《石油地質(zhì)綜合研究方法》課件05-運(yùn)移方向示蹤和研究方法

1、第四章 運(yùn)移方向示蹤和研究方法 油氣藏分布在油氣運(yùn)移的路徑上，因此尋找油氣藏的關(guān)鍵在于確定油氣運(yùn)移的路徑和方向。 沉積盆地中油氣運(yùn)移和分配往往是不均勻的。而那些在歷史上油氣呈匯聚運(yùn)移的區(qū)域?qū)τ蜌獠氐男纬勺顬橹匾?研究確定油氣運(yùn)移的流向最好辦法就是在生烴期確定后，研究生油層頂向古構(gòu)造面貌。進(jìn)而計(jì)算流體勢，從而分析確定油氣的流向和流量。 油氣在儲層中的運(yùn)移會在儲層中殘留痕跡，運(yùn)移會使油氣組成和生物標(biāo)志物發(fā)生變化，由此可追索油氣運(yùn)移方向。油氣運(yùn)移方向的研究方法地質(zhì)分析法流體物理性質(zhì)分析法地球化學(xué)分析法（示蹤）（1）油氣組分 油氣在儲層中運(yùn)移會引起組分分異，即地層色層效應(yīng)。 表現(xiàn)在：油氣中輕質(zhì)組分增

2、加 瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量減少 比重和粘度減小 大分子難以通過孔隙喉道而變殘留下來，巖石對大分子和極性強(qiáng)的分子吸附作用強(qiáng)，使得運(yùn)移方向上低小分子運(yùn)移速度快。 油氣源對比，同一油氣源才能進(jìn)行運(yùn)移地化指標(biāo)的研究。 不同分子量、不同極性以及不同立體化學(xué)結(jié)構(gòu)的烴類與非烴類化合物，在通過運(yùn)載層過程中（運(yùn)移），遭受吸附和解吸作用的能力也不同。許多極性分子可能牢固地吸附在礦物表面，使運(yùn)移的石油中該化合物的含量隨運(yùn)移距離而減少。 利用生物標(biāo)志化合物分析運(yùn)移最經(jīng)典的圖式 Seifert和Moldwan(1981)的BMAI分布圖。該圖選擇了生物標(biāo)志化合物甾烷兩個異構(gòu)化合物為端元來研究油氣的成熟和運(yùn)移效應(yīng)。 （2）生物

3、標(biāo)志化合物用甾烷參數(shù)表示的成熟-運(yùn)移圖（Seifert和Moldowan,1981）成熟度縱坐標(biāo)：5a(20s)/5a(20R) 代表烴類成熟度。 橫坐標(biāo)：14、17(20R)/5a(20R) 代表運(yùn)移距離。實(shí)線為成熟度趨勢線- - 虛線為地層色層效應(yīng)，即運(yùn)移趨勢線。 三環(huán)萜/五環(huán)萜：三環(huán)萜烷比五環(huán)萜運(yùn)移快含氮化合物，研究油氣運(yùn)移是近年來的重要新進(jìn)展。1 根據(jù)石油成熟度梯度研究油氣充注方向示蹤油氣運(yùn)移油藏充注的前提條件符合以下條件，示蹤效果顯著：同一族群/組群的原油分布范圍內(nèi)示蹤；同一生油凹陷/洼陷內(nèi)示蹤；同一烴源灶供油的范圍內(nèi)示蹤；跨越成熟原油、低熟油分布地帶時，選擇示蹤參數(shù)要謹(jǐn)慎；一個油藏

4、/區(qū)帶內(nèi)示蹤；多油層/油組的油藏選同一油層原油，或確認(rèn)無垂向運(yùn)移分異時，選同一油組原油示蹤；較為系統(tǒng)、連續(xù)采樣。油氣運(yùn)移油藏充注方向指標(biāo)選擇成熟度指標(biāo)： C29 -甾烷20S/（20S+20R） C29 甾烷/(+) C27 三降藿烷參數(shù) Ts/Tm C30 重排藿烷/C30藿烷 甲基菲指數(shù) MPI1 甲基菲包括4個異構(gòu)體：3MP和2MP為型，9MP和1MP為型，因取代基位置不同，空間效應(yīng)有別，型顯然比型活躍，因此極性可能相對較強(qiáng)，在運(yùn)移過程中易被巖石吸附而滯留在后，所以沿著運(yùn)移方向，MPI1和MPR值增大。型型霍烯霍烯霍烷甲基環(huán)己烷100二甲基環(huán)戊烷甲基環(huán)己烷庚烷2、根據(jù)原油密度、粘度和含蠟

5、量研究石油運(yùn)移層析作用為主散失和氧化作用為主3、天然氣運(yùn)移指標(biāo)3.1 烴 類 組 分 (1) 低分子正構(gòu)烷烴 沿運(yùn)移方向上，CH4的相對含量逐漸增加，重?zé)N組分(C+2)逐漸減少。這是由于CH4具有最強(qiáng)的滲透、擴(kuò)散能力，而礦物和巖石對重?zé)N組分具有較強(qiáng)的吸附保留能力，因此可用以下參數(shù)來描述運(yùn)移層析效應(yīng)和分餾現(xiàn)象：C1()、ClC+2重?zé)N、C+2重?zé)N含量()、C2C3等興隆臺油田伴生氣運(yùn)移造成的組分變化（據(jù)沈平等，1991）CH4,%重?zé)N含量，大慶長垣北部薩爾圖油層和嫩江組淺層天然氣烴類組分?jǐn)?shù)據(jù)表（據(jù)戴金星等）（2）分子量相同而結(jié)構(gòu)不同的組分 對于分子量相同的組分(如iC4、nC4)，分子有效直徑較

6、小者(如iC4：5278)與礦物巖石表面的作用力也相對較弱，而分子有效直徑較大者(如nC4=5784)，其極性較大，另方面iC4的擴(kuò)散系數(shù)功亦比nC4的擴(kuò)散系數(shù)大。因此，在運(yùn)移因素占主導(dǎo)地位時，iC4nC4在運(yùn)移方向上呈增加趨勢 曙光油田曙4區(qū)各井組分變化（據(jù)沈平等，1991）異 /正丁烷iC4/nC4異 /正戊烷iC5/nC5天然氣母質(zhì)成熟度計(jì)算結(jié)果與暗色泥巖實(shí)測成熟度對比圖伊19伊23 莫里青斷陷（3）芳烴與鏈狀烷烴 苯是芳香環(huán)結(jié)構(gòu)分子，nC6是鏈狀結(jié)構(gòu)，從而決定了苯的極性比nC6強(qiáng)。對于極性強(qiáng)的組分，在運(yùn)移過程中易被巖石吸附，它的遷移速率相對較慢，某些強(qiáng)極性組分，由于巖石對它們的吸附力很

7、強(qiáng)，可能永遠(yuǎn)滯留在運(yùn)移途中； 而些極性較弱的組分，由于巖石對它們的吸附較弱，其遷移速率相對較快。因此，在運(yùn)移過程中，苯nC6比值減小。（4）R3參數(shù)R3參數(shù)是由中科院廣州地化所提出的，其含義為R3 = （ R3R4）/R4 式中 R3=iC4/nC4 R4=iC4/C3 由于R3（iC4/nC4）、R4（iC4/C3），受母質(zhì)類型影響較大，而將R3、R4按公式組合后， R3值受母質(zhì)類型的影響就大大減小。隨運(yùn)移距離增加，R3不斷增大，R4不斷減小。R3與R4之差絕對值R3-R4也呈增加趨勢，分子項(xiàng)與分母項(xiàng)呈相反趨勢變化，使得沿運(yùn)移R3方向增大的幅度加大，更能反映運(yùn)移的變化特點(diǎn)。3.2 同 位 素

8、(1) 利用13C1同位素判別天然氣垂向運(yùn)移距離 對于同地區(qū)或氣田，同一種母質(zhì)來源的天然氣，利用同位素組成與干燥系數(shù)來判別天 然氣的運(yùn)移作用是行之有效的方法之。其原理是首先確定研究區(qū)源巖的埋深與成熟度的對 應(yīng)關(guān)系，然后利用13C1RO關(guān)系和深度RO關(guān)系，可以計(jì)算出天然氣源巖相當(dāng)于現(xiàn)今的 埋深，再結(jié)合目前的產(chǎn)層深度，就可以估算出天然氣的垂向運(yùn)移距離。不同類型干酪根不同成熟度條件下形成天然氣的13C1腐殖型： 13C1=14logRo-28 腐泥型： 13C1=17logRo-42桑南地區(qū)天然氣甲烷碳同位素組成平面分布圖桑南地區(qū)天然氣甲烷含量平面分布圖(2) 利用13C1同位素判斷注入方向桑南地區(qū)

9、O、C天然氣烷烴碳同位素分布縱向分布沒有明顯規(guī)律。說明來源一致，縱向分餾不明顯。主要?dú)庠磥碜詵|部的威廉港凹陷，還有來自北海方向的。3、含氮化合物研究油氣運(yùn)移方向烷基咔唑類分子結(jié)構(gòu)示意圖 咔唑類的 1至 8號碳位都可被烷基取代，根據(jù) 1、8碳位的取代情況，烷基咔唑可分為三組： 第一組（G1），1、8位氫原子全部被烷基取代，N- H全屏蔽； 第二組（G2），1、8位上只有一氫原子被烷基取代，N- H部分屏蔽，為半裸露型； 第三組（G3），1、8位氫原子均未被取代，N- H全裸露。 G1極性小，與周圍媒介作用小，運(yùn)移相對較快； - H全屏蔽 G3由于 N- H全暴露，與周圍媒介特別是圍巖表面作用強(qiáng)，

10、因此其運(yùn)移速度最慢； G2則居中。 咔唑類化合物的運(yùn)移，是一個與圍巖表面、石油中其它成分、地層水等相互作用的復(fù)雜過程，它涉及到咔唑類化合物與圍巖表面、其它流體之間的沉淀與溶解、吸附與解吸附作用，這是一對矛盾共同體當(dāng)咔唑類與圍巖的吸附作用大于與原油中其它組份或水的相互作用時，就會在圍巖表面沉淀下來；反之，則會發(fā)生溶解，隨石油或水一起發(fā)生運(yùn)移。在運(yùn)移過程中通過反復(fù)不斷的沉淀與溶解，吸附與解吸附作用，咔唑類得到不斷的調(diào)整與再分布，最終形成與源巖中不同的分布特征。 G1 G2 G3 （1）隨著油氣運(yùn)移距離的增加，原油中含氮化合物的絕對豐度降低； （2）氮（原子）屏蔽的異構(gòu)體/氮（原子）暴露的異構(gòu)體 比

11、值增加氮官能團(tuán)遮蔽型異構(gòu)體（C-1和C-8位均被烷基取代，即1，8-二甲基咔唑），相對于半遮蔽型異構(gòu)體，（C-1和C-8僅有一個烷基取代基，如1-甲基咔唑、1，3-二甲基咔唑等），或暴露型異構(gòu)體（C-1和C-8均未被烷基取代，如3-甲基咔唑，2，7-二甲咔唑）富集。 參數(shù)：1,8-/2,7-DMC、1,8-/1,3-DMC、1,8-/NEXs-DMC等1，8-二甲基咔唑1，5-二甲基咔唑1，3-二甲基咔唑2，7-二甲咔唑3，5-二甲咔唑含氮化合物顯著的運(yùn)移分餾效應(yīng)可表現(xiàn)在以下幾個方面：（3）烷基咔唑相對于烷基苯并咔唑富集； 烷基咔唑/烷基苯并咔唑 導(dǎo)致 （4）苯并咔唑異構(gòu)體中，苯并a咔唑相對于

12、苯并c咔唑富集。參數(shù)： a/c （5）較高C數(shù)同系物/較低C數(shù)的同系物。 研究實(shí)例1塔里木盆地哈德遜油田研究實(shí)例1，8-/2，6二甲基咔唑研究實(shí)例2 吐哈盆地西部弧形構(gòu)造帶油氣運(yùn)聚規(guī)律吐哈盆地西部弧形構(gòu)造帶油氣運(yùn)聚規(guī)律油氣運(yùn)聚規(guī)律葡北油田油氣注入方向油氣運(yùn)聚規(guī)律研究葡北油田油氣注入方向油氣運(yùn)聚規(guī)律研究神泉油田-侏羅系油藏天然氣均為煤型氣神泉油田-侏羅系油藏雁6勝南洼陷生烴能力差煤系油運(yùn)移煤型氣運(yùn)移湖相油運(yùn)移晚第三紀(jì)第四紀(jì)煤系油運(yùn)移煤型氣運(yùn)移早第三紀(jì)末 原油既有煤系油，也有七克臺的湖相油，因此可以形成混合型的原油聚集，由于七克臺組湖相泥巖演化程度較低，與煤系源巖不同，在較低演化程度下湖相源巖主要

13、生油，因此天然氣主要為與煤系油同期運(yùn)移的煤型氣，油氣主要來自勝北次凹演化程度較高的煤系源巖，側(cè)向運(yùn)移距離較遠(yuǎn)，成藏期晚，天然氣主要為油氣藏中溶解氣。 三、長春嶺構(gòu)造帶運(yùn)移方向雙城凹陷青一段烴源巖生并排烴，排油門限為1200m。(1)長春嶺油氣運(yùn)移分析初探 湖相源巖排烴發(fā)生在鏡質(zhì)體反射率0.7%以上，只要源巖鏡質(zhì)體反射率圖和目前地層埋深圖疊合，鏡質(zhì)體反射率等于0.7%的深度即為目前的排烴門限深度，三肇凹陷約為1500m, 朝陽溝階地約為1300m。長春嶺油氣運(yùn)移松遼盆地青一段排烴門限深度的空間變化(引自王飛宇，2008)三肇和超長地區(qū)排烴門限長春嶺油氣運(yùn)移分析1300m1200m松南長春嶺背斜距

14、兩凹陷的距離相近，都有供烴的可能。青一段烴源灶青一段烴源灶長43長47長23長17長29長64雙51雙52雙54民1民6源2扶222-8-8長106（1）z/m=191長106（1） q4z/m217C30伽馬蠟烷17,21-30-降藿烷源2 q4 原油z/m217z/m=191長46長春嶺油氣運(yùn)移分析 油油對比朝長階地與松南長春嶺油油對比除成熟度外差異不大。z/m=191長106（1） q4z/m217C30伽馬蠟烷17,21-30-降藿烷雙51（1718-1738m，F(xiàn)油）雙23（807.7-779.8m，F(xiàn)油）長春嶺油氣運(yùn)移分析2、油油對比王府凹陷與松南長春嶺油油對比原油類型的分布明水期末的構(gòu)造高點(diǎn)控制了長春嶺構(gòu)造帶的油氣聚集長春嶺油氣運(yùn)移分析 成熟度參數(shù)與運(yùn)移關(guān)系平面展布成熟度參數(shù)處于低值區(qū)存在兩凹陷雙向供源的可能性。AA排烴門限:-1175m0.660.490.560.650.570.520.710.46C29S/S+R值0.66油氣運(yùn)移方向明末的青一段底以上原始地層厚度的恢復(fù)就能說明油氣運(yùn)聚的特征（解釋為什么長48、33、52、扶159和民63井沒有油氣顯示）。長春嶺油氣運(yùn)移分析盆地北部構(gòu)造反轉(zhuǎn)時期（K/E）剝蝕厚度圖（王飛宇，2008）朝-長剝蝕厚度為450-500m，王府為500-600m長春嶺明末剝蝕厚度為650m-800m 構(gòu)造樣式平