聯(lián)系電話
公眾號(hào)
回到頂部
我公司于2019年開始研發(fā)井場(chǎng)部署的頁(yè)巖游離油含量檢測(cè)系統(tǒng),歷經(jīng)兩年的室內(nèi)研發(fā)實(shí)驗(yàn)和井場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn),適用于鉆井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的密閉熱釋分析系統(tǒng)(二代)現(xiàn)已投入國(guó)內(nèi)多個(gè)盆地(如松遼盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地和濟(jì)陽(yáng)坳陷等)的勘探現(xiàn)場(chǎng),為準(zhǔn)確獲得頁(yè)巖游離油含量提供了全新的檢測(cè)手段。
井場(chǎng)密閉熱釋分析不但能夠獲得最準(zhǔn)確的頁(yè)巖游離油含量信息,而且能夠獲得接近地層流體的全組分烴類信息?;诰畧?chǎng)密閉熱釋分析,結(jié)合熱解比較方法,克服了普遍存在的低碳數(shù)烴(尤其是氣態(tài)烴)損失和高溫(350-450℃)條件下束縛烴和裂解烴不易分離的難題,獲得最準(zhǔn)確的巖石OGIP信息。密閉熱釋+比較熱解的檢測(cè)方案是目前最先進(jìn)、最準(zhǔn)確的OGIP定量技術(shù)。
以國(guó)內(nèi)某盆地頁(yè)巖油勘探為例,詳細(xì)闡述本技術(shù)方法的應(yīng)用實(shí)踐和優(yōu)越性。
(一)應(yīng)用區(qū)域
本實(shí)例應(yīng)用區(qū)域?yàn)閲?guó)內(nèi)某盆地頁(yè)巖油專探井,鉆井現(xiàn)場(chǎng)采用了密閉取心手段獲得頁(yè)巖巖心樣品。
(二)井場(chǎng)密閉熱釋分析
傳統(tǒng)頁(yè)巖含油量檢測(cè)采用出筒巖心取樣后采用液氮冷凍轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室?guī)r石熱解分析,或是取樣后井場(chǎng)冰柜冷凍保存進(jìn)行巖石熱解分析。井場(chǎng)密閉熱釋分析則于采用了密閉容器保存樣品,并在密閉環(huán)境中進(jìn)行樣品處理和分析,不但避免了樣品保存時(shí)的烴類損失,而且節(jié)約了檢測(cè)成本(無(wú)需液氮和額外設(shè)備保存樣品)。
密閉熱釋分析系統(tǒng)主要由樣品密封罐、低溫粉碎儀和烴類含量檢測(cè)儀等組成,井場(chǎng)工作流程如下圖。新鮮出筒巖心樣品取樣置于密封罐中,樣品密封罐轉(zhuǎn)移至低溫粉碎儀,先由低溫裝置將密封罐冷卻至小于5℃,然后將罐內(nèi)樣品在密閉條件下進(jìn)行物理粉碎。隨后將密閉樣品罐轉(zhuǎn)移至烴類含量檢測(cè)儀中,分別與載氣和FID檢測(cè)器相連。根據(jù)設(shè)定的升溫程序?qū)悠饭捱M(jìn)行程序升溫,檢測(cè)不同溫度段釋放的烴類含量。
圖1 頁(yè)巖樣品井場(chǎng)密閉熱釋分析流程
我公司研發(fā)的井場(chǎng)密閉熱釋分析系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1)樣品分析用量達(dá)到克級(jí),滿足熱釋后熱解比較分析;
2)低溫冷卻溫度可達(dá)0℃以下;
3)樣品粉碎粒度可達(dá)100目以上;
4)樣品密封罐設(shè)計(jì)了快插接口,實(shí)現(xiàn)閃接;
5)檢測(cè)信號(hào)達(dá)百萬(wàn)級(jí)pA信號(hào);
6)檢測(cè)儀空白信號(hào)低于500pA;
7)升溫程序可自定義,升溫速率最大60-70℃/min;
8)單樣品檢測(cè)時(shí)間小于30min。
目前,我公司采用了三個(gè)溫度段的檢測(cè)程序:低溫(<5℃)恒定3分鐘,再以50℃/min升溫至90℃度恒定5分鐘,再以50℃/min升溫至300℃度恒定12分鐘,共約26分鐘,對(duì)應(yīng)FID檢測(cè)獲得3個(gè)熱釋峰,分別標(biāo)為Sg、S0*和S1(圖1)。與傳統(tǒng)巖石熱解相比,熱解S0等于熱釋Sg和熱釋S0*之和,熱解S1與熱釋S1相同。
前期對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(圖2),熱釋S1與熱解S1具有較好的線性相關(guān)性,熱釋S1總體上較熱解S1偏高14%,熱釋S0是熱解S0的27倍(平均值),說(shuō)明傳統(tǒng)熱解分析會(huì)嚴(yán)重低估S0含量。井場(chǎng)相同條件下開展的對(duì)比實(shí)驗(yàn)充分說(shuō)明了密閉熱釋分析有效地避免了輕烴物質(zhì)的蒸發(fā)損失,盡可能多地保留了巖石樣品中的烴類信息。
圖2 四川盆地大安寨段頁(yè)巖巖石熱解和密閉熱釋對(duì)比實(shí)驗(yàn)
頁(yè)巖熱釋烴的色譜分析結(jié)果表明,密閉熱釋分析獲得Sg、S0*和S1峰,對(duì)應(yīng)5℃、90℃和300℃三個(gè)溫度段熱釋烴色譜指紋特征為:Sg峰以C1-C5氣態(tài)烴為主,S0*峰以C6-C10輕烴為主,S1峰以C10+烴類為主,最高可檢測(cè)到C32。更高碳數(shù)烴、有機(jī)質(zhì)吸附/互溶烴和礦物吸附烴需要在更高的溫度下才能揮發(fā)出來(lái),因此巖石熱解S2峰中殘留一部分已生成的原油。我公司開發(fā)的密閉熱釋方法僅用于定量巖石中游離烴含量。反過(guò)來(lái),滿足游離烴定量的熱釋方法將單個(gè)樣品分析時(shí)間縮短至25分鐘,在保證新鮮巖心樣品C10-烴類幾乎無(wú)損失的前提下使得現(xiàn)場(chǎng)快速定量巖石游離烴量成為現(xiàn)實(shí),解決了輕烴蒸發(fā)損失的難題,實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖烴類全組分的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),提高了含油量評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。
圖3頁(yè)巖密閉熱釋烴色譜指紋圖
(三)總含油量定量方法
井場(chǎng)密閉熱釋分析采用了克級(jí)樣品量,使得有機(jī)溶劑萃取和熱解比較分析的方法成為可能,克服了束縛烴和干酪根裂解烴因熱解溫度重疊而無(wú)法準(zhǔn)確分離的難題。有機(jī)溶劑萃取和熱解比較方法流程如圖4。
圖4 熱釋后樣品萃取+熱解比較分析方法示意圖
基于井場(chǎng)密閉熱釋分析和巖石熱解比較分析方法的頁(yè)巖總含油量相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式如下:
TOY | Total Oil Yield,單位質(zhì)量巖石中的總烴含量 |
Sg | 現(xiàn)場(chǎng)5℃檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的氣態(tài)烴含量 |
S0* | 現(xiàn)場(chǎng)5-90℃檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的烴類含量 |
S1 | 現(xiàn)場(chǎng)90-300℃檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的烴類含量 |
S1-re | 熱釋樣品Rock-Eval 300℃檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的烴類含量 |
S2-re | 熱釋樣品Rock-Eval 300-600℃檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的烴類含量 |
S2-ex | 熱釋樣品抽提后Rock-Eval 300-600℃檢測(cè)的單位質(zhì)量巖石中的烴類含量 |
Sloss | 巖石到達(dá)地面之前的烴類損失(密閉取心可忽略) |
(四)頁(yè)巖油專探井含油性分析
根據(jù)井場(chǎng)密閉熱釋和熱釋樣品熱解比較分析方法,某盆地頁(yè)巖油專探井取心段頁(yè)巖含油性剖面如下(圖5)??偤土拷橛?.45 mg/g巖石至19.49 mg/g巖石,平均值為12.72 mg/g巖石。游離油含量介于2.73 mg/g巖石至13.63 mg/g巖石,平均值為7.45 mg/g巖石。束縛油含量介于0.60 mg/g巖石至9.43 mg/g巖石,平均值為5.28 mg/g巖石。縱向上看,取心段頁(yè)巖含油量可分為上下兩個(gè)層段,下層段頁(yè)巖含油性優(yōu)于上層段頁(yè)巖。
圖5 取心段游離油和束縛油含量剖面
進(jìn)一步地,取心段頁(yè)巖可動(dòng)油含量介于1.71 mg/g巖石到16.87 mg/g巖石,平均值為8.70 mg/g巖石,可動(dòng)油含量為總含油量的63%(平均值)??v向上看,下層段頁(yè)巖油可動(dòng)性優(yōu)于上層段頁(yè)巖。
圖6 取心段可動(dòng)油含量和總含油量剖面
頁(yè)巖油專探井取心段頁(yè)巖游離烴含量約占總含油量的59%,束縛烴含量約占總含油量的41%。游離烴和束縛烴比例與原油全烴色譜指紋相吻合。密閉熱釋烴含量約占總含油量的51%,占游離烴含量的87%,說(shuō)明井場(chǎng)密閉熱釋效率是令人滿意的。另外,熱釋S0值占游離烴含量的25%,總含油量的15%。若采用傳統(tǒng)檢測(cè)方法,熱釋S0基本損失殆盡,會(huì)整體影響含油性評(píng)價(jià)結(jié)果。