塔河奥陶系油藏沥青质沉淀形成机理研究

1、塔河奥陶系油藏沥青质沉淀形成机理研究    摘要：塔河缝洞型碳酸盐岩油藏储集体非均质性严重，流体充注的成藏过程中，早期稠油与后期轻质油在同一缝洞体内共存，开采过程中，先后有36口井因沥青质堵塞井筒无法生产。开展沥青质沉积机理研究，通过凝析油与稠油混合的沥青质沉积实验，结合典型井生产特征研究，确定了沥青质堵塞形成的主要原因是凝析油与稠油混合和井筒温度下降。该研究成果为井筒解除沥青质堵塞提供了理论基础。 关键词：沥青质；沉淀；沥青质堵塞；絮凝点；缝洞型碳酸盐岩油藏；塔河奥陶系油藏 中图分类号：TE135 文献标识码：A 前言 塔河油田奥陶系油藏位于沙雅隆起阿

2、克库勒凸起南部斜坡上，储集空间主要为岩溶形成的孔洞和裂缝，非均质性极强。油藏埋深55005700 m，油层温度为128(5500 m)，油藏压力为59.9 MPa(5500 m)。油藏流体性质纵向、横向上非均质性也较强，地面原油密度为0.738 41.0093 g/cm3，原油动力粘度为1.1521723.46 mPa·s，分布趋势呈现由东南向西北增加的规律。2001年5月7日，塔河油田奥陶系油藏TK305井两翼油嘴首先出现堵塞，地面管线、油管也随后出现堵塞，造成油井不能正常生产，检查堵塞物为煤渣状、团块状沥青，多种方法治理均未奏效。截至2006年底，共有36口油井先后出现不同程度的

3、沥青质堵塞现象，直接影响塔河奥陶系油藏的正常开采。 1油气成藏规律 从轻质组分、原油轻烃指纹分析，塔河奥陶系油藏原油c6c7组成中正构烷烃占38.0258.04，异构烷烃占19.5824.24，来源于海相寒武系一下奥陶统腐泥型烃源岩。平面上，塔河油田奥陶系油气藏既有稠油(西北部4、6区)，亦有轻质油一正常油(中部3区)，还有凝析气(东部9区)、干气(S60井)，为多次构造运动叠加，多期成藏的表现。 塔河油区主成藏期为海西早期、海西晚期、燕山期及喜马拉雅期，其中，海西早期形成的油气藏大都遭到破坏；海西晚期是本区最重要的成藏期，目前所见奥陶系稠油油藏均形成于该期，如塔河4区、6区油藏；印支一燕山及

4、喜马拉雅期较轻质油气再次充注，如3区，形成了塔河油田丰富多样的油气面貌。 同一缝洞体内稠油、轻质油共存。塔河奥陶系油藏属于缝洞型碳酸盐岩油藏，储集空间主要为溶蚀缝洞，非均质性较强。由于储集空间结构复杂，为形态相对均匀缝洞体早期成藏的稠油易被后期充注的中质油或轻质油驱走，而形态复杂的缝洞体下部的稠油则很难被驱出，形成稠油、中质油和轻质油共存的现象。油井录井中可以观察到：轻质油区的TK317井在5555.905557.21 m(下缝洞体)放空1.29m，槽面见稠油；轻质油区的S86井在5709.275717.55 m(下缝洞体)井段岩心孔洞流出黑色稠油。 2典型井沥青质堵塞物出现规律 以TK305

5、井和TK317井为例，沥青质堵塞的出现具有一定的规律性。 (1)采油初期生产轻质油，气油比较高。TK305井原油为乳黄色、褐黄色凝析轻质油，气油比为8001200 m3/m3；TK317井采油初期产轻质油，原油密度为0.827 g/cm3，气油比为666.7 m3/m3。 (2)采油初期常出现蜡堵。TK305井、TK317井采油初期采油树和地面管线均出现蜡堵。 (3)原油密度随着开采的进行而升高。随着开采的进行，TK305井和TK317井原油密度分别由0.816 g/cm3和0.827g/cm3上升至0.853 g/cm3和0.898 g/cm3。 (4)出现沥青质堵塞前，油井含水。TK305

6、井出现沥青质堵塞前含水率由0.03上升至21.67；TK317井出现沥青质堵塞前含水率由1.6上升至10.9，并不断攀升。 3堵塞物性质及分布特征 以TK305井和S1102井堵塞物为例：TK305井堵塞物为黑色炭渣状或为黑色块状有机物，手搓后呈粉状、无颗粒，污手，脱水2d效果不佳，呈固体沥青状，无法测试粘温曲线，密度1.071 g/cm3；S1102井堵塞物为黑色黏稠状有机物，密度为0.989 g/cm3。常温下流动性极差(无法测量)，60粘度为274 700 mPa·s，70粘度为102 400 mPa·s80粘度为33 320 mPa·s，90粘度为2051

7、0 mPa·s。 统计沥青质堵塞物的族组分：沥青质含量平均为28.86，胶质含量平均为15.55，芳香烃含量平均为18.18。与稠油相比，塔河油田沥青质堵塞物族组分具有3个明显特点：沥青质含量高，通常大于20；沥青质含量大于胶质含量；沥青质含量一般大于芳香烃含量。 平面上，沥青质堵塞物均出现于初产原油密度在0.860.82g/cm3的范围内，呈条带状。分析认为，该条带为轻质油与稠油过渡条带，东起TK305井区，南至TK850井区、西至TK1006井区，呈半环状。 4沥青质沉积机理研究 石油胶体以沥青质薄片聚集体为胶核，以吸附于沥青质表面的溶剂化的胶质为稳定剂，分散介质主要为油分和少量

8、胶质，具有较强的热力学不稳定性。沥青质对胶质强烈的吸附作用保证了沥青质的稳定存在，只有分散介质中含有足够的稳定剂和芳香度，且沥青质、胶质、分散介质含量匹配时，原油的稳定状态才能保持。胶质含量是决定原油中沥青质是否析出的一个重要因素，胶质在非烃中的比例则决定沥青质稳定性，因此，当非烃含量相对较高而胶质含量较低时，原油中的沥青质易析出。 由于石油沥青质所处的温度、压力或石油成分的改变，石油胶体体系失去平衡，其胶溶剂(即胶质)对沥青质的保护作用减弱，带电的极性沥青质分子在静电作用下聚集，逐步形成超胶束簇状物一絮状物，形成絮凝，进而形成沉淀。影响石油沥青质沉淀的因素包括原油组成、温度和压力、原油状态、

9、地层孔隙特征等，并以石油组成和温度、压力为主要影响因素。温度和压力对沥青质沉淀的影响较为复杂，对于不同组成和性质的石油，温度和压力的影响结果可能完全不同。  塔河油田实际生产中出现沥青质堵塞的井均位于轻质油与稠油过渡带上。从出现沥青质堵塞井的生产动态分析，出现堵塞的油井在开采早期产油均为凝析油或轻质油，开采一段时间后原油密度和粘度增加，表现为稠油特征，之后便陆续出现沥 青质堵塞。由油井生产动态特征推断，轻质油与稠油接触混合是沥青质堵塞形成的主要原因。Sivaraman也认为，“当轻烃组分增加时，吸附在沥青质表面的一部分胶质分子会从沥青质表面脱离，溶解到轻烃组分中，沥青质胶束将聚集形成

10、超胶束，随着轻烃组分的不断增加，将不断形成簇状物、絮状物，并最终产生沉淀。” 4.1全组分及族组分测定 凝析油样品全组分分析实验表明，凝析油主峰碳数为NC8，NC3NC8含量达31.86，而NC7、NC8正是沥青质的沉降剂；稠油主峰碳数为NC11。 S73井凝析油样品族组分分析：饱和烃含量为69.1，芳香烃含量为6.77，胶质含量为6.63，沥青质含量为2.89，总收回率为90.5，由于凝析油中饱和烃含量高，与稠油混合将促使沥青质产生沉淀。TK614井稠油样族组分分析：饱和烃含量为34.28，芳香烃含量为25.73，胶质含量为19.49，沥青质含量为16.11，总收回率为95.6，沥青质含量较

11、高。 凝析油密度为0.8394 g/cm3，50运动粘度为3.94mm2/g；稠油密度为0.9959 g/cm3，50运动粘度为1234.50 mm2/s。 4.2沥青质絮凝点实验 分别在40、50和80条件下将稠油与凝析油以不同质量比(10个点)混合，充分搅拌后测量其粘度，绘制粘度曲线(图1)，并进行显微镜照相 由图1可以看出，40、50和80条件下，当凝析油质量比为55时，混合油粘度曲线出现上跳，可以确定此点为沥青质絮凝点。由图2可以看出，80条件下，凝析油质量比为30时，混合液中开始零星出现颗粒较小沥青质沉淀物；凝析油质量比为55时，沥青质絮凝现象骤然加剧；凝析油质量比大于55后，沥青质

12、絮凝量不再增加。 以上实验证明：塔河油田稠油中加入凝析油后，将出现沥青质絮凝现象；实验条件下沥青质絮凝出现时的凝析油质量比为55；实验条件下沥青质絮凝点及絮凝程度受温度影响不大；随着沉淀剂(即凝析油)加入量的增加，由于凝析油的稀释作用，体系粘度呈下降趋势，而沥青质沉淀的絮凝点体系粘度偏离较大。因此，塔河油田堵塞物形成的主要原因是稠油与凝析油的混合。 5井筒温度的影响 塔河油田平均井深5600 m，储层温度平均约为128，而井口温度约为32，井筒内温度相差92，温差较大。 塔河3区TK305井早期的原油样品粘度对温度的敏感点在40左右，温度低于40后，随着温度降低，原油粘度由110mPa

13、3;8迅速上升至300 mPa·s，增加近3倍。塔河4区奥陶系稠油地面动力粘度平均为1043.0 mPa·s，主要敏感温度集中于4070，50时粘度为500 mPa·s，30粘度增加至3000 mPa·s，增加近6倍。塔河6区奥陶系稠油地面动力粘度平均为2936.6 mPa·s，原油粘度在60左右最为敏感，当温度低于60后，原油动力粘度由2000 mPa·s上升到16000 mPa·s，粘度增加8倍。由此可见，温度对塔河原油粘度的影响较大，4060时原油粘度将迅速上升，而粘度最高的塔河6区稠油粘度受温度的影响最大。 塔河油田

14、油井具有相同的地质层位、相近的井深及井筒温度变化条件，如果井筒内温度下降是油井内沥青质堵塞物形成的直接原因，则可以推测，原油粘度最高、粘度受温度影响最为明显的塔河6区油井应该最易发生沥青质堵塞。但实际上，塔河油田6区却很少出现油井堵塞现象，而初期产油油质较轻的塔河油田3区却经常发生油井堵塞。因此，生产过程中的温度降低将使原油粘度增加，但并不是塔河油田油井发生堵塞的主要原因。 沥青质堵塞物粘温分析表明，温度对沥青质堵塞物粘度的影响较大，由于井底温度较高，沥青质具有较好的流动性，沥青质沿井筒上升，当温度低于90时，沥青质堵塞物粘度急剧增加，因此，井底不会发生沥青质堵塞，而井筒中易发生沥青质堵塞。由此可见，温度降低是形成井筒中沥青质堵塞的必要条件。 6结论 (1)塔河缝洞型碳酸盐岩油藏为多期次油气成藏，多期次油气充注使部分区域的缝洞体内出现稠油与轻质油共存的现象。 (2)族组分分析表明，塔河油田井筒堵塞物沥青质组分含量较高，且沥青质含量一般高于胶质和芳香烃。 (3)根据凝析油和稠油混合实验，确定实验条件下沥青质絮凝点为凝析油质量比为55，并确