油藏地球化学

《油藏地球化学》读书报告

油

气

水

层

的

地

球

化

学

识

别

姓名：周道琛

专业：地球探测与信息技术

学号：131080289

班级：研1305

第一章概述

1.1研究内容及意义

测井解释是油气层识别最常用方法,它是依据储层流体物理性质差异解释油气水层。由于测井解释受储层岩石成分、地层水矿化度及泥桨侵入等多种因素的影响,因此在解释一些低阻油气层及气层和凝析气层时,常常出现偏差,油气水界面也难以确定。地球化学方法主要是根据储层残留烃的化学性质识别油、气水层,它不受储层岩石成分及储层流体物理性质等因素的影响,只与储层流体的化学性质有关,可弥补测井解释方法的不足,为油气水层的识别提供一种新方法。文章详细研究油层、凝析气层及水层的地球化学特征,结果表明,油层、气层和水层的抽提物含量、荧光强度与荧光分布以及储层烃的碳数分布完全不同,可用来识别油气水层。

1.2特点和发展历史

地球化学方法可弥补测井解释方法的不足,它根据储层岩石抽提物的化学性质(碳数分布)直接识别油、气水层,避开储层岩石成分及其他因素的影响,只与储层烃的化学性质有关,是油气水层识别的好方法。

众所周知,油、气水储层烃的化学性质是不同的,可根据储层烃的地球化学特征识别油气水层。Maness等(1977)曾用储层热解烃的色谱特征识别油气水层;B!skinDK和Hunag等(1995)〔2〕用储层烃饱和烃色谱识别油气水层,指出油层、气层及水层抽提物碳数分布明显不同,并成功地用来识别美国海湾油田和尼日利亚等油田油气水层及油气水界面。本文拟用储层烃地球化学特征识别油气水层。研究表明,油、气水储层烃含量、储层荧光强度及烃类的碳数分布明显不同,可用来识别油气水层,确定油气水界面。

油气水层解释评价是油田勘探开发系统工程中的一个重要环节。新钻一口井，地质家们就想知道，它有多少个含油气储层，含油气性怎么样，产油产气性怎么样，能产出多少液量，也就是我们通常所说的“是什么，有多少，产液性，产出量”，油气水层解释工作就是要解答这些问题的。油气水层解释又可分为测井解释、录井解释、综合解释等，国际上的惯例是以测井解释为核心，在解释中参考和应用录井现场资料，也称之为测井综合解释或综合解释。目前，国际上以及国内大多数油田都采用这种模式。

第二章国内外研究现状

在石油勘探开发中，地球化学分析技术主要是用于生油岩的评价以及原油的地球化学分析，在各大院校及石油勘探开发研究院的实验室内完成该项分析工作，为石油地质科学研究和生产试验检验等提供服务。

国外在20世纪70年代末发展了储层岩石热解色谱分析技术，法国石油研究

院Tissot和 Espitalie 等人成功地制造了第一台 Rock-Eval 仪器，20 世纪80 年代开始将该项技术引入此行业，并由此衍生出了地球化学方法。我国在1988年研制出国产的岩石地化热解色谱仪，并在胜利、南阳、大庆、辽河等油田开始试验应用，在排除泥浆有机添加剂对油气显示识别的影响、轻质油层及时发现等方面见到了很好的效果，目前，储层岩石热解分析仪已发展到第七代。

由于国际大公司并不提供油气水层解释评价服务，地化方法在油水层评价中的应用技术开发主要是靠国内各油田专家们的努力探索。多年来，李玉桓、郎东升（1999）等在地化评价技术的理论研究、试验探索以及方法建立与检验方面做出了卓有成效的工作，完善了地化分析流程、分析操作标准，建立评价技术基础理论和方法体系。郎东升等在大庆油田轻质油层中的试验应用取得了巨大成功。

第三章典型研究实例介绍

以准噶尔盆地陆西地区为例，介绍了最近在该区应用地球化学方法判别油气水层的一些体会和经验。

3.1 油气水层地球化学识别常见参数

油气水产层类型不同，反映了储集层含油气丰度的差异，因此，对于地球化学响应，应着重考察能够反映储集层含油气丰度的指标参数。前人研究认为，不同地区、不同油藏油气层的荧光和地化特征存在差异，因此其评价标准也有所差异。基于准噶尔盆地55口井含油气性评价的分析总结，制订了全盆地油气水层识别的参考标准（表1）。由于不同地区成藏地球化学背景的差异，表1中所列参考标准在具体地区进行应用时需要注意差异性。以氯仿沥青A含量为例，对柴达木盆地南八仙油气田不同油气产层的研究，提出油层、凝析气层、含气水层、水层，氯仿沥青A的含量分别介于0.132 6%~0.233 4% 、0.106 2%~0.169 0%、0.053 9%~0.106 1%、0.013 9%~0.078 1%。对准噶尔盆地陆西地区的研究表明，油层岩心的氯仿沥青A含量通常要大于1.0%，而非油层岩心的氯仿沥青A含量均低于1.0%，为0.4%~1.0%.此外，当氯仿沥青A含量低于0.6%时，储集层中通常不含油（水层和干层），其中，水层是0.01%~0.4%，干层小于0.01%（图1）。这种变化趋势与前人在其他地区的研究成果总体一致，但具体指标仍有差异。需要指出的是，气层岩心的氯仿沥青A含量一般很低，如1块气层样品（基003 井，2915.9 m，J1s12），其氯仿沥青A含量仅38.32×10-6，这说明氯仿沥青A 含量主要反映的是储集层中油的丰度，这与镜下显微观测一致，要在气层的判识中加以注意。在应用岩心分析结果评价油气产层类型之前，要注意确认其代表性和有效性。在实际判识过程中，还一定要首先详细了解油气运移成藏过程，然后参考表1中的标准进行综合判识。

3.2 油气水层地球化学识别新参数的探索

实际上，油气在地层中与岩石及水发生着复杂的有机—无机化学作用，因此，识别油气水层，不仅要用过去通常使用的有机地球化学方法，还可以应用无机地球化学方法。据此，提出了2项新的识别参数。（1）含油包裹体颗粒指数（GOI）含油包裹体颗粒指数是指含油包裹体的矿物颗粒数目占总矿物颗粒数目的比例，为Eadington等首次提出，他们通过对澳大利亚和东南亚一些油气田资料的分析，认为可用GOI参数来反映储集层含油饱和度：油层、运移通道和水层的GOI 指数分别为大于5%、1%～5%、小于1%.国内的情况类似。但到目前为止，未有关于具体含油气盆地不同油气水产层GOI指数判识指标的建立。

本次工作获得的33组GOI分析数据为0.025%~17.8%.取每组GOI分析数据中的最高值作图（图1），GOI数据主要分布在1%~10%.并且，GOI数据的变化与产层类型之间呈现出一定的相关关系，从干层—水层—油水同层—油层，其每组GOI数据的最高值分别为小于6%、6%~7%、7%~11%和大于11%. 这在一定程度上说明，GOI数据与储集层含油气丰度之间具有密切关系。并且从干层样品中GOI 数据最高值（6%）来看，GOI等于6%可能是判断本区油源流体影响与否的重要参照标准。储集层含油气丰度的强弱可以反映在包裹体的GOI组成上，这也说明油气包裹体的形成与储集层含油气丰度有密切关系。

需要注意的是，对气层来说，GOI值较低，小于1%，说明在仅有天然气充注时，油包裹体难于形成。（2）储集层成岩方解石Mn的丰度受油气流体的影响，储集层处在一种酸性流体介质中，因此，储集层中的方解石和长石类弱碱性矿物易被溶蚀。因此，这类矿物的溶蚀程度可作为储集层的含油气丰度。尤其是方解石与原油的相互作用，对原油性质几乎无选择性，因而它能较客观地反映原油的充注信息，可用来研究油气充注和储集层的含油气丰度。准噶尔盆地陆西地区的结果表明，Fe和Mg的丰度与油气产层类型之间不存在相关联性，但Mn的丰度与油气产层类型之间却表现出了较好的线性关系。从干层—水层—油水同层—油层，Mn含量的平均值和最高值依次升高。从干层样品的最高值0.98%来看，MnO 含量1.0%也许可以作为判断油源流体影响与否的参考标准，而油层、油水同层和水层样品的MnO含量平均值一般要分别为高于2.5%、1.5%~2.0%、1.0%~1.5%（图2）。

随储集层含油气丰度变化，原油中的微量金属元素含量会相应升高或降低，进而通过烃-水-岩相互作用从原油转移到成岩方解石中，因而方解石中的元素丰

度也会升高或降低，这就是典型元素Mn的丰度与油气产层之间存在相关性的原因。此外若储集层含油气丰度存在差异，则其碳酸盐岩矿物中生物成因碳与非生物成因碳的来源与贡献会出现差异，其同位素，特别是碳同位素相应地会有所体现。当含油气丰度较高时，生物成因碳的比例相对升高，会造成碳同位素偏负，反之会偏高。在有机质成熟演化过程中，会有相当数量的有机酸和多种类型的气体产生，包括CO2和H2S等，这些气体排放到地层中后会改变地层水的组分和化学性质，使地层流体pH值降低而变为酸性，并对矿物产生溶蚀作用，影响到矿物组合特征。因此，储集层的矿物组合常与油气水层的类型有关。上述2种潜在的无机地化响应指标，值得一步深入研究。

3.3 天然气（凝析油）层识别

天然气（凝析油，密度小于0.80 g/cm3）层的识别是油气水层地球化学识别领域的一个难点。对于气层和凝析油层，如果没有液态烃类充注，则难以发生烃-水-矿物的有机—无机反应，同时岩心在取样后，烃类散失严重，因此在表1所列的各项指标中，通常表现出干层或水层的特征。如果有液态烃类的话，则在有机地化的识别中类似于油层，很难识别出气组分。在准噶尔盆地陆西地区，气层、气水层岩心的油气显示级别总体不高，多为荧光级，氯仿沥青A含量相对较低（<0.5%）。凝析油层岩心的油气显示级别都是荧光级，氯仿沥青A含量小于0.3%。因此，这给判识带来了不确定性。

作者试图通过同位素和生物标志物等地球化学手段来寻求新的识别指标。同位素和生物标志物等地球化学特征对油气性质的反应相对灵敏。根据已有研究结果，该区原油的碳同位素总体变化小于3‰，未有大的差异，所以，重点讨论生物标志物特征。经对比分析发现，三环萜烷的分布形态可用来较好的判识气层、凝析—轻质油层。以陆西地区浅层为例（图3），气层、轻质油层的三环萜烷C20、C21、C23主要呈下降型和山峰型分布，且C20丰度高于C23丰度；而油气层和重质油层则主要呈上升型和山峰型分布，并且这种山峰型的分布与气层和轻质油层的山峰型有所不同，即C20丰度低于C23丰度。因此，图3中可较好地将气层、轻质油层与油气层和重质油层区分开来。此外，对于气层，其典型特征是三环萜烷相对五环三萜烷丰度很高（两者主峰比值通常大于 2.0），这显著区别于其他类型油气层。

三环萜烷C20、C21、C23的相对丰度反映了有机质的生源组成特征。对于陆

西地区来说，山峰型和上升型的C20、C21、C23分布形式分别代表下乌尔禾组和风城组原油有机质特征。据此，气层和轻质油层中的原油可能主要来自于下乌尔禾组原油的贡献，而随油质变重，其中风城组原油的贡献逐渐增大。由此，C23相对C20的丰度逐渐升高。需要注意的是，由于样品数量所限，所以，这一研究结果是否在平面上和剖面上具有普遍意义，还有待进一步深入研究。

3.4 重质油层识别

对于多期成藏的，或遭次生改造的油层，荧光强，沥青A含量高，只能说明储集层含油，但测试不一定出油。遭生物降解、水洗或油气散失形成的稠油，因胶质沥青质含量较高，如果渗透率太低，没有天然气存在，测试一般不出油。具体到研究区相对较重的重质油层（密度大于0.87 g/cm3），通常表现出油层的特征，如镜下荧光具有一定的强度，孔隙中油也有一定的充满度，氯仿沥青A含量也较高（可达到2%），但实际测试却产水。在陆西地区，重质油层岩心油气显示级别以富含油—油浸级为主，氯仿沥青A含量最高值可达1.8%，这些都与一般油层相似，所以给准确判识也带来了不确定性。针对此，主要综合生标地化特征与显微荧光薄片观测，可以取得较好效果，若饱和烃气相色谱图出峰不完整，并且有25-降藿烷检出（图4），有机质的赋存形态以褐色荧光烃类为主，可说明油质较稠。在这种情况下，原油不易采出，常形成水层。

3.5 结论

（1）在常规油（中质）水层识别中，不同地区因成藏地球化学背景的差异，具体指标参数在应用时需注意差异性。建议在进行油气水层评价时，重点考虑6项特征：储集层有机质分布、氯仿沥青A含量、含油包裹体颗粒指数（GOI）、正构烷烃碳数分布特征、储集层方解石的Mn元素丰度和岩心的含油级别（表2）。（2）天然气（凝析油）的典型特征是C20、C21、C23三环萜烷呈下降型分布，三环萜烷丰度远高于五环三萜烷（两者主峰比值通常大于 2.0），而重质油层的

典型特征是存在25-降藿烷。

第四章存在问题与展望

(1)由于研究成果是在收集大量基础资料的基础上，利用概率统计原理进行研究分析，进而建立的解释标准和图版。所以，在现场应用中会有个别层与解释图版不符合现象。分析其原因，储层的非均质性和样品的代表性是影响解释符合率的主要因素。

(2)在使用地化参数直接评价法、图版法进行储层流体性质判识时，存在着一定的低测值油层及高测值水层。正是这些异常现象的存在，制约着地化资料解释符合率的提高。在利用地化资料进行储集层评价时要注意结合其它资料进行该类储层的解释评价。

(3)由于油田地化技术的应用开始较晚，应用范围有限，许多技术优势尚未进行研究开发(如利用地化资料进行水淹层评价、烃源岩分析等)。研究建立的解释图版还有待完善，解释精度还需提高。

(4)利用地化资料进行储层解释评价时，应综合利用已有的各项地质录井资料，认真分析对比，灵活运用，综合解释，才能达到较好的效果。