圈闭中油气的次生蚀变作用

圈闭中石油会发生一系列蚀变作用而导致密度、粘度、气/油比值的变化.这些作用包括生物降解、水洗作用、微生物硫酸盐还原、气洗脱沥青、热化学硫酸盐还原、重力分异、热成熟等.CH_4气藏也可以部分被破坏,氧化为 CO_2、H_2S等气体.在连续埋藏的碳酸盐岩内幕,如四川盆地的卧龙河及中坝气田三叠系CH_4气、塔里木盆地塔中隆起古生界原油发生了热化学硫酸盐还原作用,形成沥青、硫化物,H_2S含量高达32%.在不整合面附近,如陕甘宁盆地奥陶系马家沟组、塔里木盆地东河塘地区石炭系顶部,原油因下渗淡水而发生生物降解作用,代谢产物被硫酸盐还原菌还原为低硫同位素硫化物,如黄铁矿、闪锌矿;马家沟组黄铁矿δ~(34)S旧为9.01%～10.87.(CDT).远低于同期海水;热化学硫酸盐还原、生物降解作用使原油物性变差.塔里木盆地牙哈地区中、新生界原油经气洗脱沥青,使原油密度、粘度降低,气/油比值增大,物性变好.     

碳酸盐岩中固体沥青裂解过程硫元素赋存状态模拟实验

为查明碳酸盐岩储集层固体沥青裂解和热化学硫酸盐还原反应过程中硫元素赋存状态的变化,采集川西北矿山梁地区下寒武统含硫低成熟固体沥青,通过半开放实验体系,模拟了固体沥青的生排烃演化;并利用同步辐射分析技术,对固体产物中硫元素的化学赋存状态进行精确检测。结果表明,固体沥青直接裂解过程中,主要发生了还原态硫化物的氧化反应;在有溶解硫酸盐存在的条件下,形成了H_2S和大量的CO_2,反映该过程发生了热化学硫酸盐还原反应;伴随实验温度和压力的升高,H_2S产率和硫酸盐相对含量的增加,反映实验过程中可能发生了还原态硫化物的氧化反应和氧化态硫酸盐的还原反应。硫酸钙矿物的生成和富集表明,热化学硫酸盐还原反应过程伴随的酸性流体可以对白云岩储集层产生明显的溶蚀作用,可能会生成次生膏盐,高含硫储集层中的膏盐可能是热化学硫酸盐还原反应的反应物。     

川东北地区飞仙关组油气藏H 2 S由TSR和TDR两种方式形成

川东北地区下三叠统飞仙关组油气藏的油气来自上二叠统龙潭(吴家坪)组,在印支晚期-燕山早期(T3-J1)温度达到80～120℃时烃源岩进入生油阶段.残余H2S启动了油﹑原生水与硫酸盐的热化学还原反应(TSR),产生大量H2S,基本耗尽了烃源岩中的硫酸盐.该阶段形成的H2S,其同位素δ34S值接近于二叠纪硫酸盐的δ34S值,为10‰左右.油气运移到储层后,在燕山中晚期(J2-K1)储层温度达到了116℃左右,又发生硫酸盐热化学还原反应,产生的H2S其同位素δ34S值约为15‰～16‰,其量不超过50%.至喜马拉雅期,储层温度达到170℃左右,一直比较稳定的含硫有机化合物(噻吩、环硫烷烃等)发生热裂解反应(TDR)产生CH4,H2S,CO2等.生成的H2S气不断进入储层与储层中的气态烃形成现在的混合型气藏.这就是H2S形成的两阶段、两方式(TSR,TDR)模式.     

塔里木盆地中深地区寒武系盐下白云岩油气来源及差异聚集

基于塔里木盆地中深地区储集层样品、原油样品和天然气样品的地球化学特征分析,研究中深地区寒武系盐下白云岩油气来源及油、气差异聚集现象。通过质谱检测发现储集层及原油样品重排甾烷含量低、C_(28)甾烷含量高,伽马蜡烷含量高,原油中存在芳基类异戊二烯烃化合物;通过天然气组成分析发现N_2含量低,为0.24%~4.02%。由此判断油气来源于寒武系—下奥陶统烃源岩。中寒武统天然气δ~(13)C1值为-51.4‰~-44.7‰,干燥系数为0.65~0.78,为原油伴生气;下寒武统天然气δ~(13)C1值为-41.4‰~-40.6‰,干燥系数为0.99,为原油裂解气。塔里木盆地深层存在硫酸盐热化学还原反应生成的高含H_2S裂解气的充注,中寒武统储集层物性差、裂缝网络体系不发育,故充注程度低,天然气中H_2S含量低(0.003 8%~0.200 0%);下寒武统储集层物性好、裂缝网络体系发育,故充注程度高,天然气中H_2S含量也高(3.25%~8.20%)。综上,塔里木盆地中深地区寒武系盐下白云岩油气来源于寒武系—下奥陶统烃源岩,其差异聚集是储集层物性以及裂缝网络体系发育程度的综合影响所致。     

有机硫同位素组成应用于油气来源和演化研究进展

得益于干酪根、单体化合物和微区有机硫同位素测试技术的成功开发,有机硫同位素组成现在已经很好地应用于确定沉积物中有机硫的起源。研究发现:(1)有机硫同位素组成大体上随地层年代具有稳态变化的趋势,近平行于海水年代曲线;(2)深埋油气藏中含有非烃源岩来源的有机硫,可形成于细菌硫酸盐还原(BSR)或热化学硫酸盐还原作用(TSR);TSR改造的原油富含硫代金刚烷且其硫同位素组成接近于储层硬石膏,而BSR改造的原油则不含硫代金刚烷,硫含量最高的原油却具有最低的全油和单体化合物的硫同位素值组成;(3)如果烃源岩生烃和油裂解作用发生在快速埋藏的相对封闭体系中,且原油和储层沥青没有受到TSR或BSR改造,那么可以应用有机硫同位素组成进行油、储层沥青与源岩对比,从而确定油气的来源。塔里木盆地在寒武纪—奥陶纪快速埋藏、快速生烃,一部分未受TSR改造的原油,其全油δ~(34)S值主要介于+14.8‰~+23.3‰之间(n=16),二苯并噻吩δ~(34)S平均值介于+13.5‰~+21.6‰之间(n=6),接近于下寒武统烃源岩的δ~(34)S值(+10.4‰~+21.6‰,n=15)。结合碳同位素和生物标志化合物分析,认为这些原油来自下寒武统烃源岩;而川东北地区东部长兴组和飞仙关组未受TSR改造的储层沥青,其δ~(34)S值和δ~(13)C值分别介于+5.8‰~+9.6‰之间和-25.1‰~-27.3‰之间,可溶抽提物不含芳基类异戊二烯烷烃,这些特征与巴中—达州深水陆架泥岩源岩可以对比,表明裂解为天然气前的原油很可能来自龙潭组烃源岩。这些结果显示,有机硫同位素组成具有很好的应用前景。     

定量荧光谱图特征参数与原油物性相关性研究

定量荧光录井技术在区分真假油气显示、识别油气层方面具有重要作用，然而在分辨原油物性方面尚显不足。利用定量荧光录井的特征参数——主峰波长和油性指数。分析了大港油田3个地区两特征参数与原油密度、粘度以及与原油胶质和沥青质的相关性，给出了其相关性公式。从相关性分析可以得出：①油性指数适合中、北区原油密度的识别；②油性指数越大，粘度越高；③原油胶质和沥青质含量与油性指数具有较好的相关性。该研究成果对于指导大港油田勘探开发过程中预知油层原油的密度、粘度以及胶质和沥青质含量具有重要作用，对于其他油田开展此项研究亦有指导意义。     

东营凹陷南坡东段不同含硫量原油特征及高硫原油成因分析

东营凹陷南部斜坡带（南坡）东段原油含硫量分布具有明显的规律性,平面上原油含硫量从洼陷中心向边缘逐渐降低,垂向上含硫量较高的原油主要发育在中浅层。研究区发育典型的陆相高硫原油,整体呈高密度和高黏度的特征,非烃和沥青质在族组分中占比较高,族组分碳同位素相对较重。原油地球化学特征揭示高硫原油来源于盐度较高、还原性强的沉积水体下发育的烃源岩。不同地区高硫原油生物标志物的差异反映了成因主控因素的不同,以乐安油田为代表的高硫原油埋深浅、成熟度高、水体盐度较高、生物降解程度高,而以王家岗油田为代表的高硫原油埋深较大、成熟度较低、水体盐度更高、生物降解程度低。前者的成因是生物降解作用过程中硫元素的相对富集,原油降解后的再次充注导致含硫量降低,而后者是还原水体中形成的富硫生油母质早期生烃的结果,硫酸盐热化学还原反应可能在局部地区发挥部分作用。因此,在陆相盆地中,强还原环境下形成的富硫生油母质是高硫原油形成的基础,生物降解、硫酸盐热化学还原等次生作用是原油含硫量进一步升高的重要因素。     

四川盆地海相层系天然气成因类型与TSR改造沥青证据

通过对四川盆地海相层系天然气组分和碳同位素以及储层固体沥青元素分析,四川盆地海相层系天然气地球化学特征不同于我国典型煤成气,而与油型气相似,热演化程度普遍很高,已处于油气裂解阶段.烷烃气碳同位素组成普遍存在局部倒转现象,即δ13C1>δ13C2<δ13C3.造成烷烃气碳同位素倒转的原因可能是后期热化学硫酸盐还原反应(TSR)改造;四川盆地海相层系储层沥青元素与陆相碎屑岩明显不同;在川东北地区非海相砂岩中储层固体沥青贫S并具有较低反射率;而海相层系固体沥青中富S.海相层系固体沥青主要为原油热裂解和TSR共同作用产生的,而陆相则仅为原油裂解产生.     

两种介质注入对原油物性的影响

注入介质对原油高压物性影响的研究是注气提高采收率的室内评价手段之一,注富烃气和氮气后原油高压物性参数变化规律的研究是分析注气后沿混相及前沿混相和非混相驱替过程室内评价的基础。在对一实际轻质原油高压物性分析的基础上,分别进行了富烃气注入和氮气注入实验及多次接触实验,对比研究了注入这两种气体后轻质原油的相态、饱和压力、粘度、容胀特性、气油比和脱气原油密度等特性的变化规律,分析了氮气抽提作用对原油PVT特性的影响。结果表明,在一次接触混相条件下,注富烃气和氮气后轻质原油的高压物性参数具有相似变化规律,但是氮气对原油粘度、体积系数、密度等参数的改善不如富烃气注入明显,氮气将引起原油饱和压力急剧上升;在氮气驱过程中后沿地层原油很快变重,若不能达到和保持前沿混相,氮气驱效果将很差。     

温度和注入压力对二氧化碳驱油效果的影响规律实验

二氧化碳驱油过程中通过二氧化碳在原油中的溶解而改变原油物性,从而提高采收率,但温度和注入压力对二氧化碳驱油效果及驱替过程中原油物性的影响规律有待深入研究。通过岩心驱替实验及原油物性测试实验对其进行了研究,结果表明,在22℃条件下,原油采收率随注入压力的增加变化较小;在60℃条件下,当二氧化碳为气态时,注入压力对原油采收率影响较小,当注入压力升高使二氧化碳处于超临界状态时,原油采收率会大幅度提高,但换油率迅速下降,而当注入压力高于最小混相压力时采收率增幅变缓。见气时注气量对比结果显示,气态二氧化碳驱比超临界或液态二氧化碳驱更容易发生气窜。产出原油物性分析结果表明,二氧化碳驱过程中,随着生产时间的增加,产出原油组分越来越轻,原油密度和粘度也逐渐减小;相同温度下,随着注入压力的升高,产出原油密度和粘度减小。     

碳酸盐岩储层中原油裂解及碳同位素演化模拟实验

为了研究碳酸盐岩储层中原油裂解产物及其同位素演化特征,采集塔里木盆地塔河油田TK772井奥陶系鹰山组产层的原油,利用半开放实验体系“地层孔隙热压生排烃模拟仪”开展仿真碳酸盐岩储层条件的原油裂解成气模拟实验,并对实验气体产物地球化学特征进行分析。实验结果表明,碳酸盐岩中原油裂解成气过程主要受温度的影响,实验中硫酸镁的加入导致了TSR （硫酸盐热化学还原反应）的发生,影响了原油裂解过程及其产物特征,导致重烃规模裂解的温度降低,消耗大量重烃的同时导致大量非烃气体生成。原油裂解烷烃气碳同位素变化主要受热演化程度控制,表现为随温度的升高逐渐变重,但有硫酸盐存在的温度条件下烷烃气碳同位素序列发生部分倒转（δ¹³C₁< δ¹³C₂ >δ¹³C₃）。研究表明,碳酸盐岩储层中TSR反应会改变天然气的化学组成,是高含硫气藏中普遍存在的碳同位素序列倒转的重要原因。     

塔北地区原油正构烷烃摩尔浓度分布特征及意义

塔里木盆地塔北地区海相油气的成藏过程十分复杂,并且在不同程度上经历了次生蚀变作用。因此,各种不同物性的原油正构烷烃摩尔浓度分布差异极大,基态原油相对较少。对比了塔北地区不同构造单元原油正构烷烃摩尔浓度分布类型,进而分析了原油遭受次生蚀变作用的程度。讨论了统计结果中的基态原油及其斜率因子与原油密度的关系;多段式原油正构烷烃摩尔浓度分布特征与原油密度的关系,同时,分析了蒸发分馏作用、气洗作用发生频率较高的原因及其对原油物性和化学组成的影响结果,以此解释了台盆区特殊成因类型原油(如海相高蜡油、凝析油)的成因问题。     

渤海南堡35-2油田原油物性差异地质成因分析

渤海南堡35-2油田各区原油物性平面差异较大。S-1区为轻质油油藏,油质最轻;南区为重质稠油油藏,地层原油黏度和密度从东南向西北逐渐增大;断块区地层原油黏度和密度介于南区和S-1区之间,油质由南向北逐渐变重。为明确原油物性差异的地质成因,以油气成藏理论和原油稠化机制为分析手段进行综合研究,认为该油田各区原油物性差异并非是不同油源造成的,并且烃源岩有机成熟度高,原始油品好,形成轻质油藏概率大;而稠油油藏是后期改造作用形成的,同一油源运移距离越远,受到生物降解、水洗等稠化作用越严重,原油密度和黏度容易增大。微生物降解受地层温度、断层活动速率和油水层空间位置关系控制:地层内部温度异常高,不易发生生物降解,原油密度和黏度越小;断层活动速率越低,地层原油黏度和密度越小;油水过渡带范围越大,生物降解程度越大,原油黏度和密度越大。同时,预测斜坡区原油黏度与密度和断块区南部相似,为该区优质储量潜力区。     

生物降解原油中生物标志物组成的定量研究

借助于生物标志物定量色谱质谱分析技术，对辽河油田冷东断裂带遭受不同程度生物降解的原油进行了链烷烃和各类生物标志物分析研究。研究表明，链烷烃对生物降解作用最为敏感，而且链烷烃含量的变化与降解原油粘度间存在良好的负相关性。补身烷系列含量与粘度负相关，而三环萜烷、四环萜烷、伽马蜡烷和藿烷系列含量与粘度正相关，甾烷系列含量呈先增后降的两段式。在生物降解过程中，Pr/nC17与Ph/nC18比值呈先增后降的特征，但二者是不同步的，姥鲛烷抗生物降解能力弱于植烷。C14Te/C26TT,C29Ts/C29H,伽骊蜡烷指数和伽马蜡烷／C31H比值与原油粘度间存在的一定的正相关关系。     

油藏生物气研究进展

油藏微生物可以产气,这些气体能够增大油藏压力、降低原油黏度,是微生物采油非常重要的因素。研究发现,CO2贯穿于整个油藏微生物的代谢,CH4是石油烃的最终代谢产物,这些气体都能够促进微生物采油;硫酸盐还原菌代谢会产生H2S腐蚀性气体,是微生物采油中必须避免的气体。然而细菌代谢产气是一个非常复杂的生物化学过程,通过调研CO2、CH4和H2S气体,了解油藏微生物的产气特性,可以促进有益气体的产生,抑制有害气体H2S的产生,使生物气更好地服务于采油率。     

苏北管镇次凹低成熟原油的地球化学特征

管镇次凹位于苏北盆地盐阜坳陷洪泽凹陷中部,本区原油为低成熟油。其原油物性具有“四高一低”特点,即中等偏高的原油密度,高粘度,高凝固点,高含蜡量,低含硫;管镇次凹各井原油未经生物降解,其族组分具有典型低成熟油的特征;原油轻烃热演化程度数据表明,其轻烃热演化程度较低;原油中具有较低的m(Pr)/m(Ph)值和较高的m(Ph)/m(nC18)值,这也被认为是低成熟原油的一个强有力的证据;甾烷热演化比值也都具有典型的低成熟原油的特征。原油的姥/植比值表明为还原-强还原环境的产物。该原油源自以腐泥型为主的母质显示了以腐泥型为主的母质特征。本区原油含蜡量高,其高含蜡是与低熟阶段部分腐殖型干酪根成油和腐泥型干酪根中的丛粒藻早期成油有关。     

白音查干凹陷生物降解稠油特征及其成因

对白音查平凹陷生物降解稠油物性及地化特征进行研究，认为该凹陷稠油宏观上具有密度、粘度、凝固点高，饱和烃含量低，饱和烃与芳烃比值小的特征；微观上烷烃色谱及生物标志物表明稠油为两期混合油，成熟度属低－较成熟油的信息。通过同位素技术恢复了达6井稠油密度后，以生物标志物及物性特征将该凹陷稠油划分为三级降解油，为了解该区含油气远景和地质勘探部署提供了可靠依据。     

注水系统设备中抑制硫化物生成的化学缓蚀剂

在油田注水系统中 ,如果不控制硫酸盐还原菌的增长 ,就会造成安全、环境及设备运行方面的许多问题 (如微生物造成的腐蚀、产生固体颗粒及生成H2 S等 )。蒽醌 ,作为一种无毒的生物降解物质 ,能够在细菌吸收硫酸盐成为SRB所需的电子转换反应中起到解偶联作用。当该同化作用路径被截断 ,SRB就不可能将硫酸盐还原成H2 S ,这样 ,H2 S和可溶性铁的反应也就终止了。     

塔里木盆地原油碳硫同位素特征及油源对比

以碳、硫同位素在石油生成演化过程中的分馏作用为基础,对塔里木盆地原油、油源对比进行了探讨。原油的δ¹³C继承了生物母质的δ¹³C值,海相原油的δ¹³C小于-32‰或大于-24‰,陆相原油的δ¹³C为-32‰~-24‰。原油中有机硫来源于源岩中的硫酸盐,温度高于成熟原油(80~120℃)的δ³⁴S与油源岩中硫酸盐的δ³⁴S接近,但原油δ³⁴S似要比相应的硫酸盐δ³⁴S轻3‰~4‰。根据碳、硫同位素特征和原油其它物理化学特性可以将塔里木盆地原油分为4种。第1种为寒武—奥陶纪原油,其δ³⁴S为21‰~26‰,δ¹³C小于-32‰,为典型的海相原油,并可细分为寒武纪原油(δ³⁴S在24‰~26‰)和奥陶纪原油(δ³⁴S为21‰~22‰)。第2种为石炭—二叠纪原油,其δ³⁴S为5‰~7‰,δ¹³C小于-32‰,亦为海相原油,如沙3井原油,但母质类型较差。第3种为三叠—侏罗纪原油,δ³⁴S在10‰~14‰,δ¹³C在-26‰左右,为典型的陆相原油。第4种则是前3种原油的混合相原油,δ³⁴S介于海相原油与陆相原油之间,-C—O和C—P两种海相原油混合,其物理化学性质仍为海相原油特征,而-C—O与T—J原油混合则具有混合相原油的性质,没有发现C—P原油与T—J原油的混合油。     

四川盆地乐山—龙女寺古隆起地区震旦系储层沥青地球化学特征及意义

通过对四川盆地乐山—龙女寺古隆起地区储层沥青样品进行全岩镜下测定,发现该区震旦系灯影组储层中存在大量储层沥青,并对样品进行沥青反射率测定、有机元素分析和碳同位素分析,结果表明:古隆起地区震旦系灯影组储层沥青等效镜质体反射率(R′_O)值分布在2.06%~3.0%之间,平均值为2.62%,储层沥青H/C原子比和O/C原子比仅为0.30~0.43和0.01~0.03,表明沥青的成熟度高,基本上处于成熟—过成熟阶段,生烃潜力较低;S/C原子比为0.03~0.06,与长兴组(P₂ch)和飞仙关组(T₁f)储层沥青S/C原子比相比偏低,表明古隆起地区灯影组储层沥青受硫酸盐热化学还原反应(TSR)影响较小;此外,储层沥青碳同位素值分布在-36.8‰~-34.5‰之间,平均值为-35.7‰,在四川盆地各层位干酪根和沥青碳同位素值中其值最低,比塔里木盆地海相原油的碳同位素值还要低。结合四川盆地地质构造背景,对比各层位烃源岩干酪根碳同位素,认为古隆起地区震旦系灯影组储层沥青主要来源于下寒武统筇竹寺组烃源岩,属古油藏深埋时在高温、高压作用下裂解成气后的热演化沥青—焦沥青。