《石油地质综合研究方法》课件05-运移方向示踪和研究方法

1、第四章 运移方向示踪和研究方法 油气藏分布在油气运移的路径上，因此寻找油气藏的关键在于确定油气运移的路径和方向。 沉积盆地中油气运移和分配往往是不均匀的。而那些在历史上油气呈汇聚运移的区域对油气藏的形成最为重要。 研究确定油气运移的流向最好办法就是在生烃期确定后，研究生油层顶向古构造面貌。进而计算流体势，从而分析确定油气的流向和流量。 油气在储层中的运移会在储层中残留痕迹，运移会使油气组成和生物标志物发生变化，由此可追索油气运移方向。油气运移方向的研究方法地质分析法流体物理性质分析法地球化学分析法（示踪）（1）油气组分 油气在储层中运移会引起组分分异，即地层色层效应。 表现在：油气中轻质组分增

2、加 沥青质和胶质含量减少 比重和粘度减小 大分子难以通过孔隙喉道而变残留下来，岩石对大分子和极性强的分子吸附作用强，使得运移方向上低小分子运移速度快。 油气源对比，同一油气源才能进行运移地化指标的研究。 不同分子量、不同极性以及不同立体化学结构的烃类与非烃类化合物，在通过运载层过程中（运移），遭受吸附和解吸作用的能力也不同。许多极性分子可能牢固地吸附在矿物表面，使运移的石油中该化合物的含量随运移距离而减少。 利用生物标志化合物分析运移最经典的图式 Seifert和Moldwan(1981)的BMAI分布图。该图选择了生物标志化合物甾烷两个异构化合物为端元来研究油气的成熟和运移效应。 （2）生物

3、标志化合物用甾烷参数表示的成熟-运移图（Seifert和Moldowan,1981）成熟度纵坐标：5a(20s)/5a(20R) 代表烃类成熟度。 横坐标：14、17(20R)/5a(20R) 代表运移距离。实线为成熟度趋势线- - 虚线为地层色层效应，即运移趋势线。 三环萜/五环萜：三环萜烷比五环萜运移快含氮化合物，研究油气运移是近年来的重要新进展。1 根据石油成熟度梯度研究油气充注方向示踪油气运移油藏充注的前提条件符合以下条件，示踪效果显著：同一族群/组群的原油分布范围内示踪；同一生油凹陷/洼陷内示踪；同一烃源灶供油的范围内示踪；跨越成熟原油、低熟油分布地带时，选择示踪参数要谨慎；一个油藏

4、/区带内示踪；多油层/油组的油藏选同一油层原油，或确认无垂向运移分异时，选同一油组原油示踪；较为系统、连续采样。油气运移油藏充注方向指标选择成熟度指标： C29 -甾烷20S/（20S+20R） C29 甾烷/(+) C27 三降藿烷参数 Ts/Tm C30 重排藿烷/C30藿烷 甲基菲指数 MPI1 甲基菲包括4个异构体：3MP和2MP为型，9MP和1MP为型，因取代基位置不同，空间效应有别，型显然比型活跃，因此极性可能相对较强，在运移过程中易被岩石吸附而滞留在后，所以沿着运移方向，MPI1和MPR值增大。型型霍烯霍烯霍烷甲基环己烷100二甲基环戊烷甲基环己烷庚烷2、根据原油密度、粘度和含蜡

5、量研究石油运移层析作用为主散失和氧化作用为主3、天然气运移指标3.1 烃 类 组 分 (1) 低分子正构烷烃 沿运移方向上，CH4的相对含量逐渐增加，重烃组分(C+2)逐渐减少。这是由于CH4具有最强的渗透、扩散能力，而矿物和岩石对重烃组分具有较强的吸附保留能力，因此可用以下参数来描述运移层析效应和分馏现象：C1()、ClC+2重烃、C+2重烃含量()、C2C3等兴隆台油田伴生气运移造成的组分变化（据沈平等，1991）CH4,%重烃含量，大庆长垣北部萨尔图油层和嫩江组浅层天然气烃类组分数据表（据戴金星等）（2）分子量相同而结构不同的组分 对于分子量相同的组分(如iC4、nC4)，分子有效直径较

6、小者(如iC4：5278)与矿物岩石表面的作用力也相对较弱，而分子有效直径较大者(如nC4=5784)，其极性较大，另方面iC4的扩散系数功亦比nC4的扩散系数大。因此，在运移因素占主导地位时，iC4nC4在运移方向上呈增加趋势 曙光油田曙4区各井组分变化（据沈平等，1991）异 /正丁烷iC4/nC4异 /正戊烷iC5/nC5天然气母质成熟度计算结果与暗色泥岩实测成熟度对比图伊19伊23 莫里青断陷（3）芳烃与链状烷烃 苯是芳香环结构分子，nC6是链状结构，从而决定了苯的极性比nC6强。对于极性强的组分，在运移过程中易被岩石吸附，它的迁移速率相对较慢，某些强极性组分，由于岩石对它们的吸附力很

7、强，可能永远滞留在运移途中； 而些极性较弱的组分，由于岩石对它们的吸附较弱，其迁移速率相对较快。因此，在运移过程中，苯nC6比值减小。（4）R3参数R3参数是由中科院广州地化所提出的，其含义为R3 = （ R3R4）/R4 式中 R3=iC4/nC4 R4=iC4/C3 由于R3（iC4/nC4）、R4（iC4/C3），受母质类型影响较大，而将R3、R4按公式组合后， R3值受母质类型的影响就大大减小。随运移距离增加，R3不断增大，R4不断减小。R3与R4之差绝对值R3-R4也呈增加趋势，分子项与分母项呈相反趋势变化，使得沿运移R3方向增大的幅度加大，更能反映运移的变化特点。3.2 同 位 素

8、(1) 利用13C1同位素判别天然气垂向运移距离 对于同地区或气田，同一种母质来源的天然气，利用同位素组成与干燥系数来判别天 然气的运移作用是行之有效的方法之。其原理是首先确定研究区源岩的埋深与成熟度的对 应关系，然后利用13C1RO关系和深度RO关系，可以计算出天然气源岩相当于现今的 埋深，再结合目前的产层深度，就可以估算出天然气的垂向运移距离。不同类型干酪根不同成熟度条件下形成天然气的13C1腐殖型： 13C1=14logRo-28 腐泥型： 13C1=17logRo-42桑南地区天然气甲烷碳同位素组成平面分布图桑南地区天然气甲烷含量平面分布图(2) 利用13C1同位素判断注入方向桑南地区

9、O、C天然气烷烃碳同位素分布纵向分布没有明显规律。说明来源一致，纵向分馏不明显。主要气源来自东部的威廉港凹陷，还有来自北海方向的。3、含氮化合物研究油气运移方向烷基咔唑类分子结构示意图 咔唑类的 1至 8号碳位都可被烷基取代，根据 1、8碳位的取代情况，烷基咔唑可分为三组： 第一组（G1），1、8位氢原子全部被烷基取代，N- H全屏蔽； 第二组（G2），1、8位上只有一氢原子被烷基取代，N- H部分屏蔽，为半裸露型； 第三组（G3），1、8位氢原子均未被取代，N- H全裸露。 G1极性小，与周围媒介作用小，运移相对较快； - H全屏蔽 G3由于 N- H全暴露，与周围媒介特别是围岩表面作用强，

10、因此其运移速度最慢； G2则居中。 咔唑类化合物的运移，是一个与围岩表面、石油中其它成分、地层水等相互作用的复杂过程，它涉及到咔唑类化合物与围岩表面、其它流体之间的沉淀与溶解、吸附与解吸附作用，这是一对矛盾共同体当咔唑类与围岩的吸附作用大于与原油中其它组份或水的相互作用时，就会在围岩表面沉淀下来；反之，则会发生溶解，随石油或水一起发生运移。在运移过程中通过反复不断的沉淀与溶解，吸附与解吸附作用，咔唑类得到不断的调整与再分布，最终形成与源岩中不同的分布特征。 G1 G2 G3 （1）随着油气运移距离的增加，原油中含氮化合物的绝对丰度降低； （2）氮（原子）屏蔽的异构体/氮（原子）暴露的异构体 比

11、值增加氮官能团遮蔽型异构体（C-1和C-8位均被烷基取代，即1，8-二甲基咔唑），相对于半遮蔽型异构体，（C-1和C-8仅有一个烷基取代基，如1-甲基咔唑、1，3-二甲基咔唑等），或暴露型异构体（C-1和C-8均未被烷基取代，如3-甲基咔唑，2，7-二甲咔唑）富集。 参数：1,8-/2,7-DMC、1,8-/1,3-DMC、1,8-/NEXs-DMC等1，8-二甲基咔唑1，5-二甲基咔唑1，3-二甲基咔唑2，7-二甲咔唑3，5-二甲咔唑含氮化合物显著的运移分馏效应可表现在以下几个方面：（3）烷基咔唑相对于烷基苯并咔唑富集； 烷基咔唑/烷基苯并咔唑 导致 （4）苯并咔唑异构体中，苯并a咔唑相对于

12、苯并c咔唑富集。参数： a/c （5）较高C数同系物/较低C数的同系物。 研究实例1塔里木盆地哈德逊油田研究实例1，8-/2，6二甲基咔唑研究实例2 吐哈盆地西部弧形构造带油气运聚规律吐哈盆地西部弧形构造带油气运聚规律油气运聚规律葡北油田油气注入方向油气运聚规律研究葡北油田油气注入方向油气运聚规律研究神泉油田-侏罗系油藏天然气均为煤型气神泉油田-侏罗系油藏雁6胜南洼陷生烃能力差煤系油运移煤型气运移湖相油运移晚第三纪第四纪煤系油运移煤型气运移早第三纪末 原油既有煤系油，也有七克台的湖相油，因此可以形成混合型的原油聚集，由于七克台组湖相泥岩演化程度较低，与煤系源岩不同，在较低演化程度下湖相源岩主要

13、生油，因此天然气主要为与煤系油同期运移的煤型气，油气主要来自胜北次凹演化程度较高的煤系源岩，侧向运移距离较远，成藏期晚，天然气主要为油气藏中溶解气。 三、长春岭构造带运移方向双城凹陷青一段烃源岩生并排烃，排油门限为1200m。(1)长春岭油气运移分析初探 湖相源岩排烃发生在镜质体反射率0.7%以上，只要源岩镜质体反射率图和目前地层埋深图叠合，镜质体反射率等于0.7%的深度即为目前的排烃门限深度，三肇凹陷约为1500m, 朝阳沟阶地约为1300m。长春岭油气运移松辽盆地青一段排烃门限深度的空间变化(引自王飞宇，2008)三肇和超长地区排烃门限长春岭油气运移分析1300m1200m松南长春岭背斜距

14、两凹陷的距离相近，都有供烃的可能。青一段烃源灶青一段烃源灶长43长47长23长17长29长64双51双52双54民1民6源2扶222-8-8长106（1）z/m=191长106（1） q4z/m217C30伽马蜡烷17,21-30-降藿烷源2 q4 原油z/m217z/m=191长46长春岭油气运移分析 油油对比朝长阶地与松南长春岭油油对比除成熟度外差异不大。z/m=191长106（1） q4z/m217C30伽马蜡烷17,21-30-降藿烷双51（1718-1738m，F油）双23（807.7-779.8m，F油）长春岭油气运移分析2、油油对比王府凹陷与松南长春岭油油对比原油类型的分布明水期末的构造高点控制了长春岭构造带的油气聚集长春岭油气运移分析 成熟度参数与运移关系平面展布成熟度参数处于低值区存在两凹陷双向供源的可能性。AA排烃门限:-1175m0.660.490.560.650.570.520.710.46C29S/S+R值0.66油气运移方向明末的青一段底以上原始地层厚度的恢复就能说明油气运聚的特征（解释为什么长48、33、52、扶159和民63井没有油气显示）。长春岭油气运移分析盆地北部构造反转时期（K/E）剥蚀厚度图（王飞宇，2008）朝-长剥蚀厚度为450-500m，王府为500-600m长春岭明末剥蚀厚度为650m-800m 构造样式平