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1、吐哈录井工程公司2010年度科技成果水淹层评价技术应用研究吐哈录井工程公司三分公司二0一0年十二月水淹层评价技术应用研究 项目负责：陈永胜项目完成：陈永胜项目编写：肖人锋审 核： 吐哈录井工程公司三分公司二0一0年十二月目 录前言一、水淹层评价技术原理及方法二、温西区块水淹层评价成果三、结论及建议前 言水淹层评价技术在吐哈油田区块已进行三年多的研究应用，主要通过轻烃分析资料对储层水淹层评价。轻烃采用油藏地球化学的基本理论，应用和建立有机地球化学的分析方法，对储层含油含水性评估。我们已对轻烃水淹层评价基础理论、分析方法和参数应用进行了一些列的研究，已完善了分析技术，建立了评价方法，先后完成了几十
2、口井的应用试验和试油验证，取得了令人满意的效果，水淹层评价技术将慢慢向油田开发推广应用。为油田开发油层水洗、水淹程度提供了一种速度快、费用低、结果准确的技术手段。水淹层评价技术中轻烃参数由于油气的成因类型、遭受的热演化程度及次生演化强度不同而千变万化，但其基本变化规律不会改变。在同一区块、同一层位的油气可以简单认为其遭受的热演化程度和次生演化强度是相同的，而不同区块的水淹层轻烃评价参数将有所差异，前面我们主要是对丘陵区块的生产井进行了系统的研究。为扩大水淹层评价技术应用范围，今年水淹层评价技术应用研究主要选择在开采井次多的温西区块，通过分析，摸清温西区块储层水淹特征，建立起温西区块水淹层评价基
3、础理论。一、轻烃评价技术原理及方法1、轻烃分析技术原理轻烃分析技术采用顶空分析法，是将气相色谱分离分析方法与样品的预处理相结合的一种简便、快速的分析技术。将钻井过程中返到地面的岩心、岩屑或井壁取心样品装在一个密闭容器中（500ml），加热到一定温度（ 70左右 ）， 样品中的轻烃组分经过压力和温度的变化使其脱附和挥发，瓶内的易挥发组分逐渐与样品瓶顶部空间气体之间达成气液平衡状态，抽取顶部气体注入到色谱仪的进样器中，通过气相色谱法测定密封样品瓶中上方的气体成分的组成和含量，来反映油气藏的性质和特征。 样品进样分析流程图 公司目前拥有海城石油化工仪器厂生产的QTZF-II轻烃组分分析仪2台套，20
4、09年还引进安捷伦7890A色谱分析仪一台套，仪器性能稳定、精确度高，通过长期运行验证，能够满足轻烃录井要求（见附件4 轻烃分析设备）。2、轻烃评价技术原理 典型中性石油的馏分和化合物组成的关系“轻烃”泛指原油中的汽油馏分，轻烃组分分析仪的分析结果可得到C9以前各单体烃的浓度和相对百分含量。轻烃在正常原油中约占1/4- 1/3。轻烃的组成包含有正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃，他们以一定的比例关系存在。轻烃是石油和天然气的重要组成部分，在原油中含量最高，组分最丰富，组分个数达到103个左右，它的生成、运移、聚集和破坏既相似于石油但又往往具有许多独特特征，受地层的温度，压力、流水等物理化学作用
5、变化很敏感。因其包含的地化信息不容忽视而日益受到重视。原油轻烃化合物的含量和分布不仅取决于原油的成因类型，更大程度上取决于其遭受的热演化程度及次生演化强度。在同一区块、相邻层位的油气可以简单认为其遭受的热演化程度和次生演化强度是相同的，其轻烃参数差异和储层性质相关。原油中的轻烃由正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃四部分组成。利用轻烃组分的沸点、溶解度、化学稳定性这些基本的物理化学性质，找出不同环境或不同储层性质条件下这些轻烃参数的变化规律是用轻烃参数判别储层性质的基础和研究方法。2.1 烷烃的物理性质及其与储层性质的关系 烷烃可分为正构和异构烷烃。正构烷烃的沸点随分子量的增加而增高；异构烷烃的侧
6、链越多，沸点越低。烷烃相对于芳烃，在水中的溶解度低，当温度为50时，C5C6的溶解度在30mg/l左右。烷烃相对于环烷烃除C6C7的环烷烃在多组分共溶时出现异常外，其溶解度比环烷烃要低几倍。同碳数正构烷烃与异构烷烃相比，异构烷烃比正构 烷烃的溶解度要高一点。对于多组分的混合溶液来讲，烷烃的溶解度不会高于几十mg/l。烷烃中化学稳定性较差的是带季碳原子（DM）的异构烷烃，在长期的油水共存状态下，此参数与环烷烃的比值会显著降低。2.2 环烷烃的物理性质及其与储层性质的关系 环烷烃在石油成分中分布非常广泛，通常占石油烃类的大部分。轻烃中环烷烃含量一般高于正构烷烃，在C9以前可以检出和定性的有30余个
7、，其主要组成为环戊烷、环己烷和具有不同取代基的正、反环戊烷和环己烷。环烷烃化学性质较为稳定，其在水中的溶解度远较芳烃低。当温度为50时，环戊烷在纯水中的溶解度约为150mg/l，甲基环戊烷和环己烷约50mg/l。随着分子量的升高环烷烃溶解度迅速减小，如甲基环戊烷与苯相比，其溶解度要低20多倍。但是在芳烃、烷烃、环烷烃共溶于水时，并不遵循单一物质的溶解度高低顺序。同碳数单组分在水中的溶解度顺序为：芳烃环烷烃异构烷烃正构烷烃。但在多组分共溶时，此顺序发生了变化为：芳烃异构烷烃正构烷烃环烷烃。这种异常情况仅局限于含六个及七个碳的环烷烃。环烷烃的物理常数见表2-1。 环烷烃的物理常数 表2-1名称比重
8、（20）熔点（）沸点（）环丙烷0.720(-97)-127.6-32.9环丁烷0.703(0)-8012环戊烷0.745-9349.3甲基环戊烷0.779-142.472环己烷0.7696.580.8甲基环己烷0.81-126.5100.8环庚烷0.836-12118环辛烷11.51482.3 芳烃的物理性质及其与储层性质的关系轻烃分析只能检出C8以前的芳香烃，包括苯、甲苯、乙基苯、间二甲苯、邻二甲苯、对二甲苯共六个组分，其中苯、甲苯在原油中的含量基本稳定在0.2、0.6左右。单环芳烃由于含有共轭键，化学性质稳定，且具有微弱的极性。根据相似相溶原理，芳烃在水中的溶解度最高。在50时，苯在水中的
9、溶解度为2000mg/l，甲苯为400mg/l，并随着温度升高，其溶解度增加，芳烃溶解度随烷基侧链的长度与数量增长而降低。实际上，当各类烃类共同溶解时，烃类在混合物中的溶解度大大低于其单独的溶解度，相对易于溶解的芳烃极其强烈地压抑了其它烃类的溶解度，同时也降低了其本身的溶解度。在油层中，芳烃的相对百分含量基本稳定在某一值。油水同层由于油水长时间共存，油中的芳烃大大降低。对于注水开发油层，由于水洗作用，芳烃易溶于水而使其在油中的含量迅速降低。故利用芳烃的相对百分含量可以较为准确地判别储层性质和水淹程度。名称溶解度（g/106g）名称溶解度（g/106g）名称溶解度（g/106g）甲烷24.42-
10、甲基戊烷13.8甲基环戊烷42.6乙烷60.42,2-二甲基丁烷18.4甲基环己烷4丙烷62.4正庚烷2.93苯1780正丁烷61.42,4-二甲基戊烷3.62甲苯538异丁烷48.9正辛烷0.66邻二甲苯175正戊烷38.52,2,4-三甲基戊烷2.44乙苯159异戊烷47.8环戊烷150异丙苯53正己烷9.5环己烷55 轻烃在水中的溶解度 表2-2综合分析，芳香烃在水中的溶解度最高。在油气层中，芳香烃的相对百分含量基本稳定在某一值，油水同层中芳香烃大大降低，水层更低。环烷烃化学性质最稳定，溶解度低，受次生演化的影响较小。烷烃在水中的溶解度小，易溶解于重质烃。正构烷烃较稳定，但易发生生物降解
11、。异构烷烃热稳定性较差，受热时易产生侧链断裂。带季碳的异构烷烃最不稳定，C-C键易断裂，其抗微生物降解能力略高于正构烷烃，但明显低于环烷烃和芳香烃（见表2-2、表2-3）。 轻烃的物理化学性质对比表 表2-3烃类型稳定性溶解度正构烷烃较稳定，易发生生物降解不溶于水，易溶于重质烃，较异构烷烃容易降解异构烷烃较不稳定，支碳链容易发生断裂不溶于水，易溶于重质烃环烷烃稳定难溶于水，易溶于重质烃芳香烃不容易被氧化，易发生取代反应，抗生物降解能力强易溶于水2.4 水洗作用对原油轻烃中C6、C7的影响岩心水驱油实验证明，水洗使苯的损失最大，甲基环戊烷与正己烷损失相近，甲基环戊烷损失稍大。随着含水率上升，轻烃
12、C6组分含量减少的顺序是：苯 甲基戊烷 正己烷 环己烷。同系物间随着含水增加，异构烷烃易减少，降低速率为2MC5 3MC5 nC6H14，甲基环戊烷 环己烷轻烃，C6组分随综合含水率的变化速率，随着含水率上升，轻烃C7组分含量减少的顺序是：2MC6 23DM5 3MC6 c13DMCYC5t13DMCYC5 nC7H16MCYC6 甲苯。甲苯对水洗最敏感，水对甲苯有富集作用。 轻烃组分对水洗敏感，在水洗作用下减少速率最快，同碳数轻烃其下降速率为：芳烃 异构烷烃 正构烷烃 带支链的环烷烃 环烷烃。苯和甲苯在水洗过程中最先消失，水洗对甲苯的富集作用明显。轻烃技术正是利用这一机理，通过分析轻烃中的正
13、构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃的浓度、沸点、在水中的溶解度、化学稳定性等物理化学性质的差异，找出不同储层性质条件下这些参数的变化规律，是使用轻烃参数判别储层及其水淹程度的理论依据和评价方法。3、轻烃评价的具体实施步骤、录井前的资料收集，根据地质设计，大概知道那些显示层段，有利于取好样品，保证显示段数据的充足。、完成全井段轻烃录井后，对现场的深度、钻时、岩性资料；完井电测资料，主要参考伽玛、自然电位、电阻率等曲线资料进行深度校正，对层位进行轻烃数据归位；完成轻烃图谱及数据原始资料整理。、对分析谱图进行宏观浏览，观察浓度及绝对值的变化，大致确定油、气、水的性质，一般水层nC5CYC6之间的峰比较低
14、或缺失，而后面又出现比较高的峰；油层在nC5CYC6之间的峰比较全；气层在这一段及其后的峰均缺失或很低。、在排除污染的情况下：出峰个数50肯定具有含油油性、制作轻烃参数棒状图，参考棒图进行综合评价，注意苯、甲苯、等水敏组份的变化；稳定、不稳定组份的变化。棒状图参数种类多，可以通过某区块那些参数比较适合优选。一般的参数有总烃苯甲苯（积分值）、苯/CYC6甲苯/MCYC6、正构烷烃百分含量异构烷烃百分含量环烷烃百分含量芳香烃百分含量等。、完井报告的编写：它是总结轻烃录井工作的一个基础报告，格式要力求统一，尽量标准化。地质概况； 工作量统计，说明本井的样品数量及记录数据的情况；评价指标及解释结论；结论和建议。二、温西区块水淹层评价成果2010年以前，我们已对温西进行了
