轻烃录井技术应用于呼和湖凹陷天然气识别

吴长金

中国石油大庆油田有限责任公司勘探事业部 （黑龙江 大庆 163453）

呼和湖凹陷位于海拉尔盆地东南部断陷带，为海拉尔盆地的二级构造单元，是研究区近年来获得重大突破并具有重要勘探前景的区块。凹陷面积为2 500km2，沉积岩最大埋深约4 600m。呼和湖凹陷经历了3期构造演化阶段，分别为早期伸展断陷阶段，中期热沉降断-坳阶段和晚期坳陷阶段。从下至上划分为下白垩统铜钵庙组（K1t）、南屯组（K1n）、大磨拐河组（K1d）、伊敏组（K1y）及上白垩统青元岗组（K2qy）。烃源层主要为南屯组，其次为大磨拐河组，其中南屯组是主要目的层。

1 天然气轻烃地球化学特征以及识别方法

H9井、H10井及H12井轻烃参数见表1。H9井南二段测试结果为干层，H10井是该区第一口获得工业气流的探井，下白垩统南二段砂质砾岩获得天然气38 051m3/d和轻质油0.36m3/d。

H10井产层段轻烃组成特征为：

1）轻烃分析可检测到微量C9，甲烷和乙烷含量异常高，约占轻烃化合物总含量的60%～70%，天然气是典型的湿气并含轻质油的特征[1]。

2）同分子量的芳烃化合物相对于正构烷烃富集，样品中轻烃含异常高的苯、甲苯和二甲苯等芳烃化合物，TOL与nC7比值很高，有些样品甚至高达1.3以上。

3）同分子量的链烷烃含量相对于环烷烃含量减少，nC7与MCYC6比值都较低，一般均小于0.5[2-4]。

H12井是该区在2010年10月钻探的一口预探井，位于H10井相同斜坡带的北部，从轻烃参数对比可知，H12井轻烃的组成及参数分布规律与H10井基本一致，因此，预计H12井南二段也会有一定的产能。

表1 轻烃参数对比表

2 天然气成因类型分析

轻烃是石油天然气重要组成部分，蕴涵着极其重要和丰富的地球化学信息，利用轻烃地球化学指标不仅可以用来确定天然气的成熟度、识别气藏遭受水洗或生物降解作用、示踪天然气来源，还可以划分天然气成因类型[5-6]。

天然气的轻烃中甲基环己烷和苯、甲苯、正庚烷的相对含量与母质类型有关。现有研究表明，甲基环己烷来源于腐殖型母质，主要来自高等生物木质素、纤素和醣类等，它的大量存在是煤成气中轻烃的一个特点。戴金星、林壬子均研究发现，在后期次生作用不强烈的情况下，腐殖型油气中苯和甲苯的含量明显较腐泥型油气高[7]。同时，腐殖型烃源岩生成的天然气其正庚烷含量相对较低。从H10井轻烃组成看，甲基环己烷及苯、甲苯相对含量较高，正庚烷的相对含量较低，是煤成气的特征。就目前钻井揭示的情况来看，在呼和湖凹陷内含有丰富的腐殖型有机质（Ⅲ型干酪根），呼和湖和呼伦湖凹陷不仅煤层的累积厚度大，而且单层厚度大，具备形成规模性煤层气资源的基本条件。

二甲基环戊烷主要来自水生生物的类脂化合物，并受到成熟度的影响，是油型气的一个特点。胡惕麟曾提出甲基环己烷指数大于50%±2%时，母质类型为腐殖型；甲基环己烷指数小于50%±2%时，母质类型为腐泥型，其中当该值小于35%时，为深湖相当处于35%～50%之间时，则为浅湖-半深湖相。呼和湖凹陷轻烃组成分析表明，本地区二甲基环戊烷较富集，甲基环己烷指数看都小于50%，具有油型气的特点。从海拉尔地区地质构造情况来看，海拉尔盆地经历多期强烈伸展作用、张扭和挤压作用的改造，构造变形特征十分复杂，断层比较发育。断层开启可以成为油气运移的通道，断层闭合又可以阻挡油气运移，断层附近的砂体可以成为油气的有利聚集区。南屯组泥岩是比较好的烃源岩，H10井南屯组暗色泥岩达到400多米，单层最大厚度达10m以上，具备油型气的成藏条件[8]。

色谱轻烃指纹比值参数和组分碳同位素指标是天然气与源岩对比研究的主要地球化学方法，即源岩吸附气与其所生成排出的天然气轻烃指纹参数具有一致性或相似性。同一层段源岩由于性质和地质环境的相似性，使源岩吸附气的色谱轻烃指纹具有相似性，也可能由于成熟度的改变，使同一层段源岩吸附气的色谱轻烃指纹参数值在一定范围内；不同层段源岩由于性质和地质环境的差异，使源岩吸附气中总存在可测量到的色谱轻烃指纹的差异。而天然气与不同层段源岩吸附气色谱轻烃指纹参数的差异性主要是不同源天然气混合的结果。

H10井南二段煤层、灰黑色泥岩及储层岩样轻烃参数对比，从对比结果看，尤其（2MC6+23DMC5）/（3MC6+24DMC5）与煤层和暗色泥岩有较大的差别，表明南二段天然气可能与煤层及暗色泥岩生成的天然气的混合作用有关。

3 天然气成因证据

不同有机质类型的气源岩生成的天然气具有明显不同的碳同位素组成。根据我国天然气藏实际资料，我国煤成气甲烷的δ13C1值分布范围为-52‰～-24‰，其中主要分布区间为-38‰～-32‰；油型气的δ13C1分布范围为：-58‰～-30‰，主要分布范围为：-40‰～-35‰。据有关资料表明，H10井天然气中烃类气体的碳同位素组成为：气体的碳同位素值均大于-28‰，属于油型气甲烷碳同位素的平均值为-39.14‰，C2-C5重烃利用 δ13CH4与 C1/（C2+C3）鉴别天然气成因图版可知 （图1），H10井天然气为凝析油伴生气和煤成气。利用烷烃碳同位素值δ13C1-3与镜质体反射率（Ro）之间的关系，计算H10井天然气的Ro，说明煤型气可能来自南二段，以本地生气为主；油型气是从南二段底南一段顶部的深洼处运移过来的。

4 结论

1）轻烃录井技术在呼和湖凹陷天然气识别中应用效果明显，轻烃组成表现为“四高一低”特征：甲烷和乙烷含量高、芳烃化合物含量高、甲基环己烷含量高、正庚烷含量低。

2）利用H10井轻烃分析芳烃、正庚烷、甲基环己烷等参数以及轻烃指纹对比判别H10井的天然气主要成因是本地生为主的煤成气和从深洼运移过来的油型气的混合气，并通过碳同位素与镜质体资料得到验证。

[1]戴金星，裴锡古，戚厚发．中国天然气地质学-卷一[M]．北京：石油工业出版社，1992．

[2]戴金星．利用轻烃鉴别煤成气和油型气[J]．石油勘探与开发，1993，20（5）：26-32．

[3]林壬子，张敏，徐中一．轻质油中C1-C7轻烃的地球化学特征[J]．江汉石油学院学报，1989，11（1）：10-16．

[4]胡惕麟，戈葆雄，张义纲，等．源岩吸附烃和天然气轻烃指纹参数的开发和应用[J]．石油实验地质，1990，12（4）：375-394,450．

[5]卢双舫，申家年，王振平，等．海拉尔盆地煤层气资源评价及潜力分析[J]．煤田地质与勘探，2003，31（6）：28-31．

[6]申文静．海拉尔盆地呼和湖凹陷和10井天然气地球化学特征及成因分析[J]．天然气勘探与开发，2010，33（3）：22-25．

[7]林壬子．轻烃分析技术在石油勘探开发中的应用[M]．武汉：中国地质大学出版社，1992．

[8]张居和,冯子辉,霍秋立,等.混源天然气源岩贡献定量测试轻烃指纹技术[J]．石油学报，2006，27（增刊）：71-75．