CN115436533A - 基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油地质勘探领域,具体涉及一种基于全二维气相色谱‑飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法。所述方法包括以下步骤:采集目标区域多个地点来源于同一套烃源岩的原油样品;采用全二维气相色谱‑飞行时间质谱对原油样品进行分析,确定不同类型化合物相对含量;根据不同类型化合物相对含量,构建运移方向示踪参数,求取不同样品的参数值;通过相关性分析,筛选运移示踪参数;根据运移示踪参数的变化规律,判断石油运移方向。本发明方法步骤简单,适用于各类油藏,提高了石油运移方向判识的准确性,可有效指导油气勘探。

Description

基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向 的方法
技术领域
本发明属于石油地质勘探领域,具体涉及一种基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法。
背景技术
地下的油藏是烃源岩中有机质经历热演化作用形成石油,然后经过运移过程在圈闭中聚集的结果。石油运移方向的确定可以用来追踪石油运移的路径,寻找石油聚集的位置,利于发现新的油田,在油气勘探中具有重要意义。利用地球化学手段确定石油运移方向是油气勘探过程中的主要途径,石油在输导层中运移会留下痕迹,运移会使石油的物理性质、化学组成等地球化学特征发生变化,不同分子量、不同分子极性、不同立体化学结构的化合物在通过运载层的过程中,遭受吸附的能力不同,运移过程中吸附能力强的化合物含量会随着运移距离的增加而减少。传统的运移方向示踪指标包括原油物性、族组成、生物标志物、含氮化合物等,实际应用过程中,这些指标存在一定的局限性,原油物性和族组成属于原油宏观特征,用来判断运移方向精确性受限,而生物标志物和含氮化合物等属于原油微观特征,对于含量较低的原油不太适用,且其分析过程样品前处理程序较为复杂。
中国发明专利CN105987946B公开了一项石油运移方向的示踪方法,包括如下步骤:1)采集来源于同一烃源岩的同源油的至少两份石油样品;2)样品分析,进行傅立叶变换离子回旋共振质谱分析;3)数据处理,提取出N1S1类化合物的碳数、丰度及DBE结构信息,得到DBE=14、DBE=15、DBE=17三类N1S1化合物的丰度强度;4)确定石油运移方向:根据DBE=14、DBE=15、DBE=17三类N1S1化合物的丰度强度,分别计算三类化合物的丰度强度百分比,然后将三类化合物的丰度百分比进行做图分析,DBE=15类N1S1化合物丰度百分比增加方向即是石油运移方向。该方法需要对样品进行多步处理,且适用范围较窄。
中国发明专利申请CN108798658A公开了一种石油运移参数的确定方法,该方法包括:通过气井获取生油层压力、储层压力、油藏地层水密度、油藏原油密度以及储层岩心样品;根据储层岩心样品,确定油藏润湿角、油藏水油表面张力及储层孔喉半径;根据油藏润湿角、油藏水油表面张力及储层孔喉半径,确定储层毛细管压力;根据生油层压力、储层压力、油藏地层水密度、油藏原油密度与储层毛细管压力,确定石油的运移方向与运移距离。该方法步骤较为复杂。
因此,目前亟需一种简单、易于操作且准确性高的确定石油运移方向的方法。
发明内容
针对现有方法在石油运移方向中存在的问题,本发明提供一种基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法,本发明方法利用全二维气相色谱分析技术,可以准确确定样品中正构烷烃、异构烷烃、单环芳烃、多环芳烃等组分的相对含量,根据不同类型化合物相对含量特征的变化可以追索石油运移方向,提高了石油运移方向判识的准确性,克服了现有技术的不足。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供一种基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法,其包括以下步骤:
采集目标区域多个地点来源于同一套烃源岩的原油样品;
采用全二维气相色谱-飞行时间质谱对原油样品进行分析,确定不同类型化合物相对含量;
根据不同类型化合物相对含量,构建运移方向示踪参数,求取不同样品的参数值;
通过相关性分析,筛选运移示踪参数;
根据运移示踪参数的变化规律,判断石油运移方向。
进一步地,确定正构烷烃、异构烷烃、单环烷烃、多环烷烃、单环芳烃、多环芳烃、杂原子化合物的分布特征及其相对含量。
进一步地,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱对原油样品进行分析,
二维气相色谱分析条件为:进样方式选择分流模式;载气流量为1mL/min~2mL/min;汽化室温度为280℃~310℃;一维柱箱开始温度30℃~60℃,终止温度为300℃~320℃,保持40min~60min;二维柱箱温度比一维柱箱高5℃~10℃;调制器温度比一维柱箱高15℃~40℃;程序升温速率不超过4℃/min;调制器周期为4s~10s;气相色谱-质谱接口温度:280℃~310℃;飞行时间质谱分析条件为:离化方式选择电子轰击(EI);电子能量为-70eV;离子源温度为200℃~250℃;扫描质量范围在40u~600u之间;采集速率不小于100张谱图每秒。
更进一步地,所述多环芳烃包括双环芳烃和三环芳烃。
进一步地,构建运移方向示踪参数包括正构烷烃与异构烷烃相对含量的比值、单环烷烃与多环烷烃相对含量的比值、单环芳烃与双环芳烃相对含量的比值、单环芳烃与三环芳烃相对含量的比值、单环芳烃与总芳烃相对含量的比值。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
本发明方法利用全二维气相色谱-飞行时间质谱分析技术具有高分辨率的特性,可以实现复杂样品中不同类型化合物含量的准确确定,并且不需要复杂的前处理程序。
本发明方法根据不同类型化合物相对含量,构建运移方向示踪参数;通过不同示踪参数的相关性分析,筛选有效的运移方向示踪参数;根据筛选的运移方向示踪参数的空间变化特征,确定石油运移方向。本发明方法步骤简单,适用于各类油藏,提高了石油运移方向判识的准确性,可有效指导油气勘探。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1所述基于全二维全二维气相色谱-飞行时间质谱确定石油运移方向的方法的具体实施流程图;
图2为本发明实施例1所述原油样品全二维气相色谱-飞行时间质谱二维点阵图;
图3为本发明实施例1所述石油运移方向参数有效性分析图
图4为采用实施例1所述方法所得典型地区石油运移方向图;
图5为传统石油运移方向判识流程图。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示,基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法,包括以下步骤:
步骤1:采集某一研究区域多个地点来源于同一套烃源岩的原油样品。
步骤2:原油样品直接进样,利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪对样品进行分析,得到不同类型化合物分布特征和相对含量,图3为某一原油样品全二维气相色谱-飞行时间质谱二维点阵图,展示了不同类型化合物的分布特征,表1展示了本实例中10个原油样品中不同类型化合物的相对含量。
其中二维气相色谱分析条件为:进样方式选择分流模式;载气流量为1mL/min~2mL/min;汽化室温度为280℃~310℃;一维柱箱开始温度30℃~60℃,终止温度为300℃~320℃,保持40min~60min;二维柱箱温度比一维柱箱高5℃~10℃;调制器温度比一维柱箱高15℃~40℃;程序升温速率不超过4℃/min;调制器周期为4s~10s;气相色谱-质谱接口温度:280℃~310℃。飞行时间质谱分析条件为:离化方式选择电子轰击(EI);电子能量为-70eV;离子源温度为200℃~250℃;扫描质量范围在40u~600u之间;采集速率不小于100张谱图每秒。
表1原油样品不同类型化合物的相对含量
Figure BDA0003096603020000051
Figure BDA0003096603020000061
步骤3:根据表1中展示的通过全二维气相色谱-飞行时间质谱仪确定的10个样品不同类型化合物的相对含量,通过相对含量比值,构建运移示踪参数,包括正构烷烃/异构烷烃、单环烷烃/多环烷烃、单环烷烃/总环烷烃、单环芳烃/双环芳烃、单环芳烃/三环芳烃、单环芳烃/总芳烃、双环芳烃/总芳烃,表2展示了本实例中10个原油样品计算所得的运移示踪参数值;
表2原油样品不同运移示踪参数值
样品编号 A B C D E F G
DY1 4.34 5.88 0.85 1.84 5.42 0.55 0.30
DY2 1.59 9.16 0.90 2.73 12.50 0.68 0.25
DY3 0.40 6.98 0.87 2.01 6.20 0.59 0.29
DY4 0.73 10.26 0.91 2.68 14.72 0.69 0.26
DY5 0.92 10.88 0.92 2.89 16.95 0.70 0.24
DY6 0.90 8.45 0.89 2.82 15.44 0.70 0.25
DY7 0.74 10.04 0.91 2.60 15.05 0.68 0.26
DY8 0.72 8.33 0.89 2.17 12.05 0.64 0.30
DY9 0.67 9.19 0.90 2.45 13.58 0.66 0.27
DY10 0.43 9.56 0.91 2.23 8.97 0.63 0.28
注:A=正构烷烃/异构烷烃;B=单环烷烃/多环烷烃;C=单环烷烃/总环烷烃;D=单环芳烃/双环芳烃;E=单环芳烃/三环芳烃;F=单环芳烃/总芳烃;G=双环芳烃/总芳烃。
步骤4:对步骤3中确定的各个参数的相关性进行分析,确定各运移参数的有效性,图4展示了各参数的相关性图件,其中(a)与(c)显示相关性参数较差,(b)相关性相对较好,(e)、(f)和(g)中各个参数的相关性很好。由于各参数除主要受到运移分馏作用的影响外,还受到诸如成熟度等因素的影响,且各参数受到的影响程度有差异,因此如果参数之间相关性较好,则表明其对于油气运移方向的示踪效果好,因此在本实例中确定单环烷烃/多环烷烃、单环芳烃/双环芳烃、单环芳烃/三环芳烃、单环芳烃/总芳烃、双环芳烃/总芳烃为油气运移方向示踪参数;
步骤5:根据步骤4中确定的运移方向示踪参数,将不同原油样品的示踪参数投影在平面图上。根据不同类型化合物在输导层中运移通过能力的差异,随着运移距离的增加,单环烷烃/多环烷烃、单环芳烃/双环芳烃、单环芳烃/三环芳烃、单环芳烃/总芳烃逐渐增加,而双环芳烃/总芳烃逐渐降低。基于以上原理,通过不同样品各参数在平面图上的总体变化规律,判断石油的运移方向,结果如图5所示。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于全二维气相色谱-飞行时间质谱分析确定石油运移方向的方法,其特征在于,包括以下步骤:
采集目标区域多个地点来源于同一套烃源岩的原油样品;
采用全二维气相色谱-飞行时间质谱对原油样品进行分析,确定不同类型化合物相对含量;
根据不同类型化合物相对含量,构建运移方向示踪参数,求取不同样品的参数值;
通过相关性分析,筛选运移示踪参数;
根据运移示踪参数的变化规律,判断石油运移方向。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,确定正构烷烃、异构烷烃、单环烷烃、多环烷烃、单环芳烃、多环芳烃、杂原子化合物的分布特征及其相对含量。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,采用全二维气相色谱-飞行时间质谱对原油样品进行分析,二维气相色谱分析条件为:进样方式选择分流模式;载气流量为1mL/min~2mL/min;汽化室温度为280℃~310℃;一维柱箱开始温度30℃~60℃,终止温度为300℃~320℃,保持40min~60min;二维柱箱温度比一维柱箱高5℃~10℃;调制器温度比一维柱箱高15℃~40℃;程序升温速率不超过4℃/min;调制器周期为4s~10s;气相色谱-质谱接口温度:280℃~310℃;
飞行时间质谱分析条件为:离化方式选择电子轰击EI;电子能量为-70eV;离子源温度为200℃~250℃;扫描质量范围在40u~600u之间;采集速率不小于100张谱图每秒。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述多环芳烃包括双环芳烃和三环芳烃。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,构建运移方向示踪参数包括正构烷烃与异构烷烃相对含量的比值、单环烷烃与多环烷烃相对含量的比值、单环芳烃与双环芳烃相对含量的比值、单环芳烃与三环芳烃相对含量的比值、单环芳烃与总芳烃相对含量的比值。
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郑朝阳;柳益群;段毅;樊婷婷;王传远;程新虎;: "塔河油田原油芳烃地球化学特征与运移研究", 西北大学学报(自然科学版), no. 04 *
郭佳;牛博;: "有机地球化学方法示踪石油运移的研究进展", 吉林化工学院学报, no. 05 *

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