140 / 2023-07-14 09:45:21

结合密闭孔全烃色谱与生烃模拟技术恢复轻烃气损失及赋存相态研究

轻烃是石油、天然气中重要组成部分，其在页岩资源评价中起着至关重要的作用。但由于常规采样、测试方法的局限性，分析过程中气态烃几乎挥发殆尽，轻烃也有不同程度的损失，从而可能使轻烃气测定结果“失真”甚至影响资源量的计算。当前针对原位油气成分及其气油比以及轻烃损失量进行恢复的技术主要基于原油的轻烃组成与原油中的烷烃摩尔含量分布具有对数关系、基于包裹体成分检测的方法、根据液氮冷冻热解以及生烃模拟实验获取轻烃组分比例、井下保压取样。摩尔含量与碳数在对数坐标图上为线性关系的方法不能获得气态烃、异构烷烃、芳烃等组分信息。包裹体成分检测的方法仅适用于含有大量烃类包裹体的储层与岩脉样品，并且需要大量溶剂清洗、除杂与筛选等前处理。氯仿沥青“Ａ”参数评价滞留烃含量的方法对样品要求较高，且常规抽提得到的物质常常不能代表真实的原位油气组分。冷冻碎样技术需要全程液氮保存，对操作要求较高且复杂。井下保压取样成本过高，不利于详细刻画储层流体在的垂向上的变化。因此本研究提出一个所需条件更为简单的测试方法，无需复杂、高成本的处理过程，有页岩块样即可检测，实践效果良好。如果能将轻烃恢复，将对页岩油气成因认识和资源评价提供重要作用。

本研究所用装置主要由在线密封碎样系统与气相色谱仪两部分组成，实施过程中先利用热脱附的方式将页岩开放孔隙中的烃类进行气化除杂，然后再通过按压杆对除杂后的页岩样品进行碾碎，利用样品气化室对密闭孔破碎后所释放的烃类进行热脱附，通过载气将产物吹扫进气相色谱柱内进行色谱分析，获得密闭孔全烃组分。通过页岩中密闭孔全烃组分进行正规化校正，对页岩中残余烃（粉末热脱附色谱）进行轻烃气损失恢复，获得地层状态下的原位油气组成，并模拟地层原位流体赋存相态。

首先对A井凉高山组样品粉末中残余烃进行热脱附色谱分析，粉末中残留烃主要以nC₁₁⁺为主，只保留有少部分轻烃信号，利用轻烃计算的参数K₁（异构烷烃比值）波动较大、庚烷值偏大、异庚烷值则明显偏小，整体汽油比（GOR）明显偏低，均表明A井样品中轻烃组分受到严重损失。因此对A井凉高山组页岩块样进行密闭孔全烃色谱分析，结果表明，页岩密闭孔烃中气态烃（nC_1-5）的占比优势明显，正构烷烃系列（nC_1-27）分布完整，可检测到异构烷烃、环烷烃、芳烃等常见化合物。通过密闭孔全烃色谱正规化处理后对残余烃组分进行轻烃恢复，通过对比恢复前后烃组分差异，也表明了A井页岩中C₁₇及更轻的烃类普遍遭受损失，且随着烃类碳数降低，损失量增大（图2）。密闭孔全烃色谱中Pr/Ph、Pr/C₁₇、Ph/C₁₈可与粉末残余烃色谱结果对比，均指示沉积环境为湖沼相，弱氧化-弱还原环境，K₁值稳定在1上下波动，部分庚烷值减小、异庚烷值明显增大，GOR为96-392 m³/t，与生产实际相符合。经过轻烃恢复前后对比表明，密闭孔全烃色谱在中-高碳烃组分与常规色谱具有较一致性，在轻烃方面则有效避免了轻烃气损失的影响。

基于以上获取的A井凉高山组页岩密闭孔原位组分特征，采用PVT sim软件模拟A井页岩原位流体赋存相态的相态包络线，结合地层实际温度压力条件，表明A井凉高山组地层原位流体以液相为主，开采过程中因压力降低会有部分气体析出。为了对原位流体赋存相态进行验证，本研究进行了研究区内低熟页岩MSSV生烃模拟实验，并通过18个不同模拟温度下的产物组分模拟四川盆地侏罗系陆相页岩油赋存相态，拟合研究区流体赋存相态与热演化对应关系，结果表明，随着热演化程度增加，流体赋存相态逐渐由正常油、挥发油、凝析气到干气藏，而A井页岩有机质成熟度在1.29-1.39%之间，其流体原位赋存相态符合MSSV生烃模拟的同一成熟度区间下相态包络线特征（图3）。