混源天然气源岩贡献定量测试轻烃指纹技术.pdf

第 2 7卷增刊 2 0 0 6年 1 2月 石 油 学 报 ACTA PETRoLEI SI NI CA Vo 1 ． 27 Supp l e me n t D e e ． 20 06 文章 编 号 0 2 5 3 2 6 9 7 2 0 0 6 增 刊一 0 0 7 1 0 5 混源天然气 源 山 工 石 贝 献定量测试 轻烃指纹技术 张居 和 冯子辉 霍秋 立 李景坤 方 伟 大庆油 田有限责任公司勘探开发研究院黑龙江大庆 1 6 3 7 1 2 摘要 提 出了混源天然气源岩贡献色谱轻烃指纹定 量测试 的理论 测试方法及数 学模拟计 算方法， 选择 松辽 盆地北部 徐家 围子断陷 深层源岩和天然气样品进行实验验证。采用源岩吸 附气和天 然气轻烃指纹 色谱检测方法 ， 利用源岩吸附 气中相邻或相近 的结 构和 性质相似 的轻烃分子化合物的比值参数 ， 确定表 征深 层登娄库组、 营城 组、 沙 河子 组和 火石岭组、 石炭一 二 叠系 4套 源岩 的特 征轻烃 指纹 参数 ， 按不 同混合配 比模 式获得地球化 学模 型参数， 用智 能神 经网络学 习算法训练建立源岩 贡献 测试模 板 ， 模 拟计算 了徐 家 围 子断陷深层 4套源岩分别对 1 5个深层 混源天 然气样 品的定量贡献 。结果 表 明， 不 同地 区或 同一地 区不 同井及层 段 的天然 气来源 有差别， 呈现主要来源于下伏 气源岩和 以垂 向运 移为主的源控型 气藏特征 ， 沙 河子 组和火 石岭组 、 营城 组、 石炭一 二叠系 、 登娄 库组 的源 岩 贡 献 平 均 分 别 为 6 9 ． 2 、 1 6 ． 2 、 9 ． 7 、 4 ． 8 。 关键 词 徐 家围子 断陷； 混源天然气 ； 源岩 贡献； 轻烃指纹色谱 ； 测试模板 ； 模 拟计算 中 图 分 类 号 TEl 2 文 献 标 识 码 A Qu a n t i t a t i v e t e s t f o r c o n t r i b u t i o n o f mi x e d s o u r c e r o c k s o f n a t u r a l g a s u s i n g l i g ht h y d r o c a r b o n f i ng e r pr i n t s t e c h ni q u e Z h a n g J u h e Fe n g Z i h u i Hu o Qi u l i Li J i n g k u n F a n g We i Re s e a r c h I n s t i t u t e o f Ex pl o r a t i o n a n d De v e l o pme n t ，Pe t r o C h i n a Da q i n g Oi l fi e l d C o mp an y Lt d． ，Da q i n g 1 6 3 7 1 2，C h i n a Ab s t r a c t The or e t i c a l t e s t a nd ma t he ma t i c a l c a l c ul at i o n me t ho ds of qu a nt i t a t i v e t e s t f or c ont r i b ut i on o f mi x e d s o ur c es r oc k s of n a t ur al ga s us i ng c hr oma t o gr a m f i n ge r pr i nt s o f l i g ht hy dr oc a r b o n h av e b e e n pr op os e d，a n d t he r e l a t e d ex pe r i me nt a l v e r i f i c a t i on f or de e p s o u r c e r o c k s a n d n a t u r a l g a s s a mp l e s c o l l e c t e d f r o m Xu j i a we i z i f a u l t d e p r e s s i o n i n n o r t h e r n S o n g l i a o B a s i n h a s b e e n ma d e ．W i t h l i g h t hy dr oc a r b on f i ng e r p r i nt c hr o ma t o gr a p hi c de t e c t i n g me t ho d f o r a d s or be d ga s an d na t ur a l ga s i n hy dr oc a r bo n s our c e r o c ks，us i ng t h e r a t i o p a r a me t e r o f l i g h t 。h y d r o c a r b o n mo l e c u l a r c o mp o u n d wi t h a d j a c e n t ／ s i mi l a r s t r u c t u r e a n d s i mi l a r f e a t u r e i n a b s o r b e d g a s i n h y - dr oc a r b on s ou r c e r oc ks ，t he f e a t ur e l i ght h ydr oc a r b on f i n ge r p r i nt pa r a me t e r s a r e f i xe d t O c ha r a c t e r i z e t he f our s e t s o f s our c e r o c ks i n c l u di ng De ngl o uku Fo r ma t i o n，Yi ngc h e ng Fo r ma t i on，Sh a he z i Fo r ma t i on an d Hu os hi l i n g For mt i on a s we l l a s Ca r b on i f e r o us Pe r - mi a n s y s t e ms ．Ac c or di ng t O t he di f f e r e nt mi x e d ma t c hi n g mo de l s，t he ge o c he mi c a l mo de l p a r a me t e r i s ob t a i ne d a n d us e d t O e s t ab l i s h t he t e s t mo de l o f s ou r c e r o c ks c on t r i but i o n by i n t e l l ige nt ne u r a l n e t wo r k a l go r i t hm t r a i ni ng．So t he qu a nt i t at i ve c ont r i b ut i o n o f t h e f o u r s e t s o f d e e p s o u r c e r o c k s i n Xu j i a we i z i f a u l t d e p r e s s i o n t O 1 5 d e e p mi x e d s o u r c e n a t u r a l g a s s a mp l e s i s c a l c u l a t e d ．Re s u l t s h a v e i n di c a t e d t ha t t he or i gi n of na t ur a l g as f r om di f f e r e n t a r e as or f r om di f f e r e n t we l l s a nd i nt e r va l s i n t he s a me a r e a i s di f f er e nt ，u nde r l y i n g g as s o ur c e r oc k wo ul d be as t he ma i n s our c e a nd t he ga s r e s e r v oi r i s f e a t ur e d b y s our c e - c ont r ol l e d t y pe ma i nl y wi t h v e r t i c a l mi gr a t i on．The c on t r i bu t i o n of s o ur c e r oc ks f r o m S hah e z i For ma t i on a n d H u os hi l i ng For mat i o n，Yi ng c he n g For ma t i on，Pe r mo Ca r b on i f e r o us Sy s t e m a n d De n gl ouk u For ma t i o n i s 6 9． 2 ，1 6 ．2 ，9 ．7 a nd 4． 8 ，r e s p e c t i v e l y． Ke y w o r d s Xu j i a we i z i f a u l t d e p r e s s i o n ；s o u r c e - mi x e d n a t u r a l g a s ；c o n t r i b u t i o n o f s o u r c e r o c k s ；c h r o ma t o g r a m f i n g e r p r i n t o f l i g h t hy dr oc a r bo n；t e s t mo de l ；s i mul a t e d c a l c ul a t i on 在 松辽 盆 地 北 部 徐 家 围子 断 陷徐 深 1井 营 城 组 试气 获得 无阻挡 全 井产量 1 ． 1 8 1 0 r n 。 ／ d天 然 气 ， 大 庆油 田深层 天然 气 勘探 取 得历 史 性 突 破 ， 又 部 署 了徐 深 6 、 徐深 1 1 井等几十 口探井和评价井 ， 深层天然气 已探 明储 量 1 0 0 0 1 0 r n 。 。然 而 ， 深层 天 然气 究 竟来 自哪套 源 岩 深 层 登 娄 库 组 、 营 城 组 、 沙 河 子 组 和火 石岭 组 、 石 炭一 二叠 系 源 岩 对 天 然 气 的 定 量 贡献 有 多 大 不 仅是 松 辽 盆 地 北 部 深 层 天 然 气 勘 探 亟 待 解 决 的难题 ， 也 是 国 内 外 天 然 气 勘 探 研 究 领 域 的 难 题 之 一 。研 究难 点 主要有 3个 ① 地 下 难 以找 到 由单一 气 源 岩生 成 的天然 气来 表征 这 套 源 岩 ； ② 钻 井 获取 的 源 岩 岩心 样 品在脱 离 地下 原 始 环 境 后 ， 甲烷 等 低碳 数 烃 基金项 目 国家 自然科学基金项 目“ 原油中 Cs C 5 轻馏分精细分离定性及地球化学应用” No ． 4 0 5 7 3 0 3 0 资助。 作者 简介 张居 和， 男 ， 1 9 6 5年 8月生， 2 0 0 2 年 毕业 于石油大学石油工程专业 ， 现为大庆油田有限责 任公司勘探开发研 究院工程师 ， 主要从事油 气地 球化学研究工作 。E ma i l z h a n g j u h e p e t r o c h i n a ． c o m． c n 维普资讯 维普资讯 维普资讯 7 4 石 油 学 报 2 0 0 6年第 2 7卷 2 ／ 4 3 ／ 8 6 ／ 7 5 ／1 0 9 ／1 1 9 ／ 1 5 5． 69～ 1 3 ．1 7 8． 3 0 6 ．0 6～ 3 5． 7 0 1 2 ．27 5 ．6 8～ 1 O． 63 7 ． 28 2 ．3 4～ 3 ．9 3 3 ．1 4 2 ． 97～ 8． 46 4． 1 7 3 ．08～ 31 ． 26 1 0．1 4 1 ．0 2～ 2． 9 7 2． 1 O 1 ．1 9～ 2 ． 94 1． 48 1 ．1 3～ 1 ． 65 1 ．4 40 ．9 6～ 2 ．3 41 ． 7 0 1 ．1 9～ 3 ．1 81 ．9 2 1 ．2 6～ 1 ．8 81 ．58 0 ．6 9～ 1 ．3 6 0． 8 30 ．6 0～ 6． 5 7 2． 870 ．46 ～ 1． 0 5 0． 7 40 ．3 5～ 0 ．8 0 0． 58 0 ．5 2～ 1 ．2 4 0． 8 70 ．77～ 6． 79 3 ． 86 1 ．02～ 5． 4 9 2． 430． 57～ 2 ．51 1 ． 57 0 ．2 6～ 0．8 0 0 ．5 30 ．43～ 0 ．9 9 0． 70 1 ．0 8～ 3 ．8 51 ． 870 ．5 6～ 1 ．1 3 1 ． 07 0 ．5 3t O．6 4 0． 5 80 ．21～ 1 ． 72 0． 890 ．59～ 1． 0 6 0． 730． 81～ 2 ．96 1 ． 33 1 0 ／ 1 3 0 ． 2 0 t O ． 4 5 0 ． 3 2 0 ． 6 7 ～ 1 ． 7 5 1 ． 2 7 0 ． 2 2 ～0 ． 5 9 0 ． 4 2 0 ． 3 8 ～0 ． 7 2 0 ． 5 3 0 ．1 6～ 0 ．7 2 0． 4 40 ．46～ 0． 79 0．6 20． 89～ 1． 06 0． 970． 39～ 1 ． 0 2 0． 71 1 3 ／ 2 4 1 ． 1 5 ～ 3 ． 7 2 2 ． 2 2 1 ． 0 5 ～3 ． 9 5 2 ． 7 4 2 ． 0 3 ～4 ． 0 1 2 ． 5 9 0 ． 9 5 ～ 1 ． 4 4 1 ． 1 9 注 2 一异戊烷 ； 3 一正 戊烷 ； 4 一2 ， 2 一二 甲基 丁烷 ； 5 一环戊烷 ； 6 烷 ； 1 0 一甲基环戊烷 ； l 1 一2 ， 4 一二 甲基戊烷 ； 1 3 一甲基环戊烷 ； 1 4 一2 是平均值 。 2 一甲基 戊烷 ； 7 3 一甲基戊烷 ； 8 ～正 己烷 ； 9 一2 ， 2 一二 甲基戊 甲基 己烷 ； 1 5 一2 ， 3 一二 甲基 戊烷 ； 1 7 一3 一甲基 己烷 ； 括号 内数 据 表 2混 源 天 然 气 源 岩 贡 献 结 果 Ta bl e 2 Th e c o nt r i b ut i o n r at e s o f f o u r s o u r c e r o c k s t o na t u r al g a s 和登 娄 库 组 源 岩 生 气 为 主 ； 冯 子 辉利 用 组 分碳 同 位 素方 法研 究认 为 ， 昌德 气藏 芳 深 1 一 芳 深 5 天 然气 主 要来 自石 炭一 二叠 系 的 气源 岩 ； 李 景 坤利 用 盆 地模 拟 技 术得 出徐 家 围子 断 陷 深层 天 然 气 主 要 来 自沙 河 子 。冯子辉． 松辽盆地深层天然气碳同位素与油气生成运 移定量研究． 大庆石油管理局勘探开发研究院 ， 1 9 9 1 ． o李 景坤． 松辽盆地北部深层天然气及外围盆地油气资源评价． 大庆油田有 限责任公司公司勘探开发研 究院， 2 0 0 5 ． 维普资讯 增 刊 张居和等 混 源天然气源岩贡献定量测试轻烃指纹 技术 7 5 组 和火石 岭 组 源 岩 。而 本 文 研 究 结 果 不 仅 与 上 述 研 究 结果一 致 ， 还获 得不 同层 位 源岩 对 不 同井 及 层 段 混 源天然气的定量贡献结果， 是其他专家研究成果的补 充 和创 新 。 4结 论 1 确立 了多源 混 合天 然 气 源 岩 贡献 色 谱 轻 烃 指 纹 的理论 、 定量测试 方法、 模拟计算 方法。利 用源岩 吸附气和天然 气色谱轻 烃指纹特征参数 及模 拟计算 软件 ， 完成了松辽盆地北部徐家围子断陷 4套源岩对 混源 天然 气 贡献 的定量 测试 。 2 源岩 产 气 贡献 色 谱 定 量 测 试 结 果 表 明 ， 徐 家 围子断 陷深层 天然 气 来 自沙河 子组 和火 石 岭 组 、 营城 组 、 石 炭一 二 叠 系 、 登 楼 库 组 源 岩 分 别 平 均 为 6 9 ． 2 、 1 6 ． 2 、 9 ． 7 、 4 ． 8 。不 同地 区 或 同一 地 区 不 同井 及层 段 深层 天然气 来 源 有差 别 ， 升 平 地 区 娄库 组 和 营 城 组 天 然 气 来 自沙 河 子 组 和 火石 岭 组 源 岩 、 营 城 组 、 登 楼库组 、 石 炭一 二叠 系 平 均分 别 为 8 9 ． 3 、 2 ． 9 、 6 ． 7 、 1 ． 1 ； 兴 城 地 区营 城 组 天 然 气 源 岩 贡 献 平 均 分别 为 7 8 ． 5 9 ／ 6 、 1 8 ． 3 、 0 、 3 ． 2 ； 昌 德 地 区 登 娄 库 组 和 营 城 组 天 然 气 源 岩 贡 献 平 均 分 别 为2 1 ．4 、 2 3 ． 2 、 1 7 ． 4 、 3 7 ． 9 。深 层 天 然 气 呈 现 主 要 来 源 于下伏气源岩和以垂向运移为主的源控型气藏特征。 3 混 源天 然气 源 岩 贡献 定量 测 试 轻 烃 指 纹 色谱 方法 ， 将 源 岩 和 天然 气 由定 性 提 高 到 定 量 研 究 ， 为 源 岩与 天然气 勘 探研究 提供 了新 方法 与有 效 途径 。 参 考 文 献 [ 1 ] 戴金星 ， 李剑， 罗霞 ， 等． 鄂尔多斯盆地大气 田的烷 轻烃气碳 同位 素组成特征及其气源对 比E J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 5 ， 2 6 2 1 9 - 2 6 ． E 2 3 陈红权 ， 付新明 ， 杨 甲明．莺 琼 盆地 Y A1 3 1气田成藏过程 分析 [ J ] ． 石油学报 ， 1 9 9 7 ， 1 8 4 3 2 3 7 ． [ 3 ] 夏新宇 ， 赵林 ， 戴金星 ， 等． 鄂 尔多斯盆地 中部气 田奥陶 系风化壳 气藏天然气来源及混源 比例[ J ] ． 沉 积学报 ， 1 9 9 8 ， 1 6 3 7 5 7 8 ． E 4 3 李 贤庆 ， 胡 国义 ， 张爱云 ， 等． 鄂 尔多斯 中部 气 田下古 生界天然气 的气源研究E J ] ． 现 代地质 ， 2 0 0 2 ， 1 6 1 1 9 1 1 9 8 ． [ 5 ]张居 和， 李景坤 ， 冯子辉 ， 等． 根据 天然气轻 烃分析对 比松辽盆地 北部深层气E J ] ． 地 质地球 化学 ， 1 9 9 7 ， 5 2 4 5 0 5 5 ． E 6 ]张义纲． 天然气 的生成 聚集 和保存[ M] 南 京 河海 大学 出版社 ， 1 9 91 5 5 6 5 ． E 7 ] 邹宇峥 ， 蔡元 明， 马亭 ， 等． 如何 消除应用 于合采井原 油产量贡 献 计算 的气相色谱指纹技术存 在的缺陷[ J ] ． 石油实验地 质， 2 0 0 1 ， 2 3 2 2 l 3 2 2 0 ． E 8 ] 张居和， 方伟 ， 冯子辉 ， 等．多层 混采 原油 分层产 能贡 献测试 色 谱技术 [ J ] ． 石油学报 ， 2 0 0 4 ， 2 5 4 7 5 7 9 ． E 9 ] 戴金星． 各类烷轻烃气的鉴别 [ J ] ．中国科 学 B辑 ， 1 9 9 2 ， 2 0 2 l 8 5 一 l 9 3 ． [ 1 O ] 戴金星． 天然气碳氢 同位素 特征 和各类天 然气鉴别 [ J ] ． 天然 气 地球科学 ， 1 9 9 3 ， 4 2 - 3 2 3 2 2 4 0 ． [ 1 1 ] 戴金星． 利用 轻烃鉴 别煤 成 气和 油型 气[ J ] ． 石油 勘探 与 开发 ， 1 9 9 3， 2 0 5 2 6 - 32 ． [ 1 2 ] 张义刚． 识别天然气的碳同位素方法E c ] ． 有机地球化学 论文集 ， 北京 地质出版社 ， 1 9 8 7 ． [ 1 3 ] 钱志浩 ， 曹寅 ， 王从 风， 等． 石油地质 实验测 试技术 新进 展[ M] ． 北京 地质出版社 ， 1 9 9 4 1 7 8 1 8 5 ． 收稿日 期2 0 0 6 0 7 2 5 改回日 期2 0 0 6 1 0 ～ 3 0 编 辑 张 怡 维普资讯