尹洪超，張 瑩

(中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，天津 300452)

我國稠油資源豐富，僅遼東灣坳陷已探明儲(chǔ)量就達(dá)到1.3×109t[1-2]，但由于油藏類型多、油層薄、油水系統(tǒng)復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)，且反常點(diǎn)高、滲流啟動(dòng)壓力大、黏度高等問題，稠油油田的高效開發(fā)一直是業(yè)內(nèi)公認(rèn)難題。明確稠油黏度分布規(guī)律及稠化機(jī)理，對(duì)于確定合理的開發(fā)方式及調(diào)整井網(wǎng)設(shè)計(jì)提高產(chǎn)能至關(guān)重要。L油田A平臺(tái)實(shí)施一套層系、多層合采的常規(guī)注水開發(fā)方案，但生產(chǎn)井原油黏度較高。與探井時(shí)期相比，存在明顯差異，投產(chǎn)后即出現(xiàn)產(chǎn)量遞減，地層壓力迅速下降的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了油田采收率。為探明稠油稠化的機(jī)理及規(guī)律，優(yōu)化生產(chǎn)方案提高產(chǎn)能，本文在稠油地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，選定L油田A平臺(tái)的原油進(jìn)行了深入研究，明確了黏度分布規(guī)律，揭示了稠化機(jī)理及主控因素并建立了原油黏度預(yù)測(cè)模型，為研究區(qū)的稠油油田開發(fā)提供依據(jù)[3]。

1 稠油成因

1.1 原生稠油

原生型稠油是指有機(jī)質(zhì)在熱演化過程中生成的未熟-低熟油，其稠化因素來自于母源，與油氣的次生變化基本無關(guān)。只有干酪根類型為腐泥型或偏腐泥型、有機(jī)質(zhì)豐度高(TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)>2%)、沉積水體多為咸化-半咸化的盆地相、臺(tái)地凹陷或?yàn)a湖相等封閉穩(wěn)定的沉積環(huán)境、碳酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%，同時(shí)處于成熟早期的烴源巖，才具備形成大量重質(zhì)油的潛力。因此，真正的原生型稠油資源量很少，多數(shù)屬于次生型稠油或原生-次生混合型的稠油[4]。

1.2 次生稠油稠化

1.2.1 生物降解稠化

生物降解稠化是指微生物選擇性地消耗原油中的部分輕質(zhì)組分，使原油密度變大、黏度升高。生物降解不僅受有無氧氣條件限制，壓力、溫度、水介質(zhì)等因素也對(duì)其有重要影響，終將消耗原油輕質(zhì)組分，飽和烴含量降低，重?zé)N非烴含量增加。

1.2.2 氧化稠化

氧化稠化是指自由氧將飽和烴類氧化成酸、醇、酚、酮，使飽和烴減少，非烴及瀝青質(zhì)增加。沉積盆地中內(nèi)源氧化劑很有限，外源氧化劑主要是隨大氣降水下滲所攜帶的微量的氧氣。通?？梢酝ㄟ^地層水的礦化度、水中含氧化合物的濃度來判斷儲(chǔ)層的所處的環(huán)境類型。

1.2.3 水洗稠化

水洗稠油是指與大氣連通的油藏底水或邊水通過油水界面對(duì)原油性質(zhì)產(chǎn)生影響，含烴未飽和的地層水沿油水界面運(yùn)移，有選擇性地吸收并帶走可溶性輕烴烴，使原油被水洗而稠變，密度增大，但對(duì)原油成分的影響并不大。

本文在采用色譜、質(zhì)譜等地球化學(xué)分析手段，選取具有代表意義的特征參數(shù)分析研究，揭示了L油田A平臺(tái)的稠油的分布規(guī)律及稠化機(jī)理。

2 樣品及實(shí)驗(yàn)方法

探井樣品為L油田4/6井區(qū)和1/5井區(qū)的原油樣品。生產(chǎn)井樣品為L油田A平臺(tái)2022年產(chǎn)生井4/6井區(qū)和1/5井區(qū)的原油樣品；3個(gè)生產(chǎn)水樣品。本文涉及密度、黏度水中離子組分、色譜、質(zhì)譜等分析項(xiàng)目，均采用行標(biāo)或國標(biāo)。

3 稠油分布規(guī)律

3.1 探井稠油分布規(guī)律

L油田A平臺(tái)原油物性見表1。

表1 原油物性數(shù)據(jù)表

油田東北部的4/6井區(qū)，探井原油黏度隨深度增加而降低，淺層 1300 m 以上原油黏度大于 2000 mPa·s，1500 m 附近黏度下降至380～630 mPa·s，深度增加到 1700 m 附近，原油黏度小于 70 mPa·s。油田西南部的1/5井區(qū)，1300 m 以上原油黏度大于 5000 mPa·s。黏度與深度相關(guān)呈冪數(shù)關(guān)系，相關(guān)性R2為0.8422。

3.2 生產(chǎn)井油田分布規(guī)律

生產(chǎn)井4/6井區(qū)三個(gè)油組，淺層?xùn)|二下段Ⅱ油組平均黏度 2492 mPa·s；中間層?xùn)|二下段Ⅳ油組平均黏度 1136 mPa·s；深層?xùn)|二下段Ⅴ油組3井區(qū)平均黏度 510.9 mPa·s，與探井原油黏度規(guī)律基本一致，原油黏度隨深度增加逐漸較小。1/5井區(qū)，三個(gè)油組，東二下段Ⅴ油組黏度平均值為 2251 mPa·s；東二下段Ⅵ上油組平均黏度 2538 mPa·s；東二下段Ⅵ下油組平均黏度 2496 mPa·s；東二段各小層深度差別較小，原油黏度比較接近。受到構(gòu)造發(fā)育史、斷裂的活動(dòng)、埋藏的深淺、地下水的活躍程度等影響，L-A16H、L-A33、L-A12等生產(chǎn)井黏度高于同層位其它生產(chǎn)井，與探井分布規(guī)律存在差異。本文就A平臺(tái)各井區(qū)稠油的生成因素進(jìn)行討論研究。

4 稠油成因研究

4.1 原生稠油成因

通過生標(biāo)特征參數(shù)甾烷推斷原油的母質(zhì)類型和成熟度是原生稠油的判定主要依據(jù)。C29甾烷ɑɑɑ20S/(20S+20R)是常用的成熟度參數(shù)，比值在0.42～0.80之間屬于成熟原油。除A33井生物降解嚴(yán)重導(dǎo)致藿烷含量較高，其他生標(biāo)參數(shù)基本一致，表明A井區(qū)原油屬于同源。同時(shí)成熟度參數(shù)C29ɑɑɑ20S/(20S+20R)集中在0.42～0.65，屬于成熟原油，不屬于原生稠油。

4.2 次生成因研究

4.2.1 生物降解成因

一般采用霍烷和甾烷評(píng)價(jià)生物降解程度。降解產(chǎn)物25-降藿烷是評(píng)價(jià)生物降解的主要標(biāo)志物。當(dāng)降解等級(jí)大于7級(jí)時(shí)，重排甾烷抗降解能力特別強(qiáng)，可更精準(zhǔn)評(píng)價(jià)8～9級(jí)降解程度。本文通過25-降藿烷/C30藿烷、重排甾烷/規(guī)則甾烷和三環(huán)萜烷/藿烷定量值表征生物降解程度，見表2。

表2 黏度擬合結(jié)果匯總表

由圖1可見，淺層原油有不同程度降解，1500 m 以上的原油正構(gòu)烷烴、Pr和Ph完全降解，1700～2000 m 降解程度略低，類異戊二烯烷烴類物質(zhì)未完全降解，2500 m 左右的抽提物為正常未降解烴，此特征與原油黏度分布特征一致。

圖1 L探井氣相色譜圖

各生產(chǎn)井原油樣品生標(biāo)特征分析，L區(qū)塊整體經(jīng)歷了比較強(qiáng)烈的降解作用，部分樣品甾烷類物質(zhì)含量降低，大部分樣品色質(zhì)譜圖(m/z=191)以藿烷為主峰，根據(jù)霍烷和甾烷評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)降解等級(jí)為6～8級(jí)。A33井以降解產(chǎn)物25-降藿烷為主峰，降解程度最為嚴(yán)重。從生標(biāo)參數(shù)(表2)看出，多個(gè)參數(shù)同時(shí)增高原油黏度也增高，如A33井；參數(shù)接近時(shí)，原油黏度也比較接近，如A17、A18井。

4.2.2 氧化作用

通?？梢酝ㄟ^地層水水型、水中含氧化合物的濃度來推測(cè)稠油的稠化是否與氧化作用有密切關(guān)系。油田水礦化度范圍在3926～8047 mg/L，根據(jù)蘇林分型屬于NaHCO3和CaCl2水型，代表地層封閉性較好的還原環(huán)境。本文認(rèn)為，L油田處于偏還原的地層環(huán)境，較少受到氧化作用的影響，此因素不是原油稠化的原因。

4.2.3 水洗成因

受水洗作用影響的參數(shù)主要有二環(huán)倍半萜類、三環(huán)萜類和孕甾烷等。比較各井的上述參數(shù)發(fā)現(xiàn)，其含量與黏度數(shù)據(jù)具有一定的相關(guān)性。二環(huán)倍半萜類物質(zhì)的檢測(cè)結(jié)果如表2。在此類物質(zhì)含量較高的井，受水洗作用的影響較小，如A23、A13黏度明顯小于其他井。對(duì)于二環(huán)倍半萜類物質(zhì)完全損失的井，如A33、A12，黏度均大于 4000 mPa·s。另外，A17、A18、A11、A5、A25水洗參數(shù)二環(huán)倍半萜烷/重排甾烷小于1，水洗作用較為明顯。

以上分析表明，各層原油的物源特征基本一致，都屬于成熟度較高的非原生的稠油，次生的生物降解作用和水洗作用是造成原油稠化的主要因素。

5 原油黏度預(yù)測(cè)

稠油黏度關(guān)系到油田制定開發(fā)方案和工藝設(shè)計(jì)，是油藏開發(fā)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。開發(fā)初期如能預(yù)測(cè)整體油藏原油的黏度可提高稠油開發(fā)布局效率。

通過稠油成因分析表明生物降解和水洗作用是造成原油稠化的主要原因，優(yōu)選并計(jì)算可以反映稠化過程的地化參數(shù)見表2。

優(yōu)選參數(shù)與原油黏度進(jìn)行擬合，其中相關(guān)性較好的參數(shù)為25-降藿烷/C30藿烷和二環(huán)倍半萜烷/重排甾烷。其中，25-降藿烷/C30藿烷預(yù)測(cè)黏度，相關(guān)性系數(shù)可達(dá)0.6以上。y=1393.5lnx+3266.1，R2=0.606。結(jié)合L油田原油稠化的機(jī)理，原油黏度主要由原油生物降解、水洗作用程度相關(guān)的參數(shù)表征預(yù)測(cè)。

6 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)從稠油的分布規(guī)律來看，淺層原油黏度明顯較大，東三段或者更深層原油，黏度明顯降低。深層原油從地化和原油黏度數(shù)據(jù)可以看出，屬于未降解的正常原油，黏度小于 70 mPa·s。

2)原油稠化的原因，以生物降解為主，降解較嚴(yán)重的樣品，黏度可以達(dá)到 4000 mPa·s 以上。此外，原油還受到了不同程度的水洗作用的影響。生產(chǎn)樣品在開發(fā)生成過程中，原油更易受到水洗作用，造成黏度進(jìn)一步增大。

3)原油黏度預(yù)測(cè)，對(duì)于不同成因的稠油，適用的參數(shù)略有差異。本文通過25-降藿烷/C30藿烷預(yù)測(cè)黏度，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.6以上。