CN111272936B - 一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法，该方法为：样品抽提后色谱分析，得饱和烃色谱图，选择基线“低平‑上扬”处nCk与前后两个正构烷烃的谱段范围nCi‑nCj，将nCi和nCj对应的保留时间Ti和Tj间的色谱图谱段为参数提取范围，圈定参数提取范围内的饱和烃色谱图的正构烷烃包络线、漂移基线与水平基线所限定的面积，得正构烷烃残留面积和降解损失面积，计算正构烷烃残留率，给定原油降解级别及对应的残留率的分布范围，绘制研究区不同降解级别原油空间分布图。本发明方法步骤简单，相对于复杂系列化合物的质谱分析来讲，正构烷烃色谱分析具有周期短、成本低、精度高的优点，为定量划分原油生物降解级别提供了简单快捷的方法。
Description
技术领域
本发明属于原油降解级别划分技术领域，具体涉及一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法。
背景技术
埋藏较浅(<1800m)的原油易遭受微生物降解而稠化，导致其开采难度大、可动用程度低。判定一个地区原油的生物降解程度，不仅是分析油性分布规律、揭示油气成藏过程的基础，还是制定原油开采方案、实现原油高效开采的基础。目前原油生物降解程度的划分，主要是依据不同生物标志化合物系列的抗降解能力，通过测定各系列生物标志化合物的含量变化来完成。该方法需要对原油中的系列生物标志化合物进行质谱分析，具有周期长、成本高的缺点。不仅如此，由于生物降解前原油的生物标志化合物组成难以确定，导致以生标相对含量变化为基础的降解级别划分结果可信性差。原油中正构烷烃是微生物优先降解的化合物，对微生物降解作用的反映最为灵敏，且能够在饱和烃色谱图上表现出来，即引起色谱图基线“漂移”(抬升)而形成“UCM”鼓包。“UCM”鼓包面积大小与原油降解程度成正比，而其上正构烷烃峰面积则与残留正构烷烃的相应。因此，“UCM”鼓包面积与其上正构烷烃峰面积之比，则蕴含了蕴含了正构烷烃降解程度的信息，利用该信息可以构造描述原油生物降解程度的定量参数，解决原油生物降解级别的定量划分问题。为此，可以设计一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法，该方法步骤简单，相对于复杂系列化合物的质谱分析来讲，正构烷烃色谱分析具有周期短、成本低、精度高的优点，为定量划分原油生物降解级别提供了简单快捷的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法，该方法为：
S1、采集研究区多个原油样品或含油储集岩样品，抽提后进行正构烷烃色谱分析，得到多个样品的饱和烃色谱图；
S2、利用S1得到的饱和烃色谱图，根据UCM鼓包的分布情况，在UCM鼓包分布范围内，选择基线“低平-上扬”处nCk与前、后各两个正构烷烃的谱段范围nCi-nCj作为研究对象，并将nCi和nCj对应的饱和烃色谱图中保留时间Ti和Tj之间的谱段作为参数提取范围；所述nCk、nCi和nCj分别为碳数为k、i和j的正构烷烃，且i＝k-2，j＝k+2；该谱段易于识别，能够反映生物降解程度，又保证计算误差最小；
S3、获取正构烷烃残留面积：将S1中得到的每个样品的饱和烃色谱图用cordraw软件进行清绘，然后导入autoCAD软件，得到多个样品的待处理色谱图，同一样品的待处理色谱图中绘制S2中所述参数提取范围内的饱和烃色谱图的正构烷烃包络线，读取所述正构烷烃包络线限定的面积，得到正构烷烃残留面积，记为ARi-j；
S4、正构烷烃降解损失面积的获取：圈定S3中所述待处理色谱图中参数提取范围内的漂移基线与水平基线所限定的面积，得到正构烷烃降解损失面积，记为ALi-j；
S5、计算正构烷烃残留率：正构烷烃残留率为S3中得到的正构烷烃残留面积与正构烷烃残留面积和S4中得到正构烷烃降解损失面积之和的比值，所述正构烷烃残留率记为Rci-j，即Rci-j＝ARi-j/(ARi-j+ALi-j)；
S6、汇总研究区的多个样品的原油正构烷烃残留率；
S7、确定原油生物降解级别划分：根据研究区的原油正构烷烃残留率，依据原油降解级别及对应的Rci-j的分布范围，并确定多个样品的降解级别；
S8、不同降解级别原油的空间分布特征分析：利用S7中得到的多个样品的原油降解级别，绘制研究区不同降解级别原油空间分布图。
优选地，S7中所述原油降解级别为10个等级，各等级对应Rci-j值的范围依次为Rci-j1-Rci-j10，依次为0.9＜Rci-j1≤1.0、0.8＜Rci-j2≤0.9、0.7＜Rci-j3≤0.8、0.6＜Rci-j4≤0.7、0.5＜Rci-j5≤0.6、0.4＜Rci-j6≤0.5、0.3＜Rci-j7≤0.4、0.2＜Rci-j8≤0.3、0.1＜Rci-j9≤0.2和0≤Rci-j10≤0.1，即原油降解级别越高，对应的Rci-j值越低。
本发明中由于原油样品或者含油储集岩样品中的成分有正构烷烃、异构和环烷烃，主要成分是正构烷烃，异构和环烷烃含量很少，基本上可以忽略不计，并且微生物优先降解的是正构烷烃，所以采用原油中的正构烷烃的变化来表征原油降解程度，是具有实际积极意义的，结果也是准确的。
本发明应用的对象为部分遭受降解的正构烷烃(nCi-nCj)，能够减少因原油样品本身低碳数或高碳数正构烷烃缺失，以及高降解级别部分正构烷烃完全缺失引起的误差，则本发明的生物降解级别划分方法在划分高降解的原油样品或者含油储集岩样品(降级级别≥6，即Rci-j5-Rci-j10的样品)的生物降解级别的准确性更高。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明步骤简单，相对于复杂系列化合物的质谱分析来讲，正构烷烃色谱分析具有周期短、成本低、精度高的优点，尤其利用样品的饱和烃色谱图圈出正构烷烃残留面积和正构烷烃降解损失面积，从而依据上述两个参数计算出正构烷烃残留率，根据原油降解级别越高，对应的正构烷烃残留率数值越低为划分生物降解级别判断提供数据支撑，为定量划分原油生物降解级别提供了简单快捷的方法，通过本发明结合油藏埋深、构造背景等，分析原油差异降解的原因，为原油成藏过程、成藏机理分析提供依据，为勘探目标优选和开发方案制定提供参考。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明中样品LDW-28的正构烷烃残留面积和正构烷烃降解损失面积分布图。
图2为本发明实施例1中1级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图3为本发明实施例1中2级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图4为本发明实施例1中3级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图5为本发明实施例1中4级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图6为本发明实施例1中5级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图7为本发明实施例1中6级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图8为本发明实施例1中7级生物降解原油的饱和烃色谱图。
图9为本发明实施例1中不同降解级别原油分布图。
具体实施方式
实施例1
LDW(辽东湾)坳陷是中国东部重要的油气富集盆地，已发现数亿吨的油气储量，其中埋深小于2000m的原油均存在不同程度的稠化，引起稠化的原因主要是生物降解作用。
本实施例的利用正构烷烃残留率划分LDW(辽东湾)坳陷区原油生物降解级别的方法，该方法为：
S1、采集LDW坳陷的30个原油样品，抽提后进行正构烷烃色谱分析，得到30个饱和烃色谱图；色谱分析方法为SYT5120-1997岩石氯仿抽提物及原油中饱和烃气相色谱分析方法；所述30个原油样品覆盖了该坳陷主要油田和含油构造；
S2、利用S1得到的饱和烃色谱图，根据UCM鼓包的分布情况，在UCM鼓包分布范围内，选择基线“低平-上扬”处nCk与前、后各两个正构烷烃的谱段范围nCi-nCj作为研究对象，并将nCi和nCj对应的饱和烃色谱图中保留时间Ti和Tj之间的谱段作为参数提取范围；所述nCk、nCi和nCj分别为碳数为k、i和j的正构烷烃，且i＝k-2，j＝k+2；该谱段易于识别，能够反映原油中生物降解程度，又保证计算误差最小；根据LDW坳陷原油UCM特征，基线“低平-上扬”处为nC25，则nCi和nCj分别为碳数为23和27的正构烷烃nC23和nC27，即研究谱段范围为nC23-nC27；
S3、获取正构烷烃残留面积：将S1中得到的饱和烃色谱图用cordraw软件进行清绘，然后导入autoCAD软件，得到待处理色谱图，绘制S2中所述参数提取范围内的饱和烃色谱图的正构烷烃包络线，读取所述正构烷烃包络线限定的面积，得到正构烷烃残留面积，记为AR23-27；
S4、正构烷烃降解损失面积的获取：圈定S3中所述待处理色谱图中参数提取范围内的漂移基线与水平基线所限定的面积，得到正构烷烃降解损失面积，记为AL23-27；
S5、计算正构烷烃残留率：正构烷烃残留率为S3中得到的正构烷烃残留面积与正构烷烃残留面积和S4中得到正构烷烃降解损失面积之和的比值，所述正构烷烃残留率记为Rci-j，即Rc23-27＝AR23-27/(AR23-27+AL23-27)；由于获得的是正构烷烃残留率是通过AR23-27和AL23-27的数值大小计算得来并没有实际意义，但需在获得AR23-27和AL23-27时不能改变谱图大小，即在同一比例尺下进行；
图1为样品LDW-28的正构烷烃残留面积和正构烷烃降解损失面积分布图，正构烷烃残留面积AR23-27为1888250，正构烷烃降解损失面积AL23-27为225350，则正构烷烃残留率Rc23-27为0.8934；
S6、汇总LDW坳陷的30个原油样品的正构烷烃残留率；
S7、确定原油生物降解级别划分方案：根据研究区的原油正构烷烃残留率，依据原油降解级别及对应的Rci-j的分布范围；所述原油降解级别为10个等级，各等级对应残留率值的范围依次为Rc23-271-Rc23-2710，依次为0.9＜Rc23-271≤1.0、0.8＜Rc23-272≤0.9、0.7＜Rc23-273≤0.8、0.6＜Rc23-274≤0.7、0.5＜Rc23-275≤0.6、0.4＜Rc23-276≤0.5、0.3＜Rc23-277≤0.4、0.2＜Rc23-278≤0.3、0.1＜Rc23-279≤0.2和0≤Rc23-2710≤0.1；
LDW坳陷原油nC23-nC27残留率和原油生物降解级别如表1所示：
表1 LDW坳陷原油nC23-nC27残留率(Rc23-27)
| 样品 | 深度(m) | 层位 | 构造位置 | AR<sub>23-27</sub> | AL<sub>23-27</sub> | Rc<sub>23-27</sub> | 降解级别 |
| LDW-01 | 2912.4 | E<sub>3S1</sub> | X1-1 | 3016700 | 135050 | 0.9572 | 1 |
| LDW-02 | 3029.75 | E<sub>3S2</sub> | X1-1 | 2378850 | 99500 | 0.9599 | 1 |
| LDW-03 | 3386.75 | E<sub>2S3l</sub> | X1-1 | 2793200 | 81100 | 0.9718 | 1 |
| LDW-04 | 2518.25 | E<sub>3</sub>d<sub>3</sub> | X1-1 | 3864200 | 118700 | 0.9702 | 1 |
| LDW-05 | 1483 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>u</sup> | X1-1 | 1001950 | 644100 | 0.6087 | 4 |
| LDW-06 | 1886.5 | E<sub>3</sub>s<sub>2</sub> | X1-1E | 758900 | 321700 | 0.7023 | 3 |
| LDW-07 | 1562.5 | E<sub>2</sub>s<sub>3</sub><sup>u</sup> | Z32-4 | 3800300 | 94850 | 0.9756 | 1 |
| LDW-08 | 2480 | E<sub>3</sub>d<sub>3</sub> | Z9-2 | 253036500 | 12040100 | 0.9546 | 1 |
| LDW-09 | 1232 | N<sub>1</sub>g | D16-1 | 295950 | 635400 | 0.3178 | 7 |
| LDW-10 | 1779.5 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | D16-1 | 289500 | 626150 | 0.3162 | 7 |
| LDW-11 | 2027.5 | Ed | D21-2 | 1555950 | 945050 | 0.6221 | 4 |
| LDW-12 | 2579 | E<sub>2</sub>s<sub>3m</sub> | D21-2 | 3645600 | 652100 | 0.8483 | 2 |
| LDW-13 | 1218 | Nm | D21-2 | 516050 | 769700 | 0.4014 | 6 |
| LDW-14 | 2363 | E<sub>3</sub>d<sub>3</sub> | D22-1 | 1139450 | 182450 | 0.8620 | 2 |
| LDW-15 | 2514.5 | E<sub>2</sub>s<sub>3m</sub> | D22-1 | 1255400 | 145000 | 0.8965 | 2 |
| LDW-16 | 3024.5 | E<sub>2</sub>s<sub>3m</sub> | D22-1 | 1327250 | 91500 | 0.9355 | 1 |
| LDW-17 | 2463 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>u</sup> | D27-2S | 1174400 | 39000 | 0.9679 | 1 |
| LDW-18 | 2932 | E<sub>3</sub>s<sub>2</sub> | D28-1 | 2586300 | 53700 | 0.9797 | 1 |
| LDW-19 | 1657.75 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | D4-2 | 1433750 | 273350 | 0.8399 | 2 |
| LDW-20 | 1680 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | D4-2 | 1342500 | 276850 | 0.8290 | 2 |
| LDW-21 | 1681.5 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | D5-2 | 2198000 | 1557600 | 0.5853 | 5 |
| LDW-22 | 2229.5 | Ed3 | D6-2 | 5002900 | 198000 | 0.9619 | 1 |
| LDW-23 | 2317 | Ed3 | D6-2 | 4919250 | 177950 | 0.9651 | 1 |
| LDW-24 | 1434.5 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 460850 | 703000 | 0.3960 | 7 |
| LDW-25 | 1380.25 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 618050 | 592750 | 0.5104 | 5 |
| LDW-26 | 1530 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 723450 | 635800 | 0.5322 | 5 |
| LDW-27 | 1389 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 419250 | 553950 | 0.4308 | 6 |
| LDW-28 | 1524 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 1888250 | 225350 | 0.8934 | 2 |
| LDW-29 | 1432 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 960300 | 132350 | 0.8789 | 2 |
| LDW-30 | 1466.42 | E<sub>3</sub>d<sub>2</sub><sup>L</sup> | Z36-1 | 666450 | 608150 | 0.5229 | 5 |
图2-8是依次为第1-7级生物降解原油的饱和烃色谱图，分别对应第LDW-03、LDW-28、LDW-06、LDW-11、LDW-30、LDW-27和LDW-24号样品；
从划分的结果来看，LDW坳陷目前发现的原油，生物降解级别分布在1-7级之间，级别越高则降解程度越高，正构烷烃残留率越低；级别越低则降解程度越低，正构烷烃越完整；
从表1还可以看出，不同构造降解级别存在差异，如D36-1构造原油降解级别多分布在3级以上，X1-1构造原油降解级别基本为1级(未-微降解)，同一个构造带不同深度的原油，降解级别也不相同，如X1-1构造上，也存在4级降解原油(LDW-05)；
S8、不同降解级别原油的空间分布特征分析：利用S7中得到的原油降解级别分析结果和和取样井坐标，可以绘制研究区原油降解级别等值线图，也可以将代表不同降解级别的符号投到原油所在构造位置，绘制研究区不同降解级别原油空间分布图，从而直观显示研究区不同降解级别原油分布，为成藏分析及勘探、开发方案制定提供依据。
LDW坳陷不同降解级别原油分布如图9所示，总体而言，中南部(D36-1构造以南)原油降解级别较高，Z25-1及其以北原油降解级别较低。分析认为，LDW坳陷原油降解级别主要受埋深控制，显示了次生降解的特征。
现有技术中吕琳在2015年利用质谱法获得的甾、萜烷的分布情况，对LDW坳陷局部构造的原油降解情况进行过定性分析，并得到Z36-1构造原油降解程度较强烈，Z9-2构造原油降解轻微的结论(吕琳.辽东湾旅大5-2北构造稠油形成机理与油源研究(D)，中国石油大学，2015)。根据已有的判定标准，Z36-1构造原油降解级别应为5-7级，Z9-2构造原油降解级别为0-1级，这一结论与本次利用正构烷烃nC23-27残留率定量划分生物降解级别的结果基本一致。利用正构烷烃残留率，可以定量确定每一个原油样品的降解级别，判定结果比质谱法更精准，在成藏分析和油气勘查中的指导作用更强。
本发明提取参数的对象是部分正构烷烃谱段，能够减少因原油样品本身低碳数或高碳数正构烷烃缺失，以及高降解级别部分正构烷烃完全缺失引起的误差，则本实施例的生物降解级别划分方法在划分高降解的原油样品或者含油储集岩样品(降级级别≥6，即Rci-j5-Rci-j10的样品)的生物降解级别的准确性更高，也正因为提取参数范围的局限性，可能会导致对低降解级别原油的判定出现误差，但这种误差在±1级，不会影响降解机理和成藏过程分析。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (2)
1.一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法，其特征在于，该方法为：
S1、采集研究区多个原油样品或含油储集岩样品，抽提后进行正构烷烃色谱分析，得到多个样品的饱和烃色谱图；
S2、利用S1得到的饱和烃色谱图，根据UCM鼓包的分布情况，在UCM鼓包分布范围内，选择基线“低平-上扬”处nCk与前、后各两个正构烷烃的谱段范围nCi-nCj作为研究对象，并将nCi和nCj对应的饱和烃色谱图中保留时间Ti和Tj之间的谱段作为参数提取范围；所述nCk、nCi和nCj分别为碳数为k、i和j的正构烷烃，且i＝k-2，j＝k+2；
S3、获取正构烷烃残留面积：将S1中得到的每个样品的饱和烃色谱图用cordraw软件进行清绘，然后导入autoCAD软件，得到多个样品的待处理色谱图，同一样品的待处理色谱图中绘制S2中所述参数提取范围内的饱和烃色谱图的正构烷烃包络线，读取所述正构烷烃包络线限定的面积，得到正构烷烃残留面积，记为ARi-j；
S4、正构烷烃降解损失面积的获取：圈定S3中所述待处理色谱图中参数提取范围内的漂移基线与水平基线所限定的面积，得到正构烷烃降解损失面积，记为ALi-j；
S5、计算正构烷烃残留率：正构烷烃残留率为S3中得到的正构烷烃残留面积与正构烷烃残留面积和S4中得到正构烷烃降解损失面积之和的比值，所述正构烷烃残留率记为Rci-j，即Rci-j＝ARi-j/(ARi-j+ALi-j)；
S6、汇总研究区的多个样品的原油正构烷烃残留率；
S7、确定原油生物降解级别划分方案：根据研究区的原油正构烷烃残留率，依据原油降解级别及对应的Rci-j的分布范围，并确定多个样品的降解级别；
S8、不同降解级别原油的空间分布特征分析：利用S7中得到的多个样品的原油降解级别，绘制研究区不同降解级别原油空间分布图。
2.根据权利要求1所述的一种利用正构烷烃残留率划分原油生物降解级别的方法，其特征在于，S7中所述原油降解级别为10个等级，各等级对应Rci-j值的范围依次为Rci-j1-Rci-j10，依次为0.9＜Rci-j1≤1.0、0.8＜Rci-j2≤0.9、0.7＜Rci-j3≤0.8、0.6＜Rci-j4≤0.7、0.5＜Rci-j5≤0.6、0.4＜Rci-j6≤0.5、0.3＜Rci-j7≤0.4、0.2＜Rci-j8≤0.3、0.1＜Rci-j9≤0.2和0≤Rci-j10≤0.1。
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