一种判识下伏地层构造的含油气性的方法

摘要

本发明涉及油气勘探技术领域，公开了一种判识下伏构造的含油气性的方法，包括收集已知油气井样品中的轻烃，并通过气相色谱分析获得轻烃相关参数；做所述轻烃相关参数的频率分布图，筛选频率分布图中具有右偏斜或双峰特征的轻烃指标；将经过筛选的轻烃指标在过已知油气井和干井剖面上做折线图或在平面上做分级气泡图并进行比较；筛选出具相关性的轻烃内组成比值参数，所得轻烃内组成比值参数作为指标来判识未知下伏地层构造的含油气性。相对于现有的油气勘探技术，本发明所述方法具有勘探成本低、周期短、成功率高的优点，具有良好的工业应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，具体涉及一种判识下伏地层构造 的含油气性的方法。

背景技术

油气勘探是指为了识别勘探区域或探明油气储量而进行的地质 调查、地球物理勘探、钻探活动以及其他相关活动，是油气开采的第 一个关键环节，是油气开采工程的基础，其目的是为了寻找和查明油 气资源，利用各种勘探手段了解地下的地质状况，综合评价含油气远 景，确定油气聚集的有利地区，找到储油气的圈闭，并探明油气田面 积，搞清油气层情况和产出能力。

石油与天然气主要由烃类物质组成，地层原油中的烃类由正构烷 烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃等四部分组成。轻烃是原油的重要组成 部分，在原油中含量最高、组分最丰富、变化最大、最能反映储集层 流体、原油性质等的差异。

目前有关土壤或沉积物中轻烃的应用主要基于油气藏轻烃微渗 漏原理，即轻烃运移进入表层沉积物过程中，部分被粘土矿物吸附和 次生碳酸盐胶结物包裹，进而会在油气藏上方表层土壤或沉积物中形 成与下伏油气藏正相关关系的轻烃异常。并且认为油气藏轻烃微渗漏 过程中，轻烃运移的方向总体上是垂直的，因而轻烃异常的范围基本 对应于地下油气藏的油水/气水边界，形成“顶部异常”。但是，受区域 不整合面或活动断裂带等地质条件的影响，会发生轻烃侧向运移而出 现异常偏移现象。而且表层土壤或沉积物中轻烃含量通常会受到地表 特殊景观、吸附介质性质(化学成分和酸碱度)、地下非油气矿源以及 其他污染源的影响。这都使得在运用表层土壤或沉积物中轻烃绝对值 “圈定”与下伏油气藏相关的轻烃异常区时出现偏移或误差，产生假异 常区。

发明内容

本发明的目的是提供一种成功率高的判识下伏地层构造的含油 气性的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：收集已知油气井区和已知干井区样品中的轻烃，通过气 相色谱分析获得轻烃相关参数；做所述轻烃相关参数的频率分布图， 筛选频率分布图中具有右偏斜或双峰的特征的轻烃指标；

步骤2：将经过筛选的轻烃指标在过已知油气井和干井剖面上做 折线图或在平面上做分级气泡图并进行比较；筛选出与正演模型有相 关性的轻烃内组成比值参数，用该参数作为含油气性指标来判识未知 下伏地层构造的含油气性。

作为优选，步骤1所述样品为过已知油气井区和已知干井区均匀 采集测线或区域网格地表土壤或海底沉积物样品。更优选地，所述样 品的采集深度为20cm～100cm。

作为优选，步骤1所述轻烃包括酸解烃、热释烃、溶解烃、游离 烃和顶空间烃。

作为优选，所述步骤(2)中轻烃各内组成比值包括：SUM C₂～C₄、 C₁/C₂、C₁/C₃、C₁/C₄、C₁/∑(C₁-C₄)、C₂/C₃、C₂/C_2＝、C₁/(C₂+C₃)及 C₂/(C₃+C₄)。

本发明发现了一种用表层土壤或沉积物中轻烃组成特征(SUM  C₂～C₄、C₁/C₂、C₁/C₃、C₁/C₄、C₁/∑(C₁-C₄)、C₂/C₃、C₂/C_2＝、C₁/(C₂+C₃) 及C₂/(C₃+C₄)等)来判识下伏构造的含油气性的方法。本发明通过正 演模型，选取过已知油气井区和已知干井区的测线或区域，按照一定 间隔采集地表土壤或海底沉积物，在实验室解析并收集轻烃，通过色 谱分析获得轻烃相关数据(C₁～C₅)。对轻烃组成特征(绝对值及比 值)进行分析，做轻烃各指标(内组成比值)的频率分布图和各轻烃 指标与含油气构造的相关图。得到具有右偏斜或双峰特征的轻烃指标 频率分布图以及和下伏油气藏即含油气构造的边界或区域相关性极好 的各轻烃指标，可用该轻烃指标来判识未知区域的含油气性。

在本发明的具体实施方式中，所述方法主要包括四个步骤：

(1)样品采集：按照一定间距(根据目标区域大小，间隔 10m-20km不等)过已知油气井均匀采集测线或区域网格地表土壤或 海底沉积物样品或直接现场采集土壤中游离轻烃；

(2)实验分析：实验室用物理化学方法解析并收集样品中轻 烃，并通过气相色谱分析获得轻烃相关数据(C1～C5)；

(3)数据处理：做轻烃各内组成比值的频率分布图，筛选频 率分布图具有右偏斜或双峰特征的轻烃指标；

(4)参数的验证与确定：筛选出在测线或区域与已知油气井 (下伏构造边界)及干井极具相关性的轻烃内组成比值参数，则该参 数即可作为判识下伏地层构造含油气性指标；

相对于现有的油气勘探技术，本发明所述方法具有以下优点：

(1)勘探成本低；

(2)勘探周期短；

(3)成功率高。

术语与定义：

轻烃是石油和天然气的重要组成部分。一般认为，轻烃是沉积物 中的分散有机质在生物特别是微生物的化学降解、合成作用和热力降 解作用过程中形成的，或者是由煤、石油中重质有机组分热变形成的。 C1-C7往往是轻烃的重要组成部分，包括了近三十种单体烃类。

附图说明

图1为中国西部某地区地表土壤轻烃参数C₂/C₃+C₄频率直方图；

图2为中国西部某地区地表土壤轻烃参数C₂/C₃+C₄平面气泡图； 实心菱形、实心三角、空心菱形、星号以及圆形分别代表C₂/C₃+C₄值 由低到高递增，每个分级占总数据量的20％；

图3为中国某海域海底沉积物轻烃参数C₁/C₂在过已知油气井和 已知干井区测线上对比折线图；

具体实施方式

本发明公开了一种判识下伏地层构造的含油气性的方法，本领域 技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出 的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的， 它们都被视为包括在本发明。本发明的方法已经通过较佳实施例进行 了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文 所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明 技术。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结 合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：中国西部地区某区域地表土壤轻烃特征与下伏构造含油气 性关系

根据项目设计选取过已知油气井一百多平方公里区域，固定间距 网格采样共一千余站位。

(1)样品采集：专用纸袋包装后，用烘箱隔夜干燥并运回实验 室。

(2)实验分析(以土壤轻烃中的酸解吸附烃为例)：

酸解烃(acidolysis hydrocarbon)：自油气储层中迁移到地表疏松 层中的烃，即以自由气体存在于土壤矿物颗粒之间空隙中的气态烃(吸 附烃)和被土壤矿物表面吸附而固定下来的吸附烃(吸留烃)。酸解烃 的提取主要是通过酸萃取技术，从样品中可获取足够量的烃类气体， 辅以气相色谱等现代分析手段，有效地丰富了观测参数和评价指标， 提高了勘查效果。

酸解烃脱附的反应机理如下：

样品+2H⁺一个真空压/(40℃)ΣC_nH_2n+2+ΣC_nH_2n+CO₂+H₂O+2X⁺

气体+2OH^-————H₂O+CO₃^2-+ΣC_nH_2n+2+ΣC_nH_2n

利用排碱集气法计量所脱出的气体体积并将其保存在密封的密 封容器中备用

①使用器材及试剂：

器材：水浴锅、万用电炉、PA-9925真空泵、铁架台、带塞玻璃 反应瓶(250ml)、圆底烧瓶(5000ml)、量筒(500ml、100ml)、容量 瓶(500ml、1000ml)、蛇形回流冷凝管、玻璃珠、医用注射器(100ml)、 输液器、电子天平、一次性PE手套、封口膜、烧杯和玻璃棒、Agilent 7890A气相色谱仪(FID)、Agilent J&W PLOT色谱柱 (30m×0.25mm×0.5μm)、Agilent化学工作站、高纯氢气发生器、空 气发生器、三联气体净化器、精密净化交流稳压电源、1ml进样针和 酸解烃标准气体(C1～C5)。

试剂：KOH溶液(浓度30％)、盐酸溶液(V:V＝5:1)、饱和食盐 水和蒸馏水。

注：GB622-89化学试剂优级纯盐酸

GB/T2306-2008化学试剂分析纯氢氧化钾

②试剂制备：

盐酸溶液配制及纯化：取优级纯盐酸与蒸馏水按V:V＝1:5配制盐 酸溶液3000ml，充分搅拌后转入事先装入玻璃珠的5000ml圆底烧瓶 中。在盛有盐酸溶液的圆底烧瓶口接入蛇形冷凝管，通冷凝水并将圆 底烧瓶置于万用电炉上加热至沸腾后调整至最适宜温度，使保持溶液 沸腾状态煮沸6-7h。关闭电炉，待冷却后将溶液转入1000ml容量瓶 中保存待用。

碱液制备：使用蒸馏水和分析纯KOH配制浓度为30％的溶液冷 却待用。

③酸解脱气：

样品称量与分装：用电子天平称取50±0.5g经预处理(土壤样品 粗碎，去除草根和石子等杂物以保证样品的均质性)的样品(注：海 底沉积物须戴一次性PE手套取样，以防止样品交叉污染)，装入250ml 已编号的干燥玻璃反应瓶中，盖好橡胶塞并用封口膜密封后拧紧瓶盖。

反应瓶抽真空：将装有样品并密封的反应瓶接入PA-9925真空泵， 抽真空至接近-0.1MPa。

脱气装置搭建：向100ml注射器中装满V:V＝1:5的盐酸溶液并固 定于铁架台上，在实验记录表中记录酸液的初始量。在500ml玻璃瓶 中装入浓度为30％的KOH溶液，盖好瓶塞与瓶盖后用碱液排出其中 空气并将之倒置固定于铁架台上。接入500ml反应瓶收集废液，连接 其他气路管道。

酸解脱气：将装有样品并抽真空的反应瓶置于40℃恒温水浴中， 向反应瓶中缓缓注入盐酸溶液，同时缓慢摇动反应瓶，待反应瓶中压 力变大致使装有酸液的注射器有回弹现象时，关闭酸液控制阀，打开 并调节集气瓶阀门使得反应瓶中气体缓慢且匀速地进入装满碱液的集 气瓶中，持续震荡反应瓶使样品充分反应。

气体收集：待反应至震荡反应瓶无任何气体产生时，关闭酸液控 制阀与气体控制阀，停止实验。取下集气瓶并倒置，记录酸液使用量 与气体收集量(排出碱液量)。

④酸解烃气体加压纯化：

震荡集气瓶，使得气体中的酸性气体被充分吸收。使用50ml注 射器向倒置的集气瓶中边注入碱液边震荡，待集气瓶中的压力增大 至注射器出现回弹现象时停止注碱，倒置集气瓶待分析。

⑤轻烃色谱分析：

气路检查：检查氢气发生器电解液刻度，确认其在安全线之上。 打开各气源，确认各气体发生器正常运行，待气压稳定，氢气产生速 率显示为0时，用发泡剂检查载气流路、色谱柱各连接处，直到确定 不漏气为止。

色谱仪准备：色谱仪必须经检定合格方可使用。接通色谱仪和积 分仪(色谱工作站)电源，色谱条件设置(可根据酸解烃组分多少来 确定色谱条件)：a)注温：初始温度80℃，恒温6min，以5℃/min 升温速率升至110℃，恒温1min。b)气化室温度：150℃。c)检测 器温度：220℃。d)气体流速：载气(N₂)：30mL/min～50mL/min； 氢气：30mL/min～50mL/min；空气：250mL/min～30mL/min。确认检 测器点火成功，待仪器稳定(各气体流速及色谱基线等稳定)。根据色 谱工作站说明书，标准物质浓度和采用的定量方法制定数据记录表。

酸解烃气体测定：正式测定酸解烃气体之前，测定5～7次标准气 体，直到标准气体测定相对误差≦3％时，方可测定酸解烃气体。在测 定过程中要定期用标准气体检查仪器运行状态。用1ml进样针准确抽 取500μl±0.5μl气体，迅速注入气相色谱仪，启动仪器，绘制色谱图和 采集数据。待色谱峰完全出完，并按照设定注温程序高温“驱赶”重组 分后，进行定性和定量分析。

结果计算：

样品中组分含量的计算：

Xi＝(Csi×Ai)/Asi------------------------------------------(1)

其中：Xi——气样中酸解烃组分i的含量(保留两位小数)，ppm；

Csi——标准气体组分i的浓度，ppm；

Ai——气样中酸解烃组分i的峰面积，mV·s；

Asi——标准气体组分i的峰面积，mV·s。

(3)数据处理：

通过数据分析计算出轻烃各内组成参数，做各参数的频率分布图 并选出具有明显双峰特征的参数C₂/C₃+C₄(图1)，做该参数的分级平 面气泡图(图2)并与该地区正演油气井及空井进行对比，得出参数 C₂/C₃+C₄与正演井在平面上的分布吻合很好，尤其是在该区东部某层 位的岩性-地层圈闭上方C₂/C₃+C₄具有高异常特征。

因此，该地表土壤轻烃参数C₂/C₃+C₄即可单独用来判识下伏构造 含油气性质，特别适用于用来判识下伏含油或凝析油构造单元。

实施例2：中国某海域海底沉积物轻烃特征与下伏构造含油气性关系

根据项目设计选取过已知油气井长约248km的测线，固定间距均 匀采样共三十余站位。样品采集与实验分析操作与实施例1相同。

获得土壤轻烃数据后，通过数据分析计算出轻烃各内组成参数， 做各参数的频率分布图并选出具有明显双峰特征的参数C₁/C₂，该参 数与已知油气井和干井在测线上的对比折线图见图3，显示某海域一 测线土壤沉积物酸解烃内组成参数C1/C2值与正演井对应关系，结果 显示参数C₁/C₂与下伏构造边界有很好的对应关系。

因此，该轻烃参数C₁/C₂即可单独用来判识下伏构造含油气性质， 特别适用于判识下伏含干气构造单元。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领 域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出 若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。