CN111289667B - 一种利用正构烷烃损失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损失率划分原油生物降解级别的方法，该方法为：采集原油样品进行柱层析并进行正构烷烃色谱分析，得到正构烷烃色谱图，用cordraw软件清绘，导入autoCAD软件，得到待处理色谱图，圈定待处理色谱图中鼓包与水平基线所限定的正构烷烃损失面积AL；读取待处理色谱图的正构烷烃包络线限定的残留正构烷烃面积AR；计算正构烷烃损失率Ls＝AL/(AL+AR)；汇总研究区的原油样品正构烷烃损失率，并依据原油降解级别及对应的Ls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
本发明属于稠油降解级别划分技术领域，具体涉及一种利用正构烷烃损失率划分原油生物降解级别的方法。
背景技术
据统计，埋深小于1800m的原油，往往会遭受不同程度的生物降解作用而稠化。判定一个地区原油的生物降解程度，不仅是分析油气成藏过程、估算伴生生物气资源量的基础，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，主要是根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方法可信性差，其结果仅限于油藏改造程度的定性分析，难以用于原油开采、生物气资源量估算等方面。原油中正构烷烃是微生物优先降解的化合物，对微生物降解的反映也最灵敏，该类化合物在遭受微生物不同程度的降解之后，会在色谱图上形成大小不同的“鼓包”(UCM鼓包)，该鼓包蕴含了正构烷烃损失量和残留量信息，利用该信息可以构造描述原油生物降解程度的定量参数。
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损失率划分原油生物降解级别的方法，该方法通过将饱和烃色谱图上的“UCM”鼓包转化为正构烷烃损失率参数，来定量描述原油的生物降解程度，实现降解级别的定量划分，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：一种利用正构烷烃损失率划分原油生物降解级别的方法，该方法为：
S1、原油饱和烃色谱图获取：从研究区域采集多个原油样品进行柱层析并进行正构烷烃色谱分析，得到饱和烃色谱图；
S2、正构烷烃损失面积的获取：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，圈定所述待处理色谱图中鼓包与水平基线所限定的面积，得到正构烷烃损失面积，记为AL；
S3、残留正构烷烃面积的获取：绘制S2中的所述待处理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，得到残留正构烷烃面积，记为AR；
S4、计算正构烷烃损失率：正构烷烃损失率为S2中得到的AL与AL和S3中得到的AR之和的比值，所述正构烷烃损失率记为LS，即Ls＝AL/(AL+AR)；
S5、汇总研究区的多个原油样品的正构烷烃损失率；
S6、确定原油生物降解级别划分方案：根据研究区的多个原油样品的正构烷烃损失率，依据原油降解级别及对应的Ls的分布范围，并确定原油样品的降解级别；
S7、不同降解级别原油的空间分布特征分析：利用S6中得到的原油降解级别，绘制研究区不同降解级别原油空间分布图。
优选地，S6中所述原油降解级别为10个等级，各等级对应Ls值的范围依次为Ls1～Ls10，依次为0≤Ls1＜0.1、0.1≤Ls2＜0.2、0.2≤Ls3＜0.3、0.3≤Ls4＜0.4、0.4≤Ls5＜0.5、0.5≤Ls6＜0.6、0.6≤Ls7＜0.7、0.7≤Ls8＜0.8、0.8≤Ls9＜0.9和0.9≤Ls10≤1.0，原油的降解级别越高，Ls越大。
本发明提取的研究区域采集的原油样品的饱和烃色谱图上包含所有仪器能够分离和区分的饱和烃，但是由于原油样品的成分有正构烷烃、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，并且原油成分中微生物优先降解的是正构烷烃，所以本发明采用原油中的正构烷烃的变化来表征原油降解程度，是一种有积极意义的，能够经得起检验的新思路和新方法。
本发明的研究对象为正构烷烃全谱段，消除了因微生物选择性降解而引起的正构烷烃降解不均所带来的误差，但在原油降解程度特别高时，会因部分正构烷烃完全缺失而使AL和AR难以确定，从而引起一定的判断误差，则本发明的生物降解级别划分方法中在划定的中-低降解的原油样品(≤5级，即Ls1～Ls5)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：
本发明根据以下原理：原油中正构烷烃是微生物优先降解的化合物，对微生物降解的反映也最灵敏，该类化合物在遭受微生物不同程度的降解之后，会在色谱图上形成大小不同的“鼓包”(UCM鼓包)，该鼓包蕴含了正构烷烃损失量和残留量信息，利用该信息可以构造描述原油生物降解程度的定量参数。本发明的操作步骤简单，易于掌握，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，分析的结果准确度较高，得到的结果参考价值大。
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为本发明实施例1中第一个原油样品的正构烷烃损失面积和残留正构烷烃面积分布图。
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LDW坳陷埋深小于2000m的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。
本实施例利用正构烷烃损失率划分LDW坳陷埋深小于2000m的原油生物降解级别的方法为：
S1、原油饱和烃色谱图获取：采集研究区域LDW坳陷的32个原油样品进行柱层析并进行正构烷烃色谱分析，得到32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色谱分析方法；
S2、正构烷烃损失面积的获取：将S1中得到的32个饱和烃色谱图分别用cordraw软件进行清绘，然后导入autoCAD软件，得到32个待处理色谱图，圈定待处理色谱图中鼓包(UCM)与水平基线所限定的面积，得到正构烷烃损失面积，记为AL；由于UCM的基线抬升与正构烷烃损失量成正比，所以鼓包(UCM)与水平基线所限定的面积大小可代表正构烷烃损失量；
如图1中a图为1号原油样品的鼓包(UCM)与水平基线所限定的面积AL，数值为1585400；
S3、残留正构烷烃面积的获取：绘制S2中得到的32个待处理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，得到残留正构烷烃面积，记为AR；该面积可视为残留正构烷烃量；
如图1中b图为1号样品的正构烷烃包络线限定的面积AR，数值为10119950；
S4、计算正构烷烃损失率：正构烷烃损失率为S2中得到同一原油样品的AL与AL和AR之和的比值，所述正构烷烃损失率记为LS，即Ls＝AL/(AL+AR)；经计算，分别得到32个原油样品的烃损失率LS；LS值分布在0～1.0之间，LS值越大说明正构烷烃损失约严重，代表原油降解程度越高；
S5、汇总研究区的32个原油样品的原油正构烷烃损失率LS，如表1所示；
表1 LDW坳陷原油正构烷烃损失率(Ls)分布表
S6、确定原油生物降解级别划分方案：根据研究区LDW坳陷的32个原油样品的正构烷烃损失率，依据原油降解级别定义为10个等级，各等级对应Ls值的范围依次为Ls1～Ls10，依次为0≤Ls1＜0.1、0.1≤Ls2＜0.2、0.2≤Ls3＜0.3、0.3≤Ls4＜0.4、0.4≤Ls5＜0.5、0.5≤Ls6＜0.6、0.6≤Ls7＜0.7、0.7≤Ls8＜0.8、0.8≤Ls9＜0.9和0.9≤Ls10≤1.0；对32个原油样品的原油降解级别及对应的Ls的分布范围进行划分，在表1中进行标注；
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23、1、3、52、2、8和15号原油样品。
本实施例中，由于获得的是正构烷烃损失率，因此AL和AR的数值大小并没有实际意义，但需在获得AL和AR时不能改变谱图大小，即在同一比例尺下进行。
从表1中划分的生物降解级别结果来看，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，正构烷烃损失越严重；反之则越低，正构烷烃越完整。
从表1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Z9-2构造上埋藏较浅的15、16号原油降解级别达到6-7级，而埋藏较深的13、14号原油降解级别为1级。
S7、不同降解级别原油的空间分布特征分析：利用S6中得到32个的原油降解级别，绘制LDW(辽东湾)坳陷区不同降解级别原油空间分布图。
利用原油降解级别划分结果和取样井坐标，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，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，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。根据原油降解级别的分布情况，若勘探正常或轻质原油，应以北部构造或深部层位为目标。
现有技术中吕琳于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，这一结论与本实施例利用正构烷烃损失率定量划分同一地区生物降解级别的结果基本一致。以上说明本发明利用正构烷烃残留率法，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。
值得注意的是，本发明的研究对象为正构烷烃全谱段，在原油降解程度特别高时(≥6级)，会因部分谱段正构烷烃完全缺失而使AL和AR难以确定，从而引起判断误差，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损失率划分原油生物降解级别的方法，其特征在于，该方法为：
S1、原油饱和烃色谱图获取：从研究区域采集多个原油样品进行柱层析并进行正构烷烃色谱分析，得到饱和烃色谱图；
S2、正构烷烃损失面积的获取：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，圈定所述待处理色谱图中鼓包与水平基线所限定的面积，得到正构烷烃损失面积，记为AL；
S3、残留正构烷烃面积的获取：绘制S2中的所述待处理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，得到残留正构烷烃面积，记为AR；
S4、计算正构烷烃损失率：正构烷烃损失率为S2中得到的AL与AL和S3中得到的AR之和的比值，所述正构烷烃损失率记为LS，即Ls＝AL/(AL+AR)；
S5、汇总研究区的多个原油样品的正构烷烃损失率；
S6、确定原油生物降解级别划分方案：根据研究区的多个原油样品的正构烷烃损失率，依据原油降解级别及对应的Ls的分布范围，并确定原油样品的降解级别；
S7、不同降解级别原油的空间分布特征分析：利用S6中得到的原油降解级别，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损失率划分原油生物降解级别的方法，其特征在于，S6中所述原油降解级别为10个等级，各等级对应Ls值的范围依次为Ls1～Ls10，Ls1～Ls10的取值范围依次为0≤Ls1＜0.1、0.1≤Ls2＜0.2、0.2≤Ls3＜0.3、0.3≤Ls4＜0.4、0.4≤Ls5＜0.5、0.5≤Ls6＜0.6、0.6≤Ls7＜0.7、0.7≤Ls8＜0.8、0.8≤Ls9＜0.9和0.9≤Ls10≤1.0。
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