2 有机烃类和油气 田的通用定量模型 、 C ． r ． 涅鲁 切夫 著 全俄石油地质勘探科学研究所 马兴慧 ， 罗建玲 ， 赵玉梅 译 本刊编辑部 校 摘要 提出了液态烃和气态烃与生烃母岩关系的基本定量模型， 地层中的液态烃和气态烃在沉降的不同阶段、 烃 类运移阶段以及成藏阶段， 当温压条件发生变化时是相互影响的。根据原始有机质成因类型 腐泥质、 腐殖质和腐 泥一 腐殖质 ， 以及深部温压条件对烃类相态的影响， 确定 了天然气一凝析气一石油从开始生成 原生后生阶段 到变 后生阶段这一系统中的定量变化。P V T所取烃类样品的系统计算表明， 在有机质不同的后生演化阶段， 液态烃和气 态烃的体积比是很有特点的。因而也确定了地层条件下烃类系统的定量指标天然气饱和度， 原油体积分量以及 地面标准条件下相应烃类的相态组分。 一 关键词 烃类； 定量模型； 有机质类型； 定量变化 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 2 0 3 0 3 9 5 0 4 中图分类号 T E l 1 2 ． 1 1 1 文献标识码 A 研究油气成因的专家们查明了原始有机质在后 生作用阶段初期生成油气所占的质量分数， 但很少研 究地层条件下生成的烃类和油气藏的特点和相态。 表征石油、 凝析气和天然气一般特征的参数 密 度 、 油气 比、 凝析因子 、 组分等 主要是在油气 田地 面 条件下获得的， 它们不能代表在地壳条件下烃类的性 质 ， 而油气的生成、 运移以及成藏都是在地壳条件下 完成的。用P V T 仪器所获得地层条件下烃类流体性 质的资料是非常少的。本文旨在将各种不同的信息 统一起来， 构建一个能表征在整个油气生成深度内直 至地表条件下的烃类系统的成分、 相态和变化规律的烃 类流体定量模型。采用天然气饱和度和天然气烃类体 积分数指标作为石油烃类和天然气烃类以及油气田 中石油 、 凝析气和天然气成 因的主要指标。从深部烃 类生成带到地表相应的压力和温度下， 这2 个指标都 可以计算出来 。 这些指标可以使我们更好地理解在烃类深部生 成带中天然气和石油烃类相互作用的关系 取决于系 统的温度 、 压力与天然气逸出量的关系 。它们或为 含有溶解气的单相液态石油， 或是游离气相中含有逆 向溶解的石油烃类 ， 或是不含石油烃类游离气相 ， 并 可以确定采至地面烃类的一般特点。 为了确定从母岩中运移 出来的烃类流体指标 ， 根 据从生烃带至地面的温度和压力 ， 将石油和天然气质 量分数换算为体积分数。 在这种情况下， 无溶解气的石油， 实际上是不可 压缩的， 其特点是， 在任何深度内密度均为0 ．8 t／ m 。 ， 因 收稿日期 2 0 1 1 - 0 7 3 0 修订日期 2 0 1 1 - 1 0 1 3 为石油 的压缩系数非 常低 ， 为 4 ～ 7 1 0 MP a ～ ， 而热 膨胀系数也不变 ， 为 9 ～ 1 8 x l O ℃～ ． 况且随着深度 的 增加 ， 石油 的压缩系数变化不大 ， 同样热膨胀的补偿 程度也很低 。 一 至于天然气， 则是另外一种情况， 天然气的体积 和密度随其成分、 温度和压力变化而成倍变化。在一 定压力和温度下的天然气密度， 可根据门捷列夫一 克 莱彼龙公式 ， 并考虑天然气的成分 、 分子量和压力来 计算。当石油中溶解天然气体积增大时， 仍需要考虑 在一定压力和温度下天然气的成分、 分子量和密度。 对P V T 所取样品的计算参数 天然气密度、 体积、 溶解天然气的原油体积增大量 进行了评价之后 ， 又 系统计算了由腐泥质、 腐殖质和腐泥一 腐殖质生烃有 机质生成 的石油烃类和天然气烃类的体积 ， 以及在后 生演化阶段 从烃类深度生成带到地表 的体积变化 表 1 。 在由腐泥质生烃母岩中排出的烃类系统中， 后生 作用初期阶段 M K 。 地层条件下的含气饱和度相当 高， 可达 3 ． 8 5 I n 。 天然气 ， m 油 。系统 中原油的体 积分数为2 0 ．6 ％。 在地面标准条件下石油有很高的气 油 比 7 2 8 0 0 m 3] m 。但这种石油的排出量很少 ， 不 超过总量的1 ．8 ％， 而它们也未必能形成真正的聚集。 随着生烃母岩沉降深度增加， 排运烃类系统的含 气饱和度大幅降低 ， 达到0 ．5 9 ～ 0 ．0 8 m 。／ m ， 而石油的 体积分数却增加 至 6 2 ．8 ％～ 9 2 ．6 ％． 生气强度降低 表 1 和石油烃类的生成强度和排运量的大规模提高 这在生油主幕表现得最为明显 ， 是造成这一现象的 新疆石油地质 降至低于初始凝析压力时， 部分溶于石油烃类中的凝 析气开始逸散 。 根据 P V T资料 ， 当凝 析因子增加时石油烃类开始 凝析的压力 由 l 8 ～ 1 9 MP a 凝析因子为 1 2 0 ～ 1 4 0 g ／ m。 增加至 5 0 S 2 MP a 凝析因子为 6 0 0 7 0 0 g ／ m 。当地 层温度降低时 ， 石油烃类的凝析初始压力也轻微增 加。同样也可 以确定 ， 生成于 6 k m深处的凝析气 ， 其 凝析初始压力为1 9 M P a ， 逆向溶解的石油烃类在小于 1 ． 9 k m的深度便开始逸散， 而在这一深度已生成的凝 析气的初始凝析压力为5 0 M P a ， 深度已小于5 k m ． 对 于由不同有机质成 因类 型生成 的石油烃类来 说 ， 笔者用 类 比的方 法对从低 气油 比 3 0 r I 1 3 ／ t 原油 到天然气 天然气含量 为 1 6 0 0 0 0 I n ／ m。 ， 凝析 因子为 5 g ／ m 。 不同油田烃类流体进行了广泛的计算。 计算结果表明， 根据采 自地面的烃类流体性质， 就可以确定从0 ～ 5 k m埋深 ， 当压力增至5 0 M P a ， 温度 升至 1 7 5 ％这些烃类系统的参数 含气饱和度 ， 石油 的 体积分数 。把早期编制的由腐泥型、 腐殖型和腐泥一 腐殖型有机质生成 的各种烃类 的这些参数 的变化 曲 线与所获得的含气饱和度和原油体积分数曲线进行 对 比 图 1 ， 图 2 ， 吻合程度很高 。由此可见 ， 在后生 作用过程中， 当温度和压力提高时， 生烃母岩的有机 质便生成各种类型的烃类流体， 并埋藏在不同的油气 田中 从低含气饱和度石油到凝析气和天然气 。 本文译 自 r e o a o r a H e a T HH r a 3 a ， 2 0 1 0 ， 4 2 7 Ge n e r a l Qu a n t i t a t i v e Mo d e l f o r Or g a n i c Hy d r o c a r b o n s a n d Oi l Ga s F i e l d s S． G． Ne r u c h e v A l l R u s s i a P e t r o l e u m R e s e a r c h E x p l o r a t i o n I n s t i t u t e T r a n s l a t e d b y MA Xi n g h u i a n d X J P G N o ． 1 P r o d u c t i o n P l a n t ， X i i a n g O i l fi e l d C o m p a n y ， P e t r o C h i n a ， K a r a m a y ， X i i a n g 8 3 4 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r p r e s e n t s a p rin c i p a l q u a n t i t a t i v e mo d e l f o r r e l a t i o n o f l i q u i d a n d g a s e o u s HC g e n e r a t e d b y o i l s o u r c e r o c k i n t e r a c t i n g u n d e r f o r ma t i o n c o n d i t i o n s wh i l e c h a n g i n g t h e r mo b a r i c c o n d t i o n s a t t h e s t a g e s o f d i p p i n g a s we l l a s i n p r o c e s s o f HC mi g r a t i o n a n d p o o l s f o r m a t i o n ． B a s e d o n t h e a s s u m p t i o n a b o u t t h e g o v e r n i n g e f f e c t o f g e n e t i c t y p e o f o ri g i n a l O M s a p r o p e l ， h u ma s ， c o m b i n e d a n d t h e rm o b a r i c c o n d i t i o n s i n t h e s u b s u r f a c e o n t h e p h a s e s t a t e o f g e n e r a t e d HC ， t h e a u t h o r h a s e s t a b l i s h e d q u a n t i t a t i v e c h a n g e s i n t h e s y s t e m g a s - g a s c o n d e n s a t e o i l f r o m t h e s t a r t of g e n e r a t i o n s t a g e of p r o t o c a t a g e n e s i s u p t o a p o c a t a g e n e s i s ． t h e s y s t e mi a t i c c a l c u l a t i o n s o b t a i n e d i n s t u d y i n g HC s a mp l e s at a p p a r a t u s P VT c h a r a c t e ri z e t h e v o l u me t r i c r e l a t i o n s o f l i q u i d a n d g a s e o u s HC at d i f f e r e n t d e g r e e of c a t a g e n t i c t r a s a t i o n of 0M ． As a r e s u l t i t wa s e s t a b l i s h e d a q u a n t i t a t i v e c h a r a c t e ris t i c of HC s y s t e m u n d e r f o r ma t i o n c o n d t i o n s -- g a s s a t u r a t i o n ， v o l u me o f o i l a s we l l a s c o r r e s p o n d i n g p h a s e c o mp o s i t i o n o f HC i n s t a n d a r d c o n d i t i o n s o n t h e s u r f a c e ． Ke y W o r d s h y d r o c a r b o n s ； q u a n t i t a t i v e mo d e l ； o r g a n i c ma t t e r t y p e ； q u a n t i t a t i v e c h a n g e 新疆石油地质 论文在2 0 1 0 年度获自治区优秀论文名单 序 论 文 题 目 作 者姓名 奖 项 l 侧钻水平井在陆梁油田开发调整中的应用 陈伦俊， 等 自治区优秀科技成果一等奖 2 油藏滚动勘探开发的实践与经验 以准噶尔盆地石南2 l 井区为例 霍 进， 等 自治区优秀论文一等奖 3 碳酸盐岩缝洞型油藏单井注水替油开采 的成功实践 涂兴万 自治区科技进步一等奖 4 透镜状薄层底水油藏水平井开采技术研究以陆梁油田为例 石国新， 等 自治区优秀论文二等奖 5 适于低渗裂缝性油藏的堵关液流改向技术以火烧山油田为例 王国先， 等 自治区优秀论文三等奖 6 求准高含量蒙皂石砂岩孑 L 隙度、 渗透率的校正方法 张丽霞， 等 自治区优秀论文三等奖 7 调驱技术在边底水油藏的应用 李 红， 等 自治区优秀论文三等奖