原油色譜指紋技術在李安溝門井區分層產能監測中的應用

趙晨云,齊 會 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) (核工業二O三研究所，陜西 咸陽 712000)

原油色譜指紋技術在李安溝門井區分層產能監測中的應用

趙晨云,齊 會 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) (核工業二O三研究所，陜西 咸陽 712000)

對李安溝門井區長4+5、長61生產層位20個原油樣品進行了高分辨率原油全烴色譜分析，利用原油色譜指紋技術對所得分析結果進行處理，建立了指紋參數數據庫及其計算分層產能貢獻的數學模型。通過試驗配方與色譜指紋計算結果的比較，認為試驗分析技術和計算方法是可行的，可用于李安溝門井區油藏流體的動態監測。

原油色譜指紋；分層產能；監測

在陜北油田開發過程中，為了節約成本，通常采用多層射孔合層開采。目前通常采用生產測井(產液剖面測試)、分層測試或示蹤劑跟蹤等方法確定合采油井分層產能。上述方法的缺點是費用高、周期長，有時還需在關井停產條件下進行，并且對流速低或發生竄層的油井不適用，作業過程中還容易傷害油層。原油色譜指紋技術是根據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能貢獻[1]，與傳統方法相比較，該技術具有費用低、周期短、可靠性高和無需關井停產等優點。下面，筆者對原油色譜指紋技術在李安溝門井區分層產能監測中的應用進行闡述。

1 基本原理

色譜指紋是指原油中通過色譜或色質分離的特征化合物(一般為全油色譜圖上的支鏈烷烴、環構烷烴和部分芳香烴)。原油的指紋特征受源巖類型、成熟度、油氣運移與成藏過程、儲層非均質性、水環境以及次生變化(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、儲集層在垂向上的非均質性，使不同階段的原油性質發生微小變化，而這些微小變化可采用原油高分辨分析技術區分開來。因此，根據單層原油的指紋差異及混合原油的指紋變化特征，配合室內不同比例的原油配方試驗，建立計算模型，可求得分層產能的貢獻大小[2]。由于色譜分析進樣時，每次分析的進樣量不可能完全相同，因而為了消除因進樣量不同和儀器波動引起誤差，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)比值來計算分層產能貢獻。

2 油田狀況及采樣井情況

李安溝門井區位于吳起縣西部廟溝鄉境內，距吳起縣城約25km，交通便利。井區構造位于鄂爾多斯盆地中部，陜北斜坡西部。該井區主力油組儲集巖為中-細粒及細粒長石類砂巖，分選中-中好，孔隙-接觸型膠結。長4+5油層組、長6油層組砂巖方解石膠結物含量高(最高達28%)。粒間孔發育，但綠泥石和解石充填嚴重，個別存在次巖孔和溶蝕孔。主要油組儲層物性特征具有如下特征：①該區油層物性好壞與儲集層的喉道半徑大小相關。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儲層非均質性明顯。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，側緣較差。

李安溝門井區合采油井的生產層位主要為長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。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原油指紋峰高數據庫的建立

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

3.2指紋參數數據庫的建立

在李安溝門井區長4+5油層組和長61油層各取10個樣品。指紋參數數據庫建立時，采用由點到面逐步擴展的辦法。首先在該井區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數據庫。從篩選結果看，李安溝門井區長4+5油層組和長61油層同層非均質性較強。所以造成對整個井區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數據庫的建立

1)特征指紋的篩選 對ZH-04和ZH-11樣品組特征指紋進行篩選，比較兩者指紋峰高比參數后可以看出，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的指紋參數基本上都呈由高到低或低到高的規律性變化，其數值大都介于ZH-04和ZH-11指紋參數之間，呈較明顯的線性特征。所以，將這6個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的指紋參數基本上都呈由高到低或低到高的規律性變化，其數值大都介于ZH-03和ZH-20指紋參數之間，呈較明顯的線性特征。所以，將這9個指紋對作為該組的特征指紋。

2)計算模型的建立 根據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學求解方法，使實際原油配方比例與指紋計算值達到最佳擬合，即實際配方與指紋計算的誤差達到最小，確定分層產量計算模型。研究表明，試驗配方原油指紋比值的線性回歸相關系數在0.826～0.903之間，指紋計算值與實際配方較為符合，因此單層原油混合后的指紋變化規律可用線性關系來描述。

假設某油井有m(m>2)個油層合采，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)個油層的產能貢獻(以百分數%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，用相應的軟件即可求得分層產能貢獻的大小。

3.4試驗配方與色譜指紋計算結果的比較

表2 實際配方比例與指紋計算值的比較

原油混合后進行色譜分析，首先找出指紋比值相差較大的指紋對，并進一步篩選出特征指紋，通過相關軟件計算各自的混合比例，并與實際配方進行比較，發現指紋計算值與實際配方比例的最大誤差為10%，其他7個混合油樣均不超過8%(見表2)，結果與文獻[1,4]的試驗數據相近，說明試驗分析技術和計算方法是可行的，原油色譜指紋技術可用于李安溝門井區油藏流體的動態監測。

4 結 論

1)原油全烴色譜分析技術可將原油的細微差別區分開來，李安溝門井區20-43-1和20-40-9井2個地段原油色譜指紋差異明顯，不同比例的原油試驗配方與指紋的計算誤差一般小于8%，說明原油色譜指紋技術可用于混采油井的分層產能貢獻計算。

2)小層劃分結果、儲層的物性特征及色譜指紋的變化特征顯示，李安溝門井區長4+5油層組和長61油層非均質性較強，需將油藏分區建立分層產能的計算模型。

[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.石油與天然氣運移[M].北京:石油工工業出版社,1994.

[3]SY/T5779-2008，石油和沉積有機質烴類氣相色譜分析方法[S].

[4]陳世加,黃第藩.用儲層巖石抽提物的飽和烴色譜指紋識別油氣層[J].沉積學報,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