薩爾圖油田薩葡高油層剩余油烴類組成及組分特征
——以薩爾圖油田Z44-J204井為例

閆天驥，任冠宇

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠，黑龍江大慶 163114；2.大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠，黑龍江大慶 163150）

原油是一種復(fù)雜的、多組分的均質(zhì)混合物，主要的組成是烴類（烷烴、環(huán)烷烴、芳烴），還有少量的非烴組分（含硫、含氧、含氮化合物）及膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等；油層剩余油是指采用不同采油方式(如自然產(chǎn)出、水驅(qū)或聚合物驅(qū)等)未采出仍儲(chǔ)存在地下油藏中的原油，剩余油烴類組成直接影響油田開(kāi)采效果，輕組分越多一般越易開(kāi)采，故油層剩余油烴類組成特征是油田開(kāi)發(fā)的重要研究?jī)?nèi)容。同時(shí)，由于同一油層內(nèi)巖性或不同油層巖性及物性等儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響，使油層剩余油具有非均質(zhì)性，在油田開(kāi)采過(guò)程中需要對(duì)非均質(zhì)性較強(qiáng)的不同油層剩余油采用不同的驅(qū)油技術(shù)（如水驅(qū)、聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)）或措施（如調(diào)驅(qū)挖潛），以提高油層剩余油驅(qū)油效率及油田采收率。因此，油層剩余油烴類組成特征研究是油田開(kāi)發(fā)的重要基礎(chǔ)，尤其在水驅(qū)及二次采油、聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)及三次采油的油田開(kāi)發(fā)中后期，是油田剩余油精細(xì)精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)、提高采收率的重要依據(jù)。

目前,國(guó)內(nèi)專家學(xué)者主要開(kāi)展了油藏剩余油剩余油粘度、剩余油分布及提高剩余油采收率研究。徐正順等[1]利用原油烴類中高分子量組分C40+(%)與原油粘度的相關(guān)性預(yù)測(cè)油層剩余油粘度；張居和等[2]利用全二維氣相色譜和全二維氣相色譜—飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)研究松遼盆地北部原油烴類組成特征及預(yù)測(cè)粘度；范鵬[3]、黃艷梅[4]等學(xué)者[5-6]開(kāi)展油藏剩余油分布規(guī)律及挖潛技術(shù)研究。本文利用薩爾圖油田密閉取芯檢查井油砂樣品，采用全自動(dòng)多功能抽提儀和混合化學(xué)試劑制備得到油層剩余油樣品，采用氣相色譜檢測(cè)烴類組分，研究烴類組成C21-（%）、C21～C40（%）、C40+（%）及組分（C11～C68）分布特征，以期為油田剩余油精細(xì)精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)、提高采收率提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)背景與實(shí)驗(yàn)樣品

大慶油田位于松遼盆地北部，是目前世界上已發(fā)現(xiàn)的最大的陸相含油氣盆地，在上白堊統(tǒng)發(fā)育了有利的生、儲(chǔ)、蓋組合（圖1），主要形成了青一段、青二三段、嫩一段和嫩二段共4套烴源巖，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高、TOC值平均大于2%，母質(zhì)類型好、以Ⅰ和Ⅱ型為主，生成的大量油氣排出源巖進(jìn)入砂巖儲(chǔ)層，形成了黑帝廟（H）、薩爾圖（S）、葡萄花（P）、高臺(tái)子（G）、扶余（F）、楊大城子（y）6套儲(chǔ)油層。薩爾圖油田是大慶油田的主力產(chǎn)油油田，主要開(kāi)采油層為薩爾圖（S，簡(jiǎn)稱薩油層）、葡萄花（P，簡(jiǎn)稱葡油層）、高臺(tái)子（G，簡(jiǎn)稱高油層）3套主力產(chǎn)油層。為掌握薩爾圖油田原油開(kāi)采狀況及精細(xì)挖潛剩余油的需要，鉆了密閉取芯檢查井Z44-J204井。本文采集Z44-J204井3套主力產(chǎn)油層油砂樣品11件，開(kāi)展不同油層剩余油烴類分析及特征研究，以期為薩爾圖油田開(kāi)發(fā)及提高采收率提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

圖1 松遼盆地白堊統(tǒng)地層綜合柱狀圖（據(jù)徐正順[1]修改，2009）

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 油層剩余油制備方法

采集油田密閉取芯檢查井油砂樣品，稱取40g，用研缽粉碎后裝入濾紙筒中，置于全自動(dòng)多功能抽提儀的抽提瓶?jī)?nèi)，用氯仿∶甲醇（93∶7，V/V）250mL抽提樣品，在80℃的恒溫水浴中抽提10h，轉(zhuǎn)移至稱量瓶中，恒溫（40℃）濃縮，得到油層剩余油樣品。

2.2 油層剩余油烴類氣相色譜分析方法

將制備的油層剩余油樣品直接進(jìn)樣進(jìn)行烴類毛細(xì)柱氣相色譜分析。實(shí)驗(yàn)分析儀器采用美國(guó)安捷倫7890A氣相色譜儀及化學(xué)工作站；烴類分析毛細(xì)柱為25m×0.32mm×0.1μm，最高使用溫度450℃；進(jìn)樣口溫度390℃，脈沖不分流進(jìn)樣；檢測(cè)器FID溫度400℃，檢測(cè)器補(bǔ)充氣體為高純氦氣；載氣為高純氦氣（純度99.999%），柱流量為1mL/min；燃?xì)鉃闅錃?，流量?5mL/min；助燃?xì)鉃榭諝?，流量?50mL/min。柱箱及毛細(xì)柱升溫程序：初溫50℃，恒溫1min，以升溫速率10℃/min升到400℃，恒溫到組分全部流出。

采用標(biāo)樣及有關(guān)文獻(xiàn)定性（圖2），獲得油層剩余油烴類檢測(cè)數(shù)據(jù)，面積歸一化法計(jì)算C21-、C21～C40、C40+烴類組成化合物的相對(duì)含量(%)。

圖2 油層剩余油烴類氣相色譜分析定性譜圖（據(jù)徐正順[1]，2009）

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)

油層剩余油樣品制備和氣相色譜重復(fù)性實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明，同一樣品重復(fù)分析組分一致、重復(fù)性好，油層剩余油中正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍0.5%～1.0%、1.0%～5.0%、5.0%～10.0%的相對(duì)偏差分別小于15%、10%、5%。如薩爾圖油田Z44-J204井972.99m油砂樣品重復(fù)性分析的正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最大相對(duì)偏差為13.51%，最小為2.03%（表1），說(shuō)明油層剩余油實(shí)驗(yàn)方法的重復(fù)性好。

表1 油層剩余油烴類氣相色譜重復(fù)性實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)

3.2 不同油層剩余油的烴類組成及譜圖特征

3.2.1 不同油層剩余油的烴類組成特征

薩爾圖油田Z44-J204井油層剩余油烴類組成（表2）薩爾圖油層（S）剩余油的C21-、C21～C40、C40+分別分布于9.95%～25.69%、18.95%～67.72%、6.92%～71.10%，平均分別為20.48%、53.71%、25.81%，烴類組成差別及變化范圍大；葡萄花油層的分別為18.81%～26.99%、55.92%～63.55%、25.27%～9.46%，平 均 分 別 為22.90%、59.74%、17.36%，烴類組成差別及變化范圍較大；高臺(tái)子油層的分別為20.79%～30.11%、55.43%～61.90%、23.78%～7.99%，平均分別為25.45%、58.67%、15.88%，烴類組成差別及變化范圍較大?？梢?jiàn)，薩爾圖油田剩余油C21～C40烴類平均占55.90%為主、C40+和C21-烴類分別占22.14%和21.96%，烴類組成表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性，其中薩爾圖油層剩余油C21-和C21～C40烴類平均之和占20.48%和53.71%為最低、C40+烴類平均占25.81%為最高、非均質(zhì)性最強(qiáng)，高臺(tái)子油層剩余油C21-烴類平均占25.45%為最高、C40+烴類平均占15.88%為最低，隨油層埋深增加從薩爾圖到高臺(tái)子油層C21-和C21～C40烴類輕組分含量趨于增加、C40+烴類重組分含量趨于降低，越有利于開(kāi)采，明顯受埋深、溫度及成熟度的控制。

表2 油層剩余油烴類組成分析數(shù)據(jù)

3.2.2 不同油層剩余油的烴類化合物及譜圖特征

薩爾圖油田Z44-J204井薩爾圖油層（S）818.88m剩余油碳數(shù)范圍C14～C63呈雙峰型分布（圖3），前主峰群C14～C40、主峰碳nC23，后主峰 群C41～C63主峰 碳nC47，以前主峰群烴類為主，在nC30～nC37之間有豐度較低的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物，在nC40正構(gòu)烷烴之后出現(xiàn)豐度低的異構(gòu)烷烴系列、烷基環(huán)己烷系列化合物、烷基環(huán)戊烷系列化合物[1]。

圖3 薩、葡、高油層剩余油烴類氣相色譜分析圖

薩爾圖油層877.59m剩余油碳數(shù)范圍C11～C68呈雙峰型分布，前主峰群C11～C37、主峰碳nC23，后主峰群C38～C68、主峰碳nC47，后主峰群烴類為主，與其它油層剩余油的譜圖明顯不同；在nC30～nC37之間有豐度很低的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物，在nC40正構(gòu)烷烴之后出現(xiàn)豐度很低的異構(gòu)烷烴系列、烷基環(huán)己烷系列化合物、烷基環(huán)戊烷系列化合物。

薩爾圖油層901.31m剩余油碳數(shù)范圍從C13～C64呈單峰型分布，主峰碳nC23，在nC30～nC37之間有豐度最高的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物，在nC40正構(gòu)烷烴之后出現(xiàn)豐度最高的異構(gòu)烷烴系列、烷基環(huán)己烷系列化合物、烷基環(huán)戊烷系列化合物。

葡萄花油層（P）972.65m剩余油碳數(shù)范圍從C13～C64呈雙峰型分布，前主峰群C13～C38、主峰碳nC23，后主峰群C39～C64、主峰碳nC45，總體以前主峰群烴類為主，在nC30～nC37之間有豐度較高的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物，在nC40正構(gòu)烷烴之后出現(xiàn)豐度較高的異構(gòu)烷烴系列、烷基環(huán)己烷系列化合物、烷基環(huán)戊烷系列化合物。

高臺(tái)子（G）1110.83m剩余油碳數(shù)范圍從C13～C66呈單峰型分布，主峰碳nC23，在nC30～nC37之間有豐度低的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物，在nC40正構(gòu)烷烴之后出現(xiàn)豐度較低的異構(gòu)烷烴系列、烷基環(huán)己烷系列化合物、烷基環(huán)戊烷系列化合物。

綜上所述，薩爾圖、葡萄花、高臺(tái)子油層剩余油烴類組成及譜圖呈現(xiàn)不同的特征。薩爾圖油層原油主要來(lái)源于青二、三段和嫩一段生油巖，油層巖性主要為細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，油層溫度主要介于37℃～41℃；葡萄花油層原油主要來(lái)源于青二、三段和青一段生油巖，油層巖性主要為粉砂巖、細(xì)砂巖，油層溫度主要介于42℃～45℃；高臺(tái)子油層原油主要來(lái)源于青一段、青二、三段生油巖，油層巖性主要為粉砂巖，油層溫度主要介于46℃～51℃?？梢?jiàn)，油層剩余油烴類組成及組分分布主要受原油來(lái)源及生油巖性質(zhì)、儲(chǔ)層特征及埋深和溫度等影響及控制。

3.2.3 油層剩余油含油特征及開(kāi)采潛力

薩爾圖Z44-J204井油層的巖性和含油級(jí)別有差別，薩爾圖油層上部井段（818.88～820.47m）巖性主要為灰棕色泥質(zhì)粉砂巖、含油級(jí)別為油浸，中部和下部井段（877.35～901.31m）巖性主要為棕色細(xì)砂巖、含油級(jí)別為飽含油，可見(jiàn)薩爾圖油層上部巖性及物性相對(duì)差、含油性差、開(kāi)采潛力小，中部和下部井段巖性及物性好、含油性高、開(kāi)采潛力大；葡萄花油層巖性主要為棕色粉砂巖和棕色細(xì)砂巖、含油級(jí)別為含油和飽含油，巖性及物性較好、開(kāi)采潛力較大；高臺(tái)子油層巖性主要為棕色粉砂巖、含油級(jí)別為含油，巖性及物性較差、開(kāi)采潛力較小。可見(jiàn)，薩、葡、高油層含油性及開(kāi)采潛力，以薩爾圖油層最大，葡萄花油層次之，高臺(tái)子油層相對(duì)最小。

4 結(jié)論

（1）薩爾圖油田薩葡高油層剩余油烴類組成C21-（%）、C21～C40（%）、C40+（%）呈現(xiàn)較強(qiáng)的非均質(zhì)性，薩爾圖油層剩余油C21-和C21～C40組成平均最低、C40+烴類平均最高、非均質(zhì)性最強(qiáng)，高臺(tái)子油層C21-（%）和C21～C40（%）組成最高、C40+（%）最低，從烴類組成看薩爾圖油層剩余油相對(duì)最難開(kāi)采，高臺(tái)子油層剩余油則相對(duì)最易開(kāi)采。

（2）薩爾圖油田薩葡高油層剩余油的烴類組分分布及譜圖呈現(xiàn)不同特征，薩爾圖油層中部井段出現(xiàn)以主峰碳C47及后主峰群烴類為主的高分子量正構(gòu)烷烴化合物，油層原油難以流動(dòng)，該井段原油最難開(kāi)采；薩爾圖油層下部井段在nC30～nC37之間出現(xiàn)豐度最高的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物，與葡萄花油層上部井段在nC30～nC37之間出現(xiàn)豐度較高的C29～C35藿烷系列生物標(biāo)記化合物類似，證實(shí)了兩油層原油具有部分同源性。

（3）薩爾圖油田含油及開(kāi)采潛力以薩爾圖油層最大，葡萄花油層次之，高臺(tái)子油層相對(duì)最小。