原油色譜指紋技術(shù)在李安溝門井區(qū)分層產(chǎn)能監(jiān)測中的應(yīng)用

趙晨云,齊 會(huì) 劉家俊,楊松波

(延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 吳起 717600) (核工業(yè)二O三研究所，陜西 咸陽 712000)

原油色譜指紋技術(shù)在李安溝門井區(qū)分層產(chǎn)能監(jiān)測中的應(yīng)用

趙晨云,齊 會(huì) 劉家俊,楊松波

(延長油田股份有限公司吳起采油廠，陜西 吳起 717600) (核工業(yè)二O三研究所，陜西 咸陽 712000)

對李安溝門井區(qū)長4+5、長61生產(chǎn)層位20個(gè)原油樣品進(jìn)行了高分辨率原油全烴色譜分析，利用原油色譜指紋技術(shù)對所得分析結(jié)果進(jìn)行處理，建立了指紋參數(shù)數(shù)據(jù)庫及其計(jì)算分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)的數(shù)學(xué)模型。通過試驗(yàn)配方與色譜指紋計(jì)算結(jié)果的比較，認(rèn)為試驗(yàn)分析技術(shù)和計(jì)算方法是可行的，可用于李安溝門井區(qū)油藏流體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

原油色譜指紋；分層產(chǎn)能；監(jiān)測

在陜北油田開發(fā)過程中，為了節(jié)約成本，通常采用多層射孔合層開采。目前通常采用生產(chǎn)測井(產(chǎn)液剖面測試)、分層測試或示蹤劑跟蹤等方法確定合采油井分層產(chǎn)能。上述方法的缺點(diǎn)是費(fèi)用高、周期長，有時(shí)還需在關(guān)井停產(chǎn)條件下進(jìn)行，并且對流速低或發(fā)生竄層的油井不適用，作業(yè)過程中還容易傷害油層。原油色譜指紋技術(shù)是根據(jù)單層原油的指紋差異及混合原油的指紋變化特征來確定分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)[1]，與傳統(tǒng)方法相比較，該技術(shù)具有費(fèi)用低、周期短、可靠性高和無需關(guān)井停產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。下面，筆者對原油色譜指紋技術(shù)在李安溝門井區(qū)分層產(chǎn)能監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1 基本原理

色譜指紋是指原油中通過色譜或色質(zhì)分離的特征化合物(一般為全油色譜圖上的支鏈烷烴、環(huán)構(gòu)烷烴和部分芳香烴)。原油的指紋特征受源巖類型、成熟度、油氣運(yùn)移與成藏過程、儲(chǔ)層非均質(zhì)性、水環(huán)境以及次生變化(如生物降解和水洗)等諸多因素的影響。即使是同一源巖生成的油也可能由于油氣生成的不同階段、儲(chǔ)集層在垂向上的非均質(zhì)性，使不同階段的原油性質(zhì)發(fā)生微小變化，而這些微小變化可采用原油高分辨分析技術(shù)區(qū)分開來。因此，根據(jù)單層原油的指紋差異及混合原油的指紋變化特征，配合室內(nèi)不同比例的原油配方試驗(yàn)，建立計(jì)算模型，可求得分層產(chǎn)能的貢獻(xiàn)大小[2]。由于色譜分析進(jìn)樣時(shí)，每次分析的進(jìn)樣量不可能完全相同，因而為了消除因進(jìn)樣量不同和儀器波動(dòng)引起誤差，一般選擇相鄰或間隔化合物的峰高(或峰面積)比值，即原油指紋(化合物)比值來計(jì)算分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)。

2 油田狀況及采樣井情況

李安溝門井區(qū)位于吳起縣西部廟溝鄉(xiāng)境內(nèi)，距吳起縣城約25km，交通便利。井區(qū)構(gòu)造位于鄂爾多斯盆地中部，陜北斜坡西部。該井區(qū)主力油組儲(chǔ)集巖為中-細(xì)粒及細(xì)粒長石類砂巖，分選中-中好，孔隙-接觸型膠結(jié)。長4+5油層組、長6油層組砂巖方解石膠結(jié)物含量高(最高達(dá)28%)。粒間孔發(fā)育，但綠泥石和解石充填嚴(yán)重，個(gè)別存在次巖孔和溶蝕孔。主要油組儲(chǔ)層物性特征具有如下特征：①該區(qū)油層物性好壞與儲(chǔ)集層的喉道半徑大小相關(guān)。如特低滲透層的長4+5油層組和長61油層，其平均喉道半徑特小。②儲(chǔ)層非均質(zhì)性明顯。不僅縱向上差異大，即使同一油層變化也是較大，一般砂體核心部位較好，側(cè)緣較差。

李安溝門井區(qū)合采油井的生產(chǎn)層位主要為長4+5油層組和長61油層。在長4+5油層組和長61油層單采油井采樣20個(gè)。采樣井的基本情況如表1所示。

表1 采樣井的基本情況

3 高分辨率原油全烴色譜分析

3.1原油指紋峰高數(shù)據(jù)庫的建立

依據(jù) SY/T5779-2008《石油和沉積有機(jī)質(zhì)烴類氣相色譜分析方法》[3]進(jìn)行檢測，采用 Agilent6890N型氣相色譜分析儀進(jìn)行分析，從而得到原油樣品的全烴色譜圖。首先對20個(gè)單層原油樣品全烴色譜圖上的色譜峰進(jìn)行指紋化處理：把nC8～nC26之間的異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴峰作為“指紋峰”。上述峰在原油中較為穩(wěn)定，能夠代表原油最初特征的組分。然后，對上述指紋峰編號(hào)，以ZH-04樣色譜圖為標(biāo)準(zhǔn)，共標(biāo)出191個(gè)峰。將其他樣品的色譜圖與之對比，做到同一編號(hào)在不同色譜圖上代表同一種化合物。

3.2指紋參數(shù)數(shù)據(jù)庫的建立

在李安溝門井區(qū)長4+5油層組和長61油層各取10個(gè)樣品。指紋參數(shù)數(shù)據(jù)庫建立時(shí)，采用由點(diǎn)到面逐步擴(kuò)展的辦法。首先在該井區(qū)的西面和東面各選一組有代表性的樣品，西部以ZH-04(長4+5油層組，20-43-1井)和ZH-11(長61油層，20-43-5井)2個(gè)樣品為代表(見圖1)；東部以ZH-03(長4+5油層組，20-40-9井)和ZH-20(長61油層，20-40-4井)2個(gè)樣品為代表(見圖2)。然后，篩選其峰高比差值大于10%的指紋對，組成其各自的指紋參數(shù)數(shù)據(jù)庫。從篩選結(jié)果看，李安溝門井區(qū)長4+5油層組和長61油層同層非均質(zhì)性較強(qiáng)。所以造成對整個(gè)井區(qū)20口油井來說，長4+5油層組和長61油層之間峰高比大于10%的指紋對僅有6對。

圖1 ZH-04樣和ZH-11樣原油指紋對比圖 圖2 ZH-03樣和ZH-20樣原油指紋對比圖

3.3混合原油樣品指紋參數(shù)數(shù)據(jù)庫的建立

1)特征指紋的篩選 對ZH-04和ZH-11樣品組特征指紋進(jìn)行篩選，比較兩者指紋峰高比參數(shù)后可以看出，21/22、52/52*、118/119、178/179、179/180、181/182指紋對混合原油樣品HA-1～HA-4的指紋參數(shù)基本上都呈由高到低或低到高的規(guī)律性變化，其數(shù)值大都介于ZH-04和ZH-11指紋參數(shù)之間，呈較明顯的線性特征。所以，將這6個(gè)指紋對作為該組的特征指紋。對于ZH-03和ZH-20樣品組特征指紋的篩選，比較二者指紋峰高比參數(shù)可以看出，21/22、44/45、73/74、75/76、82/83、101/102、111/112、138//139、147/148指紋對混合原油樣品HB-1～HB-4的指紋參數(shù)基本上都呈由高到低或低到高的規(guī)律性變化，其數(shù)值大都介于ZH-03和ZH-20指紋參數(shù)之間，呈較明顯的線性特征。所以，將這9個(gè)指紋對作為該組的特征指紋。

2)計(jì)算模型的建立 根據(jù)單層原油指紋及混合原油指紋比值的變化特征尋找最佳數(shù)學(xué)求解方法，使實(shí)際原油配方比例與指紋計(jì)算值達(dá)到最佳擬合，即實(shí)際配方與指紋計(jì)算的誤差達(dá)到最小，確定分層產(chǎn)量計(jì)算模型。研究表明，試驗(yàn)配方原油指紋比值的線性回歸相關(guān)系數(shù)在0.826～0.903之間，指紋計(jì)算值與實(shí)際配方較為符合，因此單層原油混合后的指紋變化規(guī)律可用線性關(guān)系來描述。

假設(shè)某油井有m(m>2)個(gè)油層合采，選取n對特征指紋比值(n>m)，其中xi代表合采油井第i(i=1,2,…,m)個(gè)油層的產(chǎn)能貢獻(xiàn)(以百分?jǐn)?shù)%表示)，bj為井口混合原油的指紋比值，因此：

Σaijxi=bji=1,2,…,mj=1,2,3,…，n

式中，a=(aij),b=(b1，b2，…,bn)分別為某井單層原油和井口混合原油的特征指紋對比值，用相應(yīng)的軟件即可求得分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)的大小。

3.4試驗(yàn)配方與色譜指紋計(jì)算結(jié)果的比較

表2 實(shí)際配方比例與指紋計(jì)算值的比較

原油混合后進(jìn)行色譜分析，首先找出指紋比值相差較大的指紋對，并進(jìn)一步篩選出特征指紋，通過相關(guān)軟件計(jì)算各自的混合比例，并與實(shí)際配方進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)指紋計(jì)算值與實(shí)際配方比例的最大誤差為10%，其他7個(gè)混合油樣均不超過8%(見表2)，結(jié)果與文獻(xiàn)[1,4]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相近，說明試驗(yàn)分析技術(shù)和計(jì)算方法是可行的，原油色譜指紋技術(shù)可用于李安溝門井區(qū)油藏流體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

4 結(jié) 論

1)原油全烴色譜分析技術(shù)可將原油的細(xì)微差別區(qū)分開來，李安溝門井區(qū)20-43-1和20-40-9井2個(gè)地段原油色譜指紋差異明顯，不同比例的原油試驗(yàn)配方與指紋的計(jì)算誤差一般小于8%，說明原油色譜指紋技術(shù)可用于混采油井的分層產(chǎn)能貢獻(xiàn)計(jì)算。

2)小層劃分結(jié)果、儲(chǔ)層的物性特征及色譜指紋的變化特征顯示，李安溝門井區(qū)長4+5油層組和長61油層非均質(zhì)性較強(qiáng)，需將油藏分區(qū)建立分層產(chǎn)能的計(jì)算模型。

[1]Kaufman R J. Gas chromatography as a development and production toolfor fingerprinting oils from individual reservoirs:applications in the Gulfof Mexico[J].GCS2SEPM,1990,124:263-282.

[2]李明誠.石油與天然氣運(yùn)移[M].北京:石油工工業(yè)出版社,1994.

[3]SY/T5779-2008，石油和沉積有機(jī)質(zhì)烴類氣相色譜分析方法[S].

[4]陳世加,黃第藩.用儲(chǔ)層巖石抽提物的飽和烴色譜指紋識(shí)別油氣層[J].沉積學(xué)報(bào),1998,16(4):150-152.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.031

TE311

A

16731409(2012)11N09403