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1、1前 言应用气相色谱分析技术可进行储层流体性质判别。在漫长的地质历史过程中、水中的氧和细菌与原油中部分烃发生菌解和氧化作用，从而形成一定量的色谱柱无法细分，但却能检测其总体含量的未分辨化合物。通常试油测试为含油水层或含水油层的储层未分辨化合物的含量要较试油测试产纯油的储层高出几倍。试油测试产纯水的储层烃的浓度低，多以溶解烃的形式存在，其谱图特征也很明显。因此我们可以根据谱图形态、未分辨化合物含量、碳数范围等特征定性描述储层产液性质。热解气相色谱工作原理:是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相
2、对各组份的吸附或溶解能力不同, 因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。YQZF-热解气相色谱录井仪2二、热解气相色谱录井参数的地质意义1、根据“岩石氯仿抽提物及原油饱和烃气相色 谱分析方法” （SY/T5120-1997）对饱和烃的组份分析方法，热解气相色谱分析热蒸发烃组份可提供以下地化参数：（1）色谱分析曲线；（2）碳数范围；（3）主峰碳数；（4）碳优势指数（CPI 值）；（ 5）奇偶优势 （OEP）值；（6）C 21-/C22+；（7）（C21+C22）/（C28+C29）；
3、（8）Pr/nC17；（9）Ph/nC18；（10）Pr/ Ph。这些地化参数无论是在石油地质勘探与开发，还是录井工作中对油气藏的评价，都具有非常重要的意义。 主峰碳数 即一组色谱峰中的质量分数最大的正构烷烃碳数。此值的大小表示岩样中有机质或油样中烃类的轻重、成熟度和演化程度的高低。数值小的烃类轻、成熟度和演化程度高。 碳数范围及分布曲线 前者指一组色谱峰的最低至最高碳数的容量峰，后者是反映这组容量峰的分布形态。通过这两个参数可以了解岩石有机质或油样中烃类的全貌，反映出其有机质丰度、母质类型和演化程度。烃类丰富、低碳烃含量高、无明3显奇偶优势者一般多为海相生油母质和演化程度高，反之亦为陆相生油
4、母质和演化程度低。若色谱峰分布曲线基本上是条直线，则说明无油气显示。 碳优势指数（CPI）和奇偶优势（OEP） 这两个参数的意义相同，表示方法有上述两种。都是说明一组色谱峰中，正烷烃奇数碳的质量分数与偶数碳的质量分数之比。因为生物体内的正烷烃中奇数碳高于偶数碳，存在着明显的奇偶优势，而有机质在演化过程中是大分子变成小分子，结构复杂的分子变成结构简单的分子，正烷烃奇数优势消失。所以奇偶优势值越接近于“ 1”， 则说明该样品的演化程度和成熟度越高，反之越低。 C21-/C22+ 即一组色谱峰中， C21 以前烃的质量分数总和与 C22 以后烃的质量分数总和之比。是碳数范围和分布曲线的具体描述，它是
5、一个有机质丰度、母质类型和演化程度的综合参数。 （C21+C22）/（C28+C29） 这是指一组色谱峰中 C21+C22烃的质量分数之和与 C28+C29烃的质量分数之和的比。此值高低是个有机质类型指标，因为海生生物有机质中的正烷烃检测结果以（C 21+C22）烃类为主，而陆源植物有机 质中的正烷烃则以（C28+C29）居多。所以其比值高是海相沉积的象征，而比 值低多为陆相沉积环境。 Pr/Ph 即姥鲛烷比植烷 姥鲛烷 (iC19) pristine 降姥鲛烷 (iC18) norpristane植 烷 (iC20) phytant4其比值在成岩和运移过程中比较稳定，所以是一个追踪运移的指标
6、。在海陆相成因问题上，一般认为陆相成因的有机质 Pr/Ph1，而海相成因的有机质则 Pr/Ph1 姥鲛烷优势 Pr/nC17、Ph/nC18 这是两个运移参数，因为埋藏在地层中的有机质，在运移过程中这些组份均按比例丢失，其比值保持不变。它们也是两个很好的成熟度指标，因为随着演化程度的加深，这两个比值均逐步变小。 异构烃/正构烃 是个很好的成熟度指标，因为生油母质的演化过程是个正构化、直链化的过程，所以随着演化程度的加深，此值逐渐变小。 正构烃/芳烃和杂原子化合物 这是两个判断生油母质类型的参数，同时也含有有关生油沉积环境的信息。芳烃和杂原子化合物多为陆源高等植物的木质素演化而来。 双取代苯/单
7、取代苯 这是一个很有地球化学意义的成熟度指标，它反映了生油母质的演化程度和分子结构的变化深度。此值越小，有机质的演化程度越深。 正构烃/烷基苯 烷基苯一般认为是陆源高等植物的木质素演化而来，也有部分是环状萜类脱氢演化生成，而演化深度的方向是有机质的正构化。因此它是一个具有母质类型和演化程度双重信息的地球化学参数。表 152、通 过对热 解烃分析，确定其化合物的组成，应用其丰富的信息和指纹特征来解释地质、地球化学的有关问题，为石油勘探服务的前景是非常广阔的。通过随钻分析不同类型油砂岩的热解色谱曲线，可以了解其组份中烃类的分布规律，确定不同类型油层（藏），以便更好地制定生产措施和合理开发油藏。 热
8、解烃色谱分析可以获得三大类组份：正构烷烃和正构烯烃、芳烃化合物和杂原子化合物。不同类型的油砂岩有其不同的特点。 1）正构烷烃和正构烯烃：它们在图谱上总是成对地出现，同碳数者烯烃在前，烷烃在后，很有规律。正常油砂岩含有较高的正构烷烃和较低的正构烯烃。而稠油砂岩正好相反，含有较低的正构烷烃和较高的正构烯烃。 2） 芳烃化合物：这类化合物主要是烷基苯，主要生源物是木质素（高等植物残体），也有部分是环状萜类脱氢氧化而成。在正常油砂岩中芳烃含量较低，以苯和单取代基苯占优势。而稠油砂岩含量较高，以多取代基苯占优势。 3）杂原子化合物：如噻吩、吡啶、酚类等。它们和芳烃一样，与高等植物木质素的结构单元有关。主
9、要包括硫、氮、氧三类化合物。正常油砂岩没有检出这类化合物，而稠油砂岩中则含有大量杂原子化合物。 三、热解气相色谱的地质应用1、鉴别真假油气显示在石油钻井过程中，为了预防钻井工程事故，获得较快进尺，在钻井液中加入的添加剂越来越多。这些添加剂大部分为有机物质，对岩屑和井壁取心造成污染，为正确判断油气层和评价油气带来了很大困难，因6此鉴别真假油气显示的工作非常重要。钻井液添加剂的来源主要有三个方面：钻井 过程中，由于膨胀性地层的缩径和疏松性地层的垮塌，常常造成卡钻事故，所以在钻井液中加入原油、柴油和有机解卡剂。一些特殊评价井， 为了最大限度的保护储层免遭污染，通常采用油基泥浆钻井，给录井工作带来了很
10、大的麻烦。由于 钻井工艺需要，在定向井、丛 式井及水平井的钻井过程中，常常使用有机添加剂和混油钻井液，这给储集层油气显示的识别及评价带来很大困难。应用热解气相色谱录井鉴别真假油气显示的原理是：任何有机物质都可以采用氢火焰离子化检测器检测，有机物质不同，组分出峰也不同，就象人的指纹一样。泥浆中加入的不同有机物添加剂，可分析不同的色谱峰。我们 可以把各种类型的添加剂都作出它们的色谱分析谱图，作为比较的标准谱图。假如某种有机添加剂与一种油气显示混合在一起时，分析出来的色谱图就有两者重叠峰的特点，将此重叠峰与各自的标准谱图比较，就很容易识别真假油气显示了。国内一些研究人员采用热解气相色谱分析方法曾对
11、27 种常见添加剂进行了实验分析，发现 15 种添加7剂对岩屑录井影响较大。因此，根据添加剂的指纹热解谱图，并利用热解气相色谱录井仪来分析岩样，可快速、有效的排除样品污染对录井工作者地质解释造成的干扰。各种添加剂和原油热蒸发烃图形对比样 品 主峰碳 碳数范围 峰形特征煤油 nC17 nC14-nC26柴油 nC23 nC13-nC29RH-4 nC19 nC13-nC25MRH-86D nC25 nC13-nC27图形呈陡山峰形，无奇偶优势，主峰碳不明显唯有 MRH-86D主峰碳呈强峰，nC 19后有邻苯二甲酸二丁脂中强峰。螺纹密封脂 nC27 nC15-nC34棕红色通用密封脂 nC18 n
12、C16-nC30HZN-102 nC17 nC10-nC35机油 nC25 nC12-nC32液压油 nC30 nC13-nC34图形呈慢坡鼓包山峰形，在山峰上长着高低不等的树木。棕红色通用密封脂、HZH-102 分别在坡底中坡中长着较高的树木。图形由无环异构芳烃组成，正烷烃峰极弱。氧化沥青 nC18 nC14-nC29磺化沥青 nC17 nC13-nC29解卡剂 SR-301 nC17 nC11-nC28图形呈馒头型，有如在馒头上又插上几根细铁丝表现在正构烃烷烃峰度低，其它化合物出现强峰。RH-3 nC15 nC-nC25PIPELAX-N nC16 nC-nC27峰形呈馒头型，奇偶优势不明
13、显，主峰碳分别为 nC15和 nC16。有机皂土 nC13 nC9-nC13 图形呈小鼓包型，鼓包底部出现正碳五个峰。2、判断储集层原油的性质储集层中的不同油气藏：天然气、凝析油、轻质原油、中质原油和重质原油（即稠油），这些油气藏是以烃类系统在地层中存在的状况来划分的，实际上，它们 之间均以过渡状态存在，无明显的界限。要想勘探、开发和利用好这些油气资源，必须清楚它们的化学组成、物理性质、地下储存状态和开发过程中的相态变化。油气组份综合评价仪均可以给出它们完整的组份谱图，根据它 们各自的特征谱图很容易鉴别各种油气藏的详细情况。天然气天然气是以甲烷为主的气态烃，甲烷含量一般在 60%以上，干气藏甲
14、烷含量高，有少量的 C2 以上的组份。湿气藏含有一定量的 C2-C5 组份，甲表 28烷含量偏低。凝析油凝析油就是轻质油藏和凝析气藏中产出的油，正构烷烃碳数分布窄，主要分布在 nC1-nC20，主峰碳 nC6-nC8。轻质 原油轻质原油组份峰主要特征是：轻质烃类丰富，正构烷烃碳数主要分布在 nC1-nC28，主峰碳 nC9-nC12。中质 原油中质原油组份峰主要特征是：族组份中饱和烃含量丰富，正构烷烃碳数主要分布在 nC1-nC32，主峰碳 nC15-nC25，C21-/C22+比轻质原油小。重质 原油（稠油）重质原油分为三种类型，I 类组份峰主要特征是：原油 轻重组份大多分为两段，异构烃和环
15、烷烃含量丰富；II 类组份峰主要特征是：异构烃和环烷烃含量较多；III 类组份峰主要特征是：胶质、沥青质含量特别高，链烷烃含9量特别少，有“ 地沥青”之称。3、判断储集层性质油水层的区分对于决策钻井、降低钻井成本都是非常重要的。采用热解气相色谱录井可以精确定位油水层。热解气相色谱录井判断储集层性质的理论依据是：储层在沉积及成岩过程中，孔隙体积中充满了原生水。水中含有一定量的氧气和各类细菌，地下水动力作用越强，氧的含量就越高，以氧赖以生存的细菌越发育，后期运移至储层中的烃类占据的只是部分有效孔隙的空间，另一部分有效孔隙体积和死孔隙体积之中，还是充满了原生水，这部分水与占据有效孔隙体积的油气接触。
16、在漫长的地质历史过程中，水中的氧和细菌就与烃类发生菌解和氧化作用，从而形成一定量的色谱柱无法细分但却能检测其总体含量的未分辨化合物。储层水动力作用越强，孔隙体积中水的含量越高，氧的含量也就越高，细 菌就越发育，氧化和菌解作用也相应地就越强，生成的未分辨化合物的含量要较试油测试产纯油的储层高出几倍。此外，试油测试产纯水的储层烃的浓度低，多以溶解烃的形式存在，其谱图特征也很明显。因此，我们可以根据谱图形态、未分辨化合物含量、碳数范围等特征定性描述储层。通过分析可以获得各种储层的组分峰图，它们都各自具有不同的特征，以及提供不同的地化参数，因此可以直观、准确地了解储层的情况。识别 油层此处所说的油层是指试油测试只产油而无其它流体产出的储层,这类储层的存在有两种可能,一种是单层储层均质性强，孔渗物性好，含油饱和度值高，含水 饱和度值低，多在束缚水范围内，故试油产纯油；
