CN109060928A - 定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置 - Google Patents

定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置 Download PDF

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朱如凯
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Abstract

本发明提供了定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法和装置。该方法包括采集致密储层岩心/露头样品，制作成薄片；使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次；对薄片进行氯仿抽提，分期粉碎；将碎末与浓磷酸反应，获得二氧化碳；提纯二氧化碳，进行同位素分析，得到13C18O16O值，结合经验公式计算碳酸盐岩胶结物形成温度；获取油气包裹体伴生盐水包裹体的均一化温度；结合盆地模拟确定热史曲线；将碳酸盐岩胶结物形成温度和盐水包裹体的均一化温度代表的油气充注标注在热史曲线上，确定碳酸盐岩胶结物形成和油气充注时序。本发明实施例的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置，能够定量、准确认识致密油气形成过程。

Description

定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置，尤其涉及一种定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置，属于石油勘探技术领域。
背景技术
近年来，非常规致密油气资源已成为国内外油气地质研究和油气勘探的焦点之一。致密油的研究集中在致密储层微米-纳米级孔喉刻画、微米-纳米级孔喉对物性的影响、致密油的形成条件、“甜点区”的优选、致密油的赋存状态以及可动量等领域。与常规储层相比，非常规致密储层的孔隙结构更为复杂且非均质性更强，储层研究更关注不同级别孔隙和孔隙结构、储层致密化过程、储层非均质性、成岩和成藏关系等领域。真正将致密油储层非均质性成因与成岩-油气充注时序结合起来却鲜有报导，特别是准确的确定钙质胶结物的形成时间是成岩作用研究的一大难题。深入研究致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序对认识致密油气形成过程具有重要的意义。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置，能够准确认识致密油气形成过程。
本发明的目的通过以下技术方案得以实现：
本发明提供一种定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，包括如下步骤：
步骤一，采集致密储层岩心/露头样品，制作成薄片；
步骤二，使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次；
步骤三，对薄片进行氯仿抽提，抽提结束后按照胶结物成岩期次分期粉碎，得到不同期次的碎末；
步骤四，将不同期次的碎末与浓磷酸反应，获得不同期次的碎末的反应产物二氧化碳；
步骤五，提纯二氧化碳，利用同位素质谱仪进行同位素分析，得到不同期次的碎末的13C18O16O值；
步骤六，根据步骤五得到的13C18O16O值和经验公式计算碳酸盐岩胶结物形成温度；
步骤七，获取油气包裹体伴生盐水包裹体的均一化温度；
步骤八，结合盆地模拟建立热史曲线；
步骤九，将步骤六获得的碳酸盐岩胶结物形成温度和步骤七获得的盐水包裹体的均一化温度(代表油气充注温度)标注在步骤八建立的热史曲线上，确定碳酸盐岩胶结物形成和油气充注时序。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，步骤一中，采集致密储层岩心/露头样品是要采集产油气段的储层样品。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，步骤二中，使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次是指根据胶结物颜色判断薄片上胶结物成岩期次。
所述使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次的依据为阴极发光颜色主要是反映胶结物中Mn2+和Fe2+的含量，而两者的含量与成岩环境的氧化还原程度有关，即氧化环境下胶结物不含Mn2+和Fe2+不发光；Mn2+含量较高，而Fe2+含量相对较低时，胶结物发橘黄色；Mn2+含量较低，而Fe2+含量相对较高时，胶结物发红色；Mn2+/Fe2+越低，颜色越暗。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，步骤三中，抽提的方式包括冷浸泡、超声提取和索式提取中的一种或几种的组合。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，抽提的方式为超声提取时，提取的时间为15-20min×3次。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，抽提的方式为索式提取时，提取的时间为3-5d。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，抽提的方式为领浸泡时，冷浸泡的时间为7-15d。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，分期粉碎是使用牙钻等工具进行粉碎至200目。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，步骤四中，浓磷酸的浓度为103％。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，不同期次的碎末与浓磷酸反应的反应温度是25℃，反应时间为16-24小时。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，步骤五中，提纯二氧化碳是指对二氧化碳依次使用冷阱、吸附阱、冷阱进行提纯；其中，冷阱使用无水乙醇与液氮混合冷液，温度为-85℃--90℃，吸附阱使用乙二醇与液氮混合冷液，温度为-16℃--14.5℃。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，无水乙醇与液氮混合冷液的混合比例可以根据需要进行调整，乙二醇与液氮混合冷液的混合比例可以根据需要进行调整。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，步骤六中，根据步骤五得到的13C18O16O值和经验公式计算胶结物形成温度，其方法参考汇编的图版，如图2。参考文件为：Kelson Julia R.,Katharine W.Huntingtoa,AndrewJ.Schauer.et al.Toward a universal carbonate clumped isotope calibration:Diverse synthesis and preparatory methods suggest a single temperaturerelationship.Geochimica et Cosmochimica Acta,2017,197:104-131
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，步骤七中，盐水包裹体为与油气包裹体伴生的同期包裹体，包裹体的形态不能不规则。
上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法中，优选的，步骤八中，结合盆地模拟确定热史曲线的步骤为结合使用Basinmod或者Petromod软件模拟盆地，结合区域地质和钻井资料确定热史。
上述的区域地质和钻井资料确定埋藏史和地温梯度。
本说明书还提供上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法所使用的装置，该装置包括：
样品制备装置，所述样品制备装置用于制备薄片和包裹体片；
同位素制备与测试装置，所述同位素制备与测试装置用于测定13C18O16O的同位素值；
包裹体测温装置，所述包裹体测温装置用于测定盐水包裹体的均一化温度；和，
盆地模拟装置，所述盆地模拟装置用于对研究对象开展热史演化恢复，模拟盆地确定热史曲线。
上述的装置中，优选的，所述样品制备装置包括半自动薄片切割机、剖光机、阴极发光显微镜、粉碎机和洗油机；
所述切割机和剖光机用于制备厚度在0.01-0.03mm之间的薄片；
所述阴极发光显微镜用于判定成岩期次；
所述粉碎机用于进行薄片的分期粉碎；
所述洗油机用于除去油气。
上述的装置中，优选的，所述同位素制备与测试装置包括依次连接的用于样品与浓磷酸反应的真空管路、第一冷阱、吸附阱和第二冷阱；所述同位素制备与测试装置还包括配备前处理装置的MAT253同位素质谱仪。
上述的装置中，优选的，所述包裹体测温装置为配置有激光拉曼光谱和冷热台的显微镜。
上述的装置中，优选的，所述盆地模拟装置为配置有Basinmod或者Petromod盆地模拟软件的电子设备。
本发明利用簇同位素质谱分析仪、流体包裹体均一温度测试、盆地模拟等油气领域的技术和方法，针对真实样品进行测定，准确性高、分辨率高。将簇同位素值和碳酸盐岩胶结物形成温度进行结合，对致密储层油气充注和胶结物形成时间进行确定。相比显微镜下成岩的直接观测法，具有定量准确等特点，测试方法更加准确。
本发明的突出效果为：
本发明的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置，能够定量、准确认识致密油气形成过程，能够针对不同地区、不同岩性和不同层系储层内的碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序进行判定。
附图说明
图1为本发明实施例的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的流程图；
图2是簇同位素(13C18O16O)与形成温度关系图；
图3是盐水包裹体均一化温度和盆地模拟热史图；
图4是本实施例的鄂尔多斯盆地长7致密油储层碳酸盐岩胶接物形成与油气充注时序结果图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例
本实施例提供一种定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，以获得鄂尔多斯盆地长7致密油储层不同地区致密砂岩储层碳酸盐岩胶接物形成与油气充注时序为例，其流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤一，采集致密储层岩心/露头样品，制作薄片。薄片厚度为0.01mm左右(可以加厚到0.03mm左右)。制作薄片时，要采集产油气段的储层样品。
步骤二，将完成步骤一的薄片，使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次。使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次主要是根据胶结物颜色判断薄片上胶结物成岩期。
步骤三，对薄片进行氯仿抽提，去掉油气等有机物质，按照成岩期次，分期粉碎，得到不同期次的碎末。
抽提的方式包括冷浸泡、超声提取和索式提取中的一种或几种的组合；在本实施例中三种提取方式均可行。抽提的方式为超声提取时，提取的时间为15min×3次。抽提的方式为索式提取时，提取的时间为5d。抽提的方式为领浸泡时，冷浸泡的时间为15d。分期粉碎使用牙钻等工具。
步骤四，将不同期次的碎末与浓磷酸反应，获得不同期次的碎末的反应产物二氧化碳。使用的磷酸浓度为103％，在真空条件下反应，反应使用水浴温度25℃，反应时间为16小时。
步骤五，提纯二氧化碳，利用同位素质谱仪分析同位素。提纯二氧化碳是指对二氧化碳依次使用冷阱、吸附阱、冷阱进行提纯；其中，冷阱使用无水乙醇与液氮混合冷液，温度为-85℃--90℃，吸附阱使用乙二醇与液氮混合冷液，温度为-16℃--14.5℃。
步骤六，根据13C18O16O值和经验公式计算胶结物形成温度。根据13C18O16O值和经验公式计算胶结物形成温度的结果如图2所示。
步骤七，获取油气包裹体伴生盐水包裹体均一化温度。盐水包裹体均一化温度必须是与油气包裹体伴生的同期包裹体，包裹体的形态不能不规则。
步骤八，结合盆地模拟确定热史曲线。盆地模拟使用Basinmod或者Petromod等软件开展工作，但是埋藏史和地温梯度需要区域地质和钻井资料结合确定。
盐水包裹体均一化温度和盆地模拟热史曲线结果如图3所示。
步骤九，将碳酸盐岩胶结物形成温度和盐水包裹体的均一化温度代表的油气充注标注在热史曲线上，确定碳酸盐岩胶结物形成和油气充注时序，如图4所示。
本实施例还提供上述的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法所使用的装置，该装置包括：
样品制备装置，所述样品制备装置用于制备薄片和包裹体片；所述样品制备装置包括半自动薄片切割机、剖光机、阴极发光显微镜、粉碎机和洗油机；所述切割机和剖光机用于制备厚度在0.01-0.03mm之间的薄片；所述阴极发光显微镜用于判定成岩期次；所述粉碎机用于进行薄片的分期粉碎；所述洗油机用于除去油气。
同位素制备与测试装置，所述同位素制备与测试装置用于测定13C18O16O的同位素值；所述同位素制备与测试装置包括依次连接的用于样品与浓磷酸反应的真空管路、第一冷阱、吸附阱和第二冷阱；所述同位素制备与测试装置还包括配备前处理装置的MAT253同位素质谱仪。
包裹体测温装置，所述包裹体测温装置用于测定盐水包裹体的均一化温度；所述包裹体测温装置为配置有激光拉曼光谱和冷热台的显微镜。和，
盆地模拟装置，所述盆地模拟装置用于对研究对象开展热史演化恢复，模拟盆地确定热史曲线；所述盆地模拟装置为配置有Basinmod或者Petromod盆地模拟软件的电子设备。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本说明书时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
由上可见，本发明实施例的定量判定致密储层碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法与装置，能够定量、准确认识致密油气形成过程，能够针对不同地区、不同岩性和不同层系储层内的碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序进行判定。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书。对于本领域技术人员来说，本说明书可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，包括如下步骤：
步骤一，采集致密储层岩心/露头样品，制作成薄片；
步骤二，使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次；
步骤三，对的薄片进行氯仿抽提，抽提结束后按照胶结物成岩期次分期粉碎，得到不同期次的碎末；
步骤四，将不同期次的碎末与浓磷酸反应，获得不同期次的碎末的反应产物二氧化碳；
步骤五，提纯二氧化碳，利用同位素质谱仪进行同位素分析，得到不同期次的碎末的13C18O16O值；
步骤六，根据步骤五得到的13C18O16O值和经验公式计算碳酸盐岩胶结物形成温度；
步骤七，获取油气包裹体伴生盐水包裹体的均一化温度；
步骤八，结合盆地模拟建立热史曲线；
步骤九，将碳酸盐岩胶结物形成温度和盐水包裹体的均一化温度标注在热史曲线上，确定碳酸盐岩胶结物形成和油气充注时序。
2.根据权利要求1所述的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，其特征在于：步骤二中，使用阴极发光判断薄片上胶结物成岩期次是指根据胶结物颜色判断薄片上胶结物成岩期次。
3.根据权利要求1所述的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，其特征在于：步骤三中，抽提的方式包括冷浸泡、超声提取和索式提取中的一种或几种的组合；
优选的，步骤三中，分期粉碎是将抽提结束后的薄片按照胶结物成岩期次粉碎至200目；
优选的，抽提的方式为超声提取时，提取的时间为15-20min×3次；
优选的，抽提的方式为索式提取时，提取的时间为3-5d；
优选的，抽提的方式为领浸泡时，冷浸泡的时间为7-15d。
4.根据权利要求1所述的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，其特征在于：步骤四中，浓磷酸的浓度为103％；优选的，不同期次的碎末碎末与浓磷酸反应的反应温度是25℃，反应时间为16-24小时。
5.根据权利要求1所述的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，其特征在于：步骤五中，提纯二氧化碳是指对二氧化碳依次使用冷阱、吸附阱、冷阱进行提纯；其中，冷阱使用无水乙醇与液氮混合冷液，温度为-85℃--90℃，吸附阱使用乙二醇与液氮混合冷液，温度为-16℃--14.5℃。
6.根据权利要求1所述的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法，其特征在于：步骤八中，结合盆地模拟确定热史曲线的步骤为结合使用Basinmod或者Petromod软件模拟盆地，结合区域地质和钻井资料确定热史。
7.权利要求1-6任一项所述的定量判定碳酸盐岩胶结物形成与油气充注时序的方法所使用的装置，该装置包括：
样品制备装置，所述样品制备装置用于制备薄片和包裹体片；
同位素制备与测试装置，所述同位素制备与测试装置用于测定13C18O16O的同位素值；
包裹体测温装置，所述包裹体测温装置用于测定盐水包裹体的均一化温度；和，
盆地模拟装置，所述盆地模拟装置用于对研究对象开展热史演化恢复，模拟盆地确定热史曲线。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述样品制备装置包括半自动薄片切割机、剖光机、阴极发光显微镜、粉碎机和洗油机；
所述切割机和剖光机用于制备厚度在0.01-0.03mm之间的薄片；
所述阴极发光显微镜用于判定成岩期次；
所述粉碎机用于进行薄片的分期粉碎；
所述洗油机用于除去油气。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述同位素制备与测试装置包括依次连接的用于样品与浓磷酸反应的真空管路、第一冷阱、吸附阱和第二冷阱；所述同位素制备与测试装置还包括配备前处理装置的MAT253同位素质谱仪。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述包裹体测温装置为配置有激光拉曼光谱和冷热台的显微镜；
优选的，所述盆地模拟装置为配置有Basinmod或者Petromod盆地模拟软件的电子设备。
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