一种基于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法与流程

1.本发明涉及一种基于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法，属于天然气成因研究领域。


背景技术：

2.轻烃(c1‑
c
10
)是原油和天然气的重要组成部分，被广泛地应用于油气成因类型、成熟度以及蒸发分馏等次生作用的研究。蒸发分馏作用主要是指原油与天然气分离的过程。国内外众多油气田中，天然气常与轻质油、凝析油伴随产出。在天然气成因研究过程中，由于伴生油的轻烃绝对含量高更易被检测，伴生油的轻烃参数常被用于天然气成因的判识。然而，天然气成因类型和成熟度的判识标准是基于天然气样品的研究建立的，伴生油的轻烃参数能否准确表征天然气轻烃特征还有待进一步探讨。换言之，受到蒸发分馏作用影响后，伴生油的哪些轻烃参数基本不受影响仍可以判识天然气的成因类型及成熟度还缺乏判识的方法。化合物的沸点是影响蒸发分馏作用的重要因素，一般认为构成轻烃参数化合物沸点差异大该参数受蒸发分馏作用影响就显著。轻烃参数一般由多种化合物丰度的比值构成，并且不同轻烃化合物的沸点差异明显，很难简单地评判，因此有必要提供一种判识轻烃参数是否受蒸发分馏作用影响的定量标准，以提高应用伴生油轻烃参数判识天然气成因类型及成熟度的可靠性。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法，用于以伴生油轻烃参数判识天然气成因类型及成熟度的研究。
4.目前伴生油的轻烃参数常被应用于天然气的成因和成熟度的判识，而天然气成因和成熟度的判识标准是基于天然气样品的统计建立的，受蒸发分馏作用的影响，伴生油的轻烃参数与天然气的轻烃参数会存在一定的差异。因此有必要建立判识方法，在应用前对轻烃参数是否受蒸发分馏作用影响显著进行判断。蒸发分馏作用主要受沸点的控制，另外，化合物的丰度也是控制蒸发分馏作用影响强弱的重要因素。基于上述认识，本发明建立了以伴生油中各化合物丰度占比为权重，以构成分子和分母化合物沸点加权平均值差值为标准的判断模型。
5.本发明所提供的基于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法，包括如下步骤：
6.根据天然气伴生油轻烃参数中构成分母轻烃化合物沸点的加权平均值与构成分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t是否超过临界值k，构建判断伴生油轻烃参数能否准确表征天然气特征的如下判识模型：
7.若t≤k，则所述天然气伴生油轻烃参数基本不受蒸发分馏作用影响，伴生油的该参数值能有效的表征天然气的地化特征；
8.若t＞k，则所述天然气伴生油轻烃参数受蒸发分馏作用影响明显，应用伴生油的该参数值判断天然气特征会产生较大误差。
9.上述的方法中，所述天然气伴生油轻烃参数由式(1)得到：
[0010][0011]
式中，a1，a2，a3……
a
m
表示伴生油中组成轻烃参数分母化合物的丰度，m表示参数中组成分母的化合物的个数；b1，b2，b3……
b
n
表示伴生油中组成轻烃参数分子的化合物的丰度，n表示参数中组成分子的化合物的个数。
[0012]
上述的方法中，按照式(2)得到构成分母轻烃化合物沸点的加权平均值与构成分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t：
[0013][0014]
式中，t表示构成分母与分子化合物沸点加权平均值之差，℃；a
i
和b
i
分别表示组成轻烃参数分母和分子的各化合物所占权重，并且a1 a2 a3
……
a
m
＝1，b1 b2 b3
……
b
n
＝1；x
i
和y
k
分别表示组成轻烃参数分母化合物a
i
和分子的化合物b
k
的沸点。
[0015]
具体地，按照式(2
‑
1)得到组成轻烃参数分母的各化合物权重：
[0016][0017]
式中，i＝1,2,3
……
m；a1，a2，a3……
a
m
表示伴生油中组成轻烃参数分母化合物的丰度；m表示参数中组成分母的化合物的个数；
[0018]
按照式(2
‑
2)得到组成轻烃参数分子的各化合物权重：
[0019][0020]
式中，k＝1,2,3
……
m；b1，b2，b3……
b
n
表示伴生油中组成轻烃参数分子的化合物的丰度，n表示参数中组成分子的化合物的个数。
[0021]
上述的方法中，根据天然气与伴生油的一系列构成参数分母与分子化合物沸点差不同的轻烃参数d
g
和d
o
的归一化值d
g’和d
o’的逐一对比，确定所述临界值k(℃)：
[0022]
选择一系列分母化合物与分子化合物均为单个化合物，且化合物结构相似而沸点差不同的轻烃比值参数d(如：ic4/nc4、2
‑
mc5/nc6、2
‑
mc6/nc7、ic5/nc5、3
‑
mc6/nc7、3
‑
mc5/nc6、1,1
‑
dmcyc5/1,t2
‑
dmcyc5、2
‑
mc5/3
‑
mc5、2
‑
mc6/3
‑
mc6、1,c3
‑
/1,t2
‑
dmcyc5，其比值的分母与分子化合物的沸点之差分别为11.5℃、8.7℃、8.5℃、8.1℃、6.5℃、5.7℃、4.4℃、3.0℃、2.0℃、1.1℃)；然后按照沸点差由大到小，逐一选定参数d，并分别得到代表性天然气和伴生油样品的轻烃参数值d
g
和d
o
，进行归一化计算得到d
g’和d
o’：
[0023][0024]
[0025]
若d
g
’‑
d
o’≤0.1，则所选择参数的分母化合物与分子化合物的沸点差，即为所述临界值k。
[0026]
各轻烃化合物符号及沸点如表1中所示。
[0027]
表1原油和天然气中常用c4‑
c7轻烃化合物及其沸点
[0028][0029][0030]
本发明为判断轻烃参数是否受蒸发分馏作用影响，天然气藏伴生原油中轻烃参数能否有效表征天然气地球化学特征，提供了一种可行的技术方法，可以提高应用伴生油的轻烃参数判识天然气成因和成熟度的准确性，具有广泛的适用性。
附图说明
[0031]
图1为本发明基于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法的流程图。
[0032]
图2为本发明具体实施方式中应用代表性天然气和伴生原油样品参数对比确定临
界值k(℃)的关系示意图。
[0033]
图3为本发明具体实施方式中多口井天然气和伴生油环己烷指数对比。
[0034]
图4为本发明具体实施方式中天然气及其伴生油的多种轻烃参数对比。
具体实施方式
[0035]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0036]
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0037]
本发明提供了一种基于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法，流程如图1所示，包括如下步骤：
[0038]
步骤101：根据天然气伴生油轻烃参数中构成分母和分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t(℃)是否超过临界值k(℃)，构建判断伴生油轻烃参数能否准确表征天然气特征的判识模型。若t≤k，则该参数p基本不受蒸发分馏作用影响，伴生油的该参数值能有效的表征天然气的地化特征；若t＞k，该参数p受蒸发分馏作用影响明显，应用伴生油的该参数值判断天然气成因和成熟度会产生较大误差。
[0039]
步骤102：根据伴生油中轻烃化合物的丰度，确定模型中，组成轻烃参数分母的各化合物的权重a
i
和组成轻烃参数分子的各化合物的权重b
i
。
[0040]
步骤103：根据各轻烃化合物的沸点和组成轻烃参数分母和分子的各化合物的权重a
i
和b
i
，确定所述模型中，构成分母和分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t(℃)。
[0041]
步骤104：选择一系列构成参数分母与分子沸点差不同的轻烃参数d，分别计算代表性天然气和伴生油样品的轻烃参数值d
g
和d
o
，并进行归一化计算得到d
g’和d
o’，通过d
g’和d
o’的对比，确定模型中临界值k(℃)。
[0042]
本发明提供的方法，根据天然气伴生油轻烃参数中构成分母和分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t(℃)是否超过临界值k(℃)，构建判断伴生油轻烃参数能否准确表征天然气特征的判识模型：t≤k，则该参数p基本不受蒸发分馏作用影响，伴生油的该参数值能有效的表征天然气的地化特征；若t＞k，该参数p受蒸发分馏作用影响明显，应用伴生油的该参数值判断天然气成因和成熟度会产生较大误差。
[0043]
根据伴生油中轻烃化合物的丰度，确定模型中组成轻烃参数分母的各化合物的权重a
i
和组成轻烃参数分子的各化合物的权重b
i
。进一步地，根据各轻烃化合物的沸点和组成轻烃参数分母和分子的各化合物的权重a
i
和b
i
，确定所述模型中，构成分母和分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t(℃)；具体地，选择一系列构成参数分母与分子沸点差不同的轻烃参数d，分别计算代表性天然气和伴生油样品的轻烃参数值d
g
和d
o
，并进行归一化计算得到d
g’和d
o’，通过d
g’和d
o’的对比，确定模型中临界值k(℃)。
[0044]
在一个实施例中，设一个轻烃地球化学参数为：
[0045][0046]
其中，a1，a2，a3……
a
m
为伴生油中组成轻烃参数分母化合物的丰度，m为参数中组成分母的化合物的个数；b1，b2，b3……
b
n
为伴生油中组成轻烃参数分子的化合物的丰度，n为参数中组成分子的化合物的个数。
[0047]
则伴生油轻烃参数中构成分母轻烃化合物沸点的加权平均值与构成分子轻烃化
合物沸点的加权平均值之差的计算模型为：
[0048][0049]
其中，t(℃)为构成分母与分子化合物沸点加权平均值之差；a
i
和b
i
分别为组成轻烃参数分母和分子的各化合物所占权重，并且a1 a2 a3
……
a
m
＝1，b1 b2 b3
……
b
n
＝1；x
i
和y
k
分别为组成轻烃参数分母化合物a
i
和分子的化合物b
k
的沸点。
[0050]
并且，若t≤k，其中k为临界值，则该参数p基本不受蒸发分馏作用影响，伴生油的该参数值能有效的表征天然气的地化特征；若t＞k，该参数p受蒸发分馏作用影响明显，应用伴生油的该参数值判断天然气特征会产生较大误差。
[0051]
在一个实施例中，计算组成轻烃参数分母的各化合物权重的计算公式为：
[0052][0053]
其中，i＝1,2,3
……
m；a1，a2，a3……
a
m
为伴生油中组成轻烃参数分母化合物的丰度；m为参数中组成分母的化合物的个数。
[0054]
在一个实施例中，计算组成轻烃参数分子的各化合物权重的计算公式为：
[0055][0056]
其中，k＝1,2,3
……
m；b1，b2，b3……
b
n
为伴生油中组成轻烃参数分子的化合物的丰度，n为参数中组成分子的化合物的个数。
[0057]
在一个实施例中，选择一系列构成参数分母与分子均为单个化合物，且分母与分子沸点差不同的轻烃参数d：ic4/nc4、2
‑
mc5/nc6、2
‑
mc6/nc7、ic5/nc5、3
‑
mc6/nc7、3
‑
mc5/nc6、1,1
‑
dmcyc5/1,t2
‑
dmcyc5、2
‑
mc5/3
‑
mc5、2
‑
mc6/3
‑
mc6、1,c3
‑
/1,t2
‑
dmcyc5，其比值的分母与分子化合物的沸点之差分别为11.5℃、8.7℃、8.5℃、8.1℃、6.5℃、5.7℃、4.4℃、3.0℃、2.0℃、1.1℃。按照沸点差由大到小，逐一选定参数d。并分别计算代表性天然气和伴生油样品的该轻烃参数值d
g
和d
o
，进行归一化计算得到d
g’和d
o’：
[0058][0059][0060]
若d
g
'
‑
d
o
'≤0.1则所选参数d分母与分子的沸点差，即为所述模型中临界值k(℃)。
[0061]
在本实施例中，以四川盆地天然气和伴生油作为待研究的对象，提供了一种基于轻烃沸点判识天然气藏伴生原油中轻烃参数有效性的方法，具体包括如下步骤：
[0062]
1、建立判断伴生油轻烃参数能否准确表征天然气特征的判识模型
[0063]
轻烃参数一般为多个轻烃化合物丰度构成的比值参数，如环己烷指数ch(％)：
[0064][0065]
其中，cyc6为环己烷，nc6为正己烷，mcyc5为甲基环戊烷；则伴生油轻烃参数中构成
分母轻烃化合物沸点的加权平均值与构成分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差的计算模型为：
[0066]
t＝b1x1‑
(a1y1 a2y2 a3y3)
[0067]
其中，t(℃)为构成分母与分子化合物沸点加权平均值之差；b1为伴生油中cyc6的丰度在组成分子化合物丰度中所占比重；a1，a2，a3分别伴生油中nc6，cyc6，mcyc5的丰度在组成分母化合物丰度中所占比重；x1为cyc6的沸点和y1，y2，y3分别为nc6，cyc6，mcyc5的沸点。
[0068]
并且，若t≤k，其中k为临界值，则ch(％)基本不受蒸发分馏作用影响，伴生油的该参数值能良好的表征天然气的地化特征；若t＞k，该ch(％)受蒸发分馏作用影响明显，应用伴生油的该参数值判断天然气特征会产生较大误差。
[0069]
2、确定模型中组成轻烃参数分母的各化合物的权重a
i
和组成轻烃参数分子的各化合物的权重b
i
[0070]
以代表井qiu8天然气伴生油样品为例，基于全油气相色谱实验分析可以获得各化合物的丰度，从而计算组成轻烃参数分母的各化合物权重：
[0071][0072][0073][0074]
计算组成轻烃参数分子的各化合物权重：
[0075][0076]
3、确定模型中构成分母和分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t(℃)
[0077]
以代表井qiu8天然气伴生油样品为例，将上述组成轻烃参数分母的各化合物的权重a
i
和组成轻烃参数分子的各化合物的权重b
i
，和查表所得化合物沸点代入构成分母轻烃化合物沸点的加权平均值与构成分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差的计算模型，计算t(℃)：
[0078]
t＝1.0
×
80.8
‑
(0.27
×
68.7 0.56
×
80.8 0.17
×
71.83)＝4.797(℃)
[0079]
4、确定模型中临界值k(℃)
[0080]
以代表井qiu8天然气及其伴生油样品为例，选择一系列构成参数分母与分子均为单个化合物，且分母与分子沸点差不同的轻烃参数d：ic4/nc4、2
‑
mc5/nc6、2
‑
mc6/nc7、ic5/nc5、3
‑
mc6/nc7、3
‑
mc5/nc6、1,1
‑
dmcyc5/1,t2
‑
dmcyc5、2
‑
mc5/3
‑
mc5、2
‑
mc6/3
‑
mc6、1,c3
‑
/1,t2
‑
dmcyc5，其比值的分母与分子化合物的沸点之差分别为11.5℃、8.7℃、8.5℃、8.1℃、6.5℃、5.7℃、4.4℃、3.0℃、2.0℃、1.1℃。按照沸点差由大到小，逐一选定参数d。分别计算代表性天然气和伴生油样品的该轻烃参数值d
g
和d
o
，进行归一化计算得到d
g’和d
o’(表2)，并比较d
g’和d
o’大小(图2)。
[0081]
表2qiu8井天然气及其伴生油组成分母与分子沸点差不同的轻烃参数值对比
[0082][0083]
分母与分子沸点差越大，天然气与伴生油参数值相差越大(图2)。当分母与分子沸点差为3.00℃时，d
g
'
‑
d
o
'≤0.1，因此所述模型中k＝3℃。显然，模型中t>k，所以ch(％)受蒸发分馏作用影响较大，伴生油的ch(％)无法有效的指示天然气成因。
[0084]
研究表明，ch(％)大于29％为煤成气，而ch(％)小于29％为油型气。选择相同区块jh5、gongh16、gong108x井样品验证得天然气与伴生油的ch(％)参数值相差明显，达8.1％～12.1％(图3)，应用伴生油的ch(％)值判识天然气成因会造成较大的误差，与应用上述模型判识结果一致。
[0085]
5、该判识模型有效性的验证
[0086]
选择四川盆地金华油田jh5、qiu8井来源于须家河组的煤成气和伴生凝析油，以及公山庙油田gongh16、gong108x井来源于侏罗系的油型气和伴生轻质油样品作为检验实例。选择常用于天然气成因判识的参数甲基环己烷指数(mch/％)，mango轻烃参数k1，以及常用于天然气成熟度判识的参数异庚烷值(i)和正庚烷值(h/％)作为研究参数，其中：
[0087][0088][0089][0090][0091]
上述判识模型对不同样品不同轻烃参数构成分母与分子轻烃化合物沸点的加权平均值之差t(℃)进行计算，计算结果如表3。将t(℃)与应用临界值k(℃)进行比较得，甲基环己烷指数(mch/％)，mango轻烃参数k1以及异庚烷值(i)t<k，表明它们受蒸发分馏作用影响小，应用伴生油的这些轻烃参数可以有效的判识天然气特征；而对正庚烷值(h/％)而言，t>k说明该参数受蒸发分馏作用影响较大，伴生油的正庚烷值(h/％)不能准确的判识天然气的成熟度。
[0092]
表3代表性伴生油样品k(℃)与t(℃)参数对比
[0093][0094]
通过天然气与伴生油实测的轻烃丰度计算的mch(％)，k1，i，h(％)参数值对比发现，天然气与伴生油的mch(％)，k1、i参数相差不大，与报道的这些参数判识天然气成因或成熟度的经验值相比较，应用伴生油的参数判识天然气特征并不影响结论(图4)。而天然气与伴生油的庚烷值h(％)相差较大，应用伴生油的庚烷值判识天然气成熟度会使判识成熟度偏高。因此实测结果与应用上述判识模型判断的结果一致，证实了该方法的有效性。本发明方法解决了由于蒸发分馏作用影响，应用伴生油轻烃参数判识天然气成因和成熟度可能存在较大误差的问题。通过本发明的判识模型，可以提高天然气成因和成熟度判识的准确性，具有较高的精度和广泛的适用性，为当前天然气来源研究提供了重要的技术支撑。
[0095]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。