輕烴分析在石油地質(zhì)中的意義
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摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展加大了對(duì)于石化能源的需求。輕烴是油氣藏在介質(zhì)中存儲(chǔ)的重要形式，輕烴在油氣藏中沿著介質(zhì)移動(dòng)時(shí)，會(huì)與介質(zhì)產(chǎn)生一定的物質(zhì)及能量的交換，從而使得輕烴在介質(zhì)中的存儲(chǔ)形式產(chǎn)生多樣性的變化，依據(jù)輕烴在自然界中的存儲(chǔ)形式可將其劃分為游離態(tài)、溶解態(tài)、物理/化學(xué)吸附態(tài)等多種形式。輕烴的各種存儲(chǔ)狀態(tài)是周邊介質(zhì)與環(huán)境共同作用的結(jié)果，這一存儲(chǔ)狀態(tài)是動(dòng)態(tài)的平衡，同時(shí)這種存儲(chǔ)狀態(tài)與油氣藏的相關(guān)性也有所差異，同時(shí)通過(guò)對(duì)輕烴的提取及狀態(tài)分析可以對(duì)油藏的開發(fā)提出一定的指導(dǎo)意見。本文在分析輕烴各賦存狀態(tài)的組分及含量特征的基礎(chǔ)上對(duì)如何做好在油氣藏的開發(fā)進(jìn)行研究分析。
0.前言
輕烴物質(zhì)是油氣藏的主要組分，同時(shí)也是油氣藏的主要存儲(chǔ)方式。在油氣藏的勘探時(shí)應(yīng)當(dāng)致力于對(duì)地質(zhì)中的各種烴類地球化學(xué)信息進(jìn)行檢測(cè)與讀取，通過(guò)樣本分析找出各種烴類的演化物及伴生物的地球化學(xué)信息。在石油地質(zhì)勘測(cè)中使用輕烴分析技術(shù)最主要的目的是通過(guò)對(duì)各種輕烴在介質(zhì)中的不同賦存狀態(tài)來(lái)對(duì)下伏地層的含油氣信息進(jìn)行捕捉，進(jìn)而指導(dǎo)對(duì)于油氣藏的開發(fā)利用。
1.輕烴的不同賦存狀態(tài)與烴源之間的聯(lián)系
地層中油氣藏中所含有的輕烴在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)與周邊介質(zhì)產(chǎn)生物質(zhì)及能量的交換，其中輕烴與介質(zhì)所產(chǎn)生的物質(zhì)交換作用主要有吸附、溶解以及水合和氧化等的作用，其中不同的作用方式會(huì)產(chǎn)生不同的地質(zhì)化學(xué)信息。在周邊介質(zhì)對(duì)輕烴產(chǎn)生吸附作用時(shí)主要分為物理和化學(xué)吸附兩種吸附方式，在介質(zhì)吸附輕烴類物質(zhì)的作用過(guò)程中是一個(gè)不均勻的吸附過(guò)程，且會(huì)受到溫度的較大影響，介質(zhì)所產(chǎn)生的吸附作用是一種動(dòng)態(tài)的過(guò)程，且時(shí)刻伴隨著油氣藏進(jìn)行運(yùn)移。各種賦存狀態(tài)下的輕烴與介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的、相對(duì)的平衡，在輕烴賦存的外界環(huán)境產(chǎn)生變化時(shí)，輕烴賦存狀態(tài)的平衡會(huì)被打破，并逐漸演變成新的動(dòng)態(tài)的平衡，這種輕烴的物理的化學(xué)的吸附特性會(huì)傳遞出重要的地球化學(xué)信息。通過(guò)游離態(tài)輕烴、溶解態(tài)輕烴以及水合狀態(tài)的輕烴以及介質(zhì)對(duì)輕烴所產(chǎn)生的物理的化學(xué)的吸附特性會(huì)直接反應(yīng)出油氣藏的重要的組成與含量上的信息。對(duì)于后續(xù)的油氣藏的開發(fā)有著重要的指導(dǎo)性的作用。
2.輕烴在介質(zhì)中的空間分布的特征
輕烴在介質(zhì)空間中的分布受到多種環(huán)境作用的影響，輕烴分布是各種異效應(yīng)綜合作用的結(jié)果。通道過(guò)濾分異效應(yīng)的結(jié)果是分子直徑大于通道直徑的輕烴組分會(huì)在通道中滯留下來(lái)，而小于通道直徑的輕烴組分則會(huì)從其中穿過(guò)并向上持續(xù)運(yùn)動(dòng)。物理吸附作用對(duì)輕烴物質(zhì)的空間分布的影響主要是使分子量較大的輕烴組分滯留在油氣儲(chǔ)層中或是緊鄰儲(chǔ)層的上覆地層中，而較小的輕烴組分則穿過(guò)上覆地層繼續(xù)向上移動(dòng)，同時(shí)增大同分異構(gòu)的異構(gòu)比。在地層圍巖的化學(xué)吸附中，化學(xué)吸附會(huì)使得圍巖中吸附有較多的分子量較小的輕烴組分，并使得同分異構(gòu)的輕烴組分的異構(gòu)比大為減小。圍巖吸附所產(chǎn)生的分子量較小的輕烴組分的累積效果并不是持續(xù)增加的，而是具有一定的上限，這一累積過(guò)程會(huì)持續(xù)到圍巖的化學(xué)吸附作用在周邊環(huán)境下所產(chǎn)生的平衡。輕烴的空間分布特性中，溶解分異效應(yīng)所產(chǎn)生的作用是將分子量較大的輕烴組分吸附在油溶劑中，使其無(wú)法向上持續(xù)運(yùn)移，而對(duì)分子量較小的輕烴組分的吸附能力較弱，使其可以較為容易擺脫溶解吸附力，并呈現(xiàn)出游離氣相或是溶解與水中的形式持續(xù)向上進(jìn)行運(yùn)移。擴(kuò)散分異效應(yīng)主要是以擴(kuò)散的形式來(lái)使得輕烴組分進(jìn)行運(yùn)移，在這一運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，分子量較小的輕烴組分相較于分子量較大的輕烴在擴(kuò)散移動(dòng)速度上要更快。生物降解所產(chǎn)生的分異效應(yīng)會(huì)使得輕烴組分中的大分子鏈輕烴組分向較小的分子鏈輕烴組分進(jìn)行轉(zhuǎn)變。這一過(guò)程中會(huì)使得輕烴組分中的異構(gòu)比變大。在地層中的輕烴組分的空間結(jié)構(gòu)特性中，單獨(dú)一種分異作用對(duì)輕烴組分所造成的影響較小，但是多種分異作用的共同作用會(huì)產(chǎn)生較為明顯的作用，會(huì)對(duì)輕烴在空間上的成分分布特征產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響。
3.輕烴的分析方法
3.1輕烴的定量提取方法
在輕烴的定量提取中根據(jù)提取量的不同分為相對(duì)和絕對(duì)定量?jī)煞N方式，相對(duì)定量提取指的是通過(guò)對(duì)樣品中的一部分進(jìn)行提取分析來(lái)獲得輕烴的相關(guān)數(shù)據(jù)，并以此來(lái)對(duì)地層油藏進(jìn)行分析，絕對(duì)定量指的是對(duì)整個(gè)樣品進(jìn)行全部的分析。相比較而言，絕對(duì)定量提取所獲得的分析數(shù)據(jù)能夠更為真實(shí)地反應(yīng)輕烴組分的相關(guān)數(shù)據(jù)，但是耗時(shí)較多且花費(fèi)較多，而采用相對(duì)定量分析則花費(fèi)較少也更為快捷。對(duì)于游離輕烴定量提取采用的是絕對(duì)定量提取的方式。而對(duì)于物理吸附輕烴的提取則采用的是真空脫氣或是頂部空間氣等的手段進(jìn)行輕烴組分的提取。對(duì)于化學(xué)吸附輕烴定量的提取可以采用酸解法或是熱釋法進(jìn)行輕烴組分的定量提取。
3.2輕烴提取后的定量分析方法
完成對(duì)于輕烴組分的定量提取后，可以采用氣相色譜儀對(duì)樣本進(jìn)行分析，其中對(duì)于色譜的分析條件則需要依據(jù)色譜柱的類型以及分析的需求進(jìn)行相應(yīng)的選擇。其中，多采用的是保留時(shí)間的定性法來(lái)完成對(duì)于輕烴的定量分析。在對(duì)樣本進(jìn)行輕烴組分分析時(shí)，會(huì)受到樣本中的非油氣藏來(lái)源的輕烴組分的影響，從而對(duì)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。其中干擾輕烴的來(lái)源有以下幾種：（1）原生烴，這種輕烴組分主要以化學(xué)吸附的形式存在，其形成的渠道較多其復(fù)雜，大多是長(zhǎng)期存在的。（2）自生烴，此種輕烴大多是由于沉積的有機(jī)物在長(zhǎng)期的地質(zhì)作用下伙食微生物的作用下所產(chǎn)生的，其存在的賦存形式多且復(fù)雜。（3）遷移烴，這種輕烴組分是在其他地方由沉積物或是有機(jī)物形成輕烴后遷移而來(lái)的。在這些非油藏輕烴的干擾影響中，將會(huì)對(duì)地球化學(xué)信息的準(zhǔn)確判斷產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，需要對(duì)影響烴進(jìn)行準(zhǔn)確的判別與分析，排除影響烴所造成的影響。
4.輕烴分析在石油地質(zhì)研究中的意義
各種狀態(tài)的輕烴在三維空間的有規(guī)律分布構(gòu)成了地球化學(xué)場(chǎng)，通過(guò)研究輕烴地球化學(xué)場(chǎng)對(duì)勘探查找油氣藏有著重要的指導(dǎo)作用，輕烴化學(xué)場(chǎng)是一種有規(guī)律的空間與時(shí)間函數(shù)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)為：地層區(qū)域空間內(nèi)的游離輕烴、溶解輕烴、物理吸附、化學(xué)吸附以及水合輕烴等幾個(gè)方面的濃度與組成的分布，通過(guò)對(duì)上述輕烴分布情況進(jìn)行研究分析，可以指出區(qū)域內(nèi)的油藏分布及油氣藏的分布性質(zhì)與特征。在輕烴的分析中，各種方法都有所關(guān)聯(lián)，同時(shí)在研究輕烴分布中發(fā)現(xiàn)，輕烴在垂向運(yùn)移中與介質(zhì)相互作用會(huì)使得介質(zhì)產(chǎn)生一定的氧化反應(yīng)進(jìn)而導(dǎo)致介質(zhì)的物理與化學(xué)特性產(chǎn)生一定的改變，通過(guò)對(duì)這些改變進(jìn)行研究歸納并積極引入物理與化學(xué)的分析方法，并利用這些方法來(lái)追蹤輕烴的運(yùn)移方向與過(guò)程，為油氣藏的開發(fā)與利用打下良好的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)輕烴進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)，地層中所含有的游離烴受到的巖性等的因素的影響較小，其與油氣藏的聯(lián)系較為緊密，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)游離烴的組成和含量上的特征可以對(duì)某一區(qū)域的油氣藏的性質(zhì)和特征進(jìn)行表現(xiàn)，所以，為對(duì)區(qū)域內(nèi)的油氣藏進(jìn)行勘測(cè)，可以利用游離輕烴的組成和含量的變化來(lái)對(duì)橫向剖面上的油氣藏的位置、性質(zhì)等特性進(jìn)行預(yù)測(cè)與判斷，地層中的某層為物理吸附輕烴的組成與含量受到游移游離態(tài)輕烴和溶解態(tài)輕烴組成和含量的影響，游移游離態(tài)輕烴和溶解態(tài)輕烴主要來(lái)自于地域內(nèi)的油氣藏，因此，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和分析可以直觀地反應(yīng)油氣藏的性質(zhì)與位置等的信息，在對(duì)輕烴進(jìn)行分析時(shí)，要注意做好對(duì)于樣本的物理吸附輕烴的組成與含量分析，通過(guò)對(duì)某一層位物理吸附輕烴的組成與含量進(jìn)行分析，可以方便地掌握地層及下伏層的含油氣信息。
結(jié)語(yǔ)
輕烴在地層中的賦存狀態(tài)對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的油氣藏分布有著重要的意義，輕烴在各種賦存狀態(tài)下與周邊介質(zhì)保持著相對(duì)的、動(dòng)態(tài)的平衡，輕烴在地層空間中的分布表現(xiàn)出規(guī)律性的地球化學(xué)場(chǎng)，通過(guò)對(duì)輕烴采用定量提取的方法來(lái)對(duì)石油地質(zhì)情況與地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析。為更好地做好對(duì)于油氣藏的分析，在完善和發(fā)展輕烴分析技術(shù)的基礎(chǔ)上需要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)于物理吸附輕烴與游離態(tài)輕烴定量提取技術(shù)的研究，為油氣藏的位置等的特性分析提供數(shù)據(jù)支持?；瘜W(xué)吸附輕烴與油氣藏之間存在著間接的聯(lián)系，在油氣藏的分布中，其上部空間環(huán)境中會(huì)顯現(xiàn)出于正?？臻g環(huán)境不同的化學(xué)吸附輕烴分布，即使是油氣藏在遭到破壞后此種異常仍然存在，因此，多使用化學(xué)吸附輕烴分析來(lái)對(duì)油氣藏的存在進(jìn)行否定分析，在輕烴分析中，巖性因素對(duì)化學(xué)吸附輕烴的組成與含量影響較大，在地表油氣化碳中由于巖性較為穩(wěn)定可以使用化學(xué)吸附輕烴的組成與含量來(lái)對(duì)油氣進(jìn)行指示。
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作者：金平 單位：遼河油田石化輕烴廠
