原油色谱指纹技术在李安沟门井区分层产能监测中的应用

赵晨云,齐 会 刘家俊,杨松波

(延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西 吴起 717600) (核工业二O三研究所，陕西 咸阳 712000)

原油色谱指纹技术在李安沟门井区分层产能监测中的应用

赵晨云,齐 会 刘家俊,杨松波

(延长油田股份有限公司吴起采油厂，陕西 吴起 717600) (核工业二O三研究所，陕西 咸阳 712000)

对李安沟门井区长4+5、长61生产层位20个原油样品进行了高分辨率原油全烃色谱分析，利用原油色谱指纹技术对所得分析结果进行处理，建立了指纹参数数据库及其计算分层产能贡献的数学模型。通过试验配方与色谱指纹计算结果的比较，认为试验分析技术和计算方法是可行的，可用于李安沟门井区油藏流体的动态监测。

原油色谱指纹；分层产能；监测

在陕北油田开发过程中，为了节约成本，通常采用多层射孔合层开采。目前通常采用生产测井(产液剖面测试)、分层测试或示踪剂跟踪等方法确定合采油井分层产能。上述方法的缺点是费用高、周期长，有时还需在关井停产条件下进行，并且对流速低或发生窜层的油井不适用，作业过程中还容易伤害油层。原油色谱指纹技术是根据单层原油的指纹差异及混合原油的指纹变化特征来确定分层产能贡献[1]，与传统方法相比较，该技术具有费用低、周期短、可靠性高和无需关井停产等优点。下面，笔者对原油色谱指纹技术在李安沟门井区分层产能监测中的应用进行阐述。

1 基本原理

色谱指纹是指原油中通过色谱或色质分离的特征化合物(一般为全油色谱图上的支链烷烃、环构烷烃和部分芳香烃)。原油的指纹特征受源岩类型、成熟度、油气运移与成藏过程、储层非均质性、水环境以及次生变化(如生物降解和水洗)等诸多因素的影响。即使是同一源岩生成的油也可能由于油气生成的不同阶段、储集层在垂向上的非均质性，使不同阶段的原油性质发生微小变化，而这些微小变化可采用原油高分辨分析技术区分开来。因此，根据单层原油的指纹差异及混合原油的指纹变化特征，配合室内不同比例的原油配方试验，建立计算模型，可求得分层产能的贡献大小[2]。由于色谱分析进样时，每次分析的进样量不可能完全相同，因而为了消除因进样量不同和仪器波动引起误差，一般选择相邻或间隔化合物的峰高(或峰面积)比值，即原油指纹(化合物)比值来计算分层产能贡献。

2 油田状况及采样井情况

李安沟门井区位于吴起县西部庙沟乡境内，距吴起县城约25km，交通便利。井区构造位于鄂尔多斯盆地中部，陕北斜坡西部。该井区主力油组储集岩为中-细粒及细粒长石类砂岩，分选中-中好，孔隙-接触型胶结。长4+5油层组、长6油层组砂岩方解石胶结物含量高(最高达28%)。粒间孔发育，但绿泥石和解石充填严重，个别存在次岩孔和溶蚀孔。主要油组储层物性特征具有如下特征：①该区油层物性好坏与储集层的喉道半径大小相关。如特低渗透层的长4+5油层组和长61油层，其平均喉道半径特小。②储层非均质性明显。不仅纵向上差异大，即使同一油层变化也是较大，一般砂体核心部位较好，侧缘较差。

李安沟门井区合采油井的生产层位主要为长4+5油层组和长61油层。在长4+5油层组和长61油层单采油井采样20个。采样井的基本情况如表1所示。

表1 采样井的基本情况

3 高分辨率原油全烃色谱分析

3.1原油指纹峰高数据库的建立

依据 SY/T5779-2008《石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法》[3]进行检测，采用 Agilent6890N型气相色谱分析仪进行分析，从而得到原油样品的全烃色谱图。首先对20个单层原油样品全烃色谱图上的色谱峰进行指纹化处理：把nC8～nC26之间的异构烷烃和环烷烃峰作为“指纹峰”。上述峰在原油中较为稳定，能够代表原油最初特征的组分。然后，对上述指纹峰编号，以ZH-04样色谱图为标准，共标出191个峰。将其他样品的色谱图与之对比，做到同一编号在不同色谱图上代表同一种化合物。

3.2指纹参数数据库的建立

在李安沟门井区长4+5油层组和长61油层各取10个样品。指纹参数数据库建立时，采用由点到面逐步扩展的办法。首先在该井区的西面和东面各选一组有代表性的样品，西部以ZH-04(长4+5油层组，20-43-1井)和ZH-11(长61油层，20-43-5井)2个样品为代表(见图1)；东部以ZH-03(长4+5油层组，20-40-9井)和ZH-20(长61油层，20-40-4井)2个样品为代表(见图2)。然后，筛选其峰高比差值大于10%的指纹对，组成其各自的指纹参数数据库。从筛选结果看，李安沟门井区长4+5油层组和长61油层同层非均质性较强。所以造成对整个井区20口油井来说，长4+5油层组和长61油层之间峰高比大于10%的指纹对仅有6对。

图1 ZH-04样和ZH-11样原油指纹对比图 图2 ZH-03样和ZH-20样原油指纹对比图

3.3混合原油样品指纹参数数据库的建立

1)特征指纹的筛选 对ZH-04和ZH-11样品组特征指纹进行筛选，比较两者指纹峰高比参数后可以看出，21/22、52/52*、118/119、178/179、179/180、181/182指纹对混合原油样品HA-1～HA-4的指纹参数基本上都呈由高到低或低到高的规律性变化，其数值大都介于ZH-04和ZH-11指纹参数之间，呈较明显的线性特征。所以，将这6个指纹对作为该组的特征指纹。对于ZH-03和ZH-20样品组特征指纹的筛选，比较二者指纹峰高比参数可以看出，21/22、44/45、73/74、75/76、82/83、101/102、111/112、138//139、147/148指纹对混合原油样品HB-1～HB-4的指纹参数基本上都呈由高到低或低到高的规律性变化，其数值大都介于ZH-03和ZH-20指纹参数之间，呈较明显的线性特征。所以，将这9个指纹对作为该组的特征指纹。

2)计算模型的建立 根据单层原油指纹及混合原油指纹比值的变化特征寻找最佳数学求解方法，使实际原油配方比例与指纹计算值达到最佳拟合，即实际配方与指纹计算的误差达到最小，确定分层产量计算模型。研究表明，试验配方原油指纹比值的线性回归相关系数在0.826～0.903之间，指纹计算值与实际配方较为符合，因此单层原油混合后的指纹变化规律可用线性关系来描述。

假设某油井有m(m>2)个油层合采，选取n对特征指纹比值(n>m)，其中xi代表合采油井第i(i=1,2,…,m)个油层的产能贡献(以百分数%表示)，bj为井口混合原油的指纹比值，因此：

Σaijxi=bji=1,2,…,mj=1,2,3,…，n

式中，a=(aij),b=(b1，b2，…,bn)分别为某井单层原油和井口混合原油的特征指纹对比值，用相应的软件即可求得分层产能贡献的大小。

3.4试验配方与色谱指纹计算结果的比较

表2 实际配方比例与指纹计算值的比较

原油混合后进行色谱分析，首先找出指纹比值相差较大的指纹对，并进一步筛选出特征指纹，通过相关软件计算各自的混合比例，并与实际配方进行比较，发现指纹计算值与实际配方比例的最大误差为10%，其他7个混合油样均不超过8%(见表2)，结果与文献[1,4]的试验数据相近，说明试验分析技术和计算方法是可行的，原油色谱指纹技术可用于李安沟门井区油藏流体的动态监测。

4 结 论

1)原油全烃色谱分析技术可将原油的细微差别区分开来，李安沟门井区20-43-1和20-40-9井2个地段原油色谱指纹差异明显，不同比例的原油试验配方与指纹的计算误差一般小于8%，说明原油色谱指纹技术可用于混采油井的分层产能贡献计算。

2)小层划分结果、储层的物性特征及色谱指纹的变化特征显示，李安沟门井区长4+5油层组和长61油层非均质性较强，需将油藏分区建立分层产能的计算模型。

[1]Kaufman R J. Gas chromatography as a development and production toolfor fingerprinting oils from individual reservoirs:applications in the Gulfof Mexico[J].GCS2SEPM,1990,124:263-282.

[2]李明诚.石油与天然气运移[M].北京:石油工工业出版社,1994.

[3]SY/T5779-2008，石油和沉积有机质烃类气相色谱分析方法[S].

[4]陈世加,黄第藩.用储层岩石抽提物的饱和烃色谱指纹识别油气层[J].沉积学报,1998,16(4):150-152.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.11.031

TE311

A

16731409(2012)11N09403