一种陆相复杂原油的油源辨识方法与流程

本发明属于石油地质
技术领域：
，尤其涉及一种陆相复杂原油的油源辨识方法。
背景技术：
：油气源分析是石油地质地球化学研究的一项基础内容，是指通过原油及天然气与可能源岩之间有机母源输入成分的亲缘关系进行对比分析，能够辨识和追溯石油和天然气的可能来源。复杂原油包括混合原油和降解原油，中国的很多盆地如西部的准噶尔盆地、塔里木盆地和东部的渤海湾盆地，其油气成藏过程都表现出多源、降解改造的特征。以西部的准噶尔盆地为例，其混合型和降解型油藏占有相当大的比例，盆地南缘中生代混合型油藏，西北缘地面油砂、天然沥青和浅层稠油油藏都独具特色。由于多源混合作用与后期降解改造作用使得复杂原油的特征复杂化，对于复杂原油的油源辨识带来了极大的困难。现有原油油源辨识的传统技术基本都是建立在有机地球化学分析基础上，利用特定的生物标志化合物的相对比值参数，来分析油藏有几种来源的原油，再与烃源岩通过相似即同源的原则进行油源判断。然而，由于大量的后期降解作用对原油生物标志物的改造，现有这些技术实际上很难对油藏内不同来源、降解程度较高的原油进行有效的油源辨识，即传统技术解决的是单一油源、降解程度较低的油源辨识问题，但针对多源混合、降解严重的原油的油源辨识问题，传统技术不能很好解决。发明人前期申请的专利cn107192688a中，提供了一种混合原油、降解原油油源的辨识方法，利用原油的红外光谱特征对复杂原油的油源进行辨识。然而后期实验发现，该方法对于海相的复杂原油具有很好的适用性，但对于陆相的复杂原油，其油源辨识结果仍不准确。因而，如何提供一种可适用于陆相复杂原油的油源辨识方法，是当前急需解决的一项技术问题。技术实现要素：本发明针对上述的技术问题，提出一种陆相复杂原油的油源辨识方法，根据陆相复杂原油的核磁谱图参数，筛选出可以敏感地反映油源特征的官能团，利用这些官能团的核磁参数实现了对陆相复杂原油的油源辨识，且辨识结果准确可靠，对油气成藏分析具有重要的意义。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种陆相复杂原油的油源辨识方法，包括如下步骤：样品采集和预处理：采集研究区原油样品，去除原油样品中的固体杂质和水；结构分析：对预处理后的原油样品进行核磁共振检测，获得碳谱和氢谱；油源辨识：根据得到的碳谱和氢谱，识别出指征油源特征的官能团，并确定用于指征油源特征的化学结构参数；根据得到的碳谱和氢谱，计算上述化学结构参数的数值，并建立油源辨识图版，对油源进行辨识。作为优选，所述指征油源特征的官能团包括：碳谱中，化学位移值在150-170ppm的被取代芳香碳，在130-150ppm的桥碳，在100-130ppm的芳香碳，在170-182ppm的羧基碳，在180-190ppm的双羰基碳，在195-205ppm的醛基碳，在202-220ppm的羰基碳，在60-100ppm的烯烃碳，在9-21.39ppm的甲基碳，在21.39-36.15ppm的亚甲基碳，在36.15-60ppm的次甲基碳；氢谱中，化学位移值在0.5-1.00ppm的饱和甲基氢和环烷烃γ位氢，在1.00-1.95ppm的饱和次甲基氢和环烃的β位氢，在1.95-4.00ppm的芳环α位氢，在4.50-6.00ppm的烯烃氢，在7.05-9.20ppm的芳香氢。作为优选，所述化学结构参数包括：饱和烃中甲基碳相对含量fch3、饱和烃中亚甲基碳相对含量fch2、饱和烃中次甲基碳相对含量fch、三级碳含量fct、二级及四级碳总含量fcsq、饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量fhγ、饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量fhβ；所述油源辨识图版包括：以饱和烃中甲基碳相对含量fch3、饱和烃中亚甲基碳相对含量fch2和饱和烃中次甲基碳相对含量fch为三边建立的饱和烃相对碳含量三角图版，以三级碳含量fct与饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量fhγ关系建立的fct-fhγ图版，以二级及四级碳总含量fcsq与饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量fhβ关系建立的fcsq-fhβ图版。作为优选，利用油源辨识图版对油源进行辨识的具体步骤为：在饱和烃相对碳含量三角图版中，当fch2>75％时，则判断油源可能为藻类，反之则判断油源可能为高等植物；在fct-fhγ图版中，当fct<30％且fhγ<23％时，则判断油源可能为高等植物，反之则判断油源可能为藻类；在fcsq-fhβ图版中，当fcsp<75％且fhβ>60％时，则判断油源可能为高等植物，反之则判断油源可能为藻类；当根据3种油源辨识图版得到的结论一致时，则确定辨识结果，若不一致，则以出现次数多的判断结论作为辨识结果。作为优选，所述核磁共振检测采用氘代氯仿为溶剂，四甲基硅烷为内标物；碳谱的检测参数设置为：扫描次数为3000次，谱宽为249ppm，获得时间为0.37s；氢谱的检测参数设置为：扫描次数为32次，谱宽为20ppm，获得时间为2.32s。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：1、本发明提供的陆相复杂原油的油源辨识方法，通过核磁共振检测获取了复杂原油的化学结构信息，进而根据不同来源原油具有不同的核磁谱图特征，可筛选出能够敏感反映油源特征的官能团并确定用于指征油源特征的化学结构参数，随后根据这些化学结构参数建立油源辨识图版，利用油源辨识图版实现了对复杂原油的油源辨识，为复杂原油的油源辨识提供了新方法，对油气成藏分析具有重要的意义；2、本发明提供的陆相复杂原油的油源辨识方法，与常规的油源辨识分析手段相比，其优势在于特征官能团和化学结构参数相对于传统的有机生物标志化合物受混合和降解的影响较小，可以快速高效、精确、定性、定量的反映复杂原油油源；3、本发明提供的陆相复杂原油的油源辨识方法，特别适用于陆相复杂原油，辨识结果准确度高，解决了利用原油红外光谱特征对陆相复杂原油进行油源辨识时结果不准确的问题。附图说明图1为本发明实施例所提供的陆相复杂原油的油源辨识方法的流程示意图；图2为本发明实施例所提供的陆相复杂原油的碳谱；图3为本发明实施例所提供的陆相复杂原油的氢谱；图4为本发明实施例所提供的饱和烃相对碳含量三角图版；图5为本发明实施例所提供的fct-fhγ图版；图6为本发明实施例所提供的fcsq-fhβ图版。具体实施方式下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1，本发明实施例提供了一种陆相复杂原油的油源辨识方法，包括如下步骤：s1样品采集和预处理：采集研究区原油样品，去除原油样品中的固体杂质和水。在本步骤中，采集研究区原油样品时，需保证所采集的样品覆盖研究区内的各个地域，以确保辨识结果的准确性。本步骤中去除原油样品中的固体杂质和水，能够排除固体杂质和水对原油样品核磁共振检测结果的影响，为复杂原油的油源辨识提供可靠的数据。原油样品中的固体杂质可采用过滤的方式去除，水的去除步骤为：向原油样品中加入无水硫酸钠，摇晃后静置，静置24小时后过滤。s2结构分析：对预处理后的原油样品进行核磁共振检测，获得碳谱和氢谱。在本步骤中，通过核磁共振检测，能够清晰的辨析复杂原油结构。在实际操作过程中，采用常规核磁共振检测条件获得的复杂原油的碳谱和氢谱的分辨率通常较低。为了提高碳谱和氢谱的分辨率，以清晰、准确的辨析复杂原油结构，在本发明中，优选如下检测条件：核磁共振检测采用氘代氯仿为溶剂，四甲基硅烷为内标物；碳谱的检测参数设置为：扫描次数为3000次，谱宽为249ppm，获得时间为0.37s；氢谱的检测参数设置为：扫描次数为32次，谱宽为20ppm，获得时间为2.32s。上述优选的核磁共振检测条件，能够提高碳谱和氢谱的分辨率，能够清晰且准确的对复杂原油结构进行辨析，为后续油源辨识提供准确的数据。s3油源辨识：根据得到的碳谱和氢谱，识别出指征油源特征的官能团，并确定用于指征油源特征的化学结构参数；根据得到的碳谱和氢谱，计算上述化学结构参数的数值，并建立油源辨识图版，对油源进行辨识。在本步骤中，需要说明的是，由于不同来源原油的化学结构不完全相同，其核磁谱图中特定官能团能够指征油源特征，因而，本步骤中通过对碳谱和氢谱进行识别，可识别出能够指征油源特征的官能团，进而根据这些识别出的官能团可确定用于指征油源特征的化学结构参数，根据碳谱和氢谱可计算获得这些化学结构参数的具体数值，进而以这些化学结构参数值为指标建立油源辨识图版，可实现对油源的准确辨识。参见图2和图3，图2示出了陆相复杂原油的碳谱，图3示出了陆相复杂原油的氢谱，由图2和图3可识别出指征油源特征的官能团，汇总如表1所示。表1识别出的指征油源特征的官能团信息优选的化学结构参数包括：饱和烃中甲基碳相对含量fch3、饱和烃中亚甲基碳相对含量fch2、饱和烃中次甲基碳相对含量fch、三级碳含量fct、二级及四级碳总含量fcsq、饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量fhγ、饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量fhβ。需要说明的是，根据图2可见，原油饱和烃的碳原子类型主要由甲基碳(-ch3)、亚甲基碳(-ch2)和次甲基碳(-ch)组成，这三种不同类型的碳原子的组成特征受到原油生烃母质影响，因而，优选fch3、fch2和fch作为用于指征油源特征的化学结构参数。fct可反应原油中短链烷烃或多取代烷烃情况，fhγ可反应原油中多取代烷烃情况，短链烷烃和多取代烷烃均受原油母源的影响，因而，优选fct和fhγ作为用于指征油源特征的化学结构参数。fhβ可反映原油蜡质成分情况，而蜡质成分受原油生烃母质影响，而fcsq与生烃母质成熟度和原油母源有关，因而，优选fcsq和fhβ作为用于指征油源特征的化学结构参数。根据碳谱和氢谱，计算上述化学结构参数数值的公式如下：fch3＝cch3/(cch3+cch2+cch1)(1)fch2＝cch2/(cch3+cch2+cch1)(2)fch＝cch/(cch3+cch2+cch1)(3)fhγ＝hγ(6)fhβ＝hβ(8)式(1)-式(8)中，符号csa、cc-c、ca、ccooh、ccoco、ccho、cco、col、cch3、cch2、cch1、hγ和hβ所表示的含义参见表1，fch3为饱和烃中甲基碳的相对含量，fch2为饱和烃中亚甲基碳的相对含量，fch为饱和烃中次甲基碳的相对含量，fcar为芳香碳含量，fct为三级碳含量，fhγ为饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量，fcsq为二级及四级碳总含量，fhβ为饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量。根据上述优选的化学结构参数，建立优选的油源辨识图版包括：以饱和烃中甲基碳相对含量fch3、饱和烃中亚甲基碳相对含量fch2和饱和烃中次甲基碳相对含量fch为三边建立的饱和烃相对碳含量三角图版，以三级碳含量fct与饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量fhγ关系建立的fct-fhγ图版，以二级及四级碳总含量fcsq与饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量fhβ关系建立的fcsq-fhβ图版。需要说明的是，建立的饱和烃相对碳含量三角图版中，三种碳的相对含量受生烃母质影响，fch2越高，则其生烃母质更偏向于藻类，因而，利用饱和烃相对碳含量三角图版可对油源进行辨识。建立的fct-fhγ图版中，fct越高则反映原油富含多取代烷烃，fhγ越高同样可反映原油富含短链烷烃或多取代烷烃，二者结合则反映其生烃母质更偏向于藻类，因而，利用fct-fhγ图版可对油源进行辨识。建立的fcsq-fhβ图版中，fcsq越低则反映成熟度越高，fhβ越高则反映原油蜡质成分较高，二者结合则反映其生烃母质更偏向于高等植物，因而，利用fcsq-fhβ图版可对油源进行辨识。利用上述优选油源辨识图版对油源进行辨识的具体步骤为：在饱和烃相对碳含量三角图版中，当fch2>75％时，则判断油源可能为藻类，反之则判断油源可能为高等植物；在fct-fhγ图版中，当fct<30％且fhγ<23％时，则判断油源可能为高等植物，反之则判断油源可能为藻类；在fcsq-fhβ图版中，当fcsp<75％且fhβ>60％时，则判断油源可能为高等植物，反之则判断油源可能为藻类；当根据3种油源辨识图版得到的结论一致时，则确定辨识结果，若不一致，则以出现次数多的判断结论作为辨识结果。本发明提供的上述陆相复杂原油的油源辨识方法，通过核磁共振检测获取了复杂原油的化学结构信息，进而根据不同来源原油具有不同的核磁谱图特征，可筛选出能够敏感反映油源特征的官能团并确定用于指征油源特征的化学结构参数，随后根据这些化学结构参数建立油源辨识图版，利用油源辨识图版实现了对复杂原油的油源辨识，为复杂原油的油源辨识提供了新方法，对油气成藏分析具有重要的意义。同时，本发明提供的上述陆相复杂原油的油源辨识方法，与常规的油源辨识分析手段相比，其优势在于特征官能团和化学结构参数相对于传统的有机生物标志化合物受混合和降解的影响较小，可以快速高效、精确、定性、定量的反映复杂原油油源。而且，本发明提供的上述陆相复杂原油的油源辨识方法，特别适用于陆相复杂原油，辨识结果准确度高，解决了利用原油红外光谱特征对陆相复杂原油进行油源辨识时结果不准确的问题。为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的陆相复杂原油的油源辨识方法，下面将结合具体实施例进行描述。实施例1s1样品采集和预处理：选择东濮凹陷的33个陆相原油样品作为本次实验的样品，并采用过滤的方式去除陆相原油样品中的固体杂质，向陆相原油样品中加入无水硫酸钠，摇晃后静置，静置24小时后过滤以去除陆相原油样品中的水。s2结构分析：对预处理后的陆相原油样品进行核磁共振检测，获得碳谱和氢谱。核磁共振检测在布鲁克600mhz的超导核磁共振仪上进行，检测条件如下：采用氘代氯仿(cdcl3)为溶剂(需要注意：由于cdcl3易挥发，因而制作完成后需将含有样品的核磁管放入冰箱中保存)，四甲基硅烷(tms)为内标物；碳谱的检测参数设置为：扫描次数(ns)为3000次，谱宽(sw)为249ppm，获得时间(aq)为0.37s；氢谱的检测参数设置为：扫描次数(ns)为32次，谱宽(sw)为20ppm，获得时间(aq)为2.32s。核磁共振仪的操作流程如下：将样品插入转子→将带转子的样品管放入磁体→设置温度→锁场→调谐→匀场→测量水峰位置和1h90°脉冲→创建实验目录→设置实验参数→设置增益→采样。以一个陆相原油样品为代表，其碳谱如图2所示，氢谱如图3所示，其余样品的谱图不作一一展示。s3油源辨识：根据得到的碳谱和氢谱，识别出指征油源特征的官能团，并确定用于指征油源特征的化学结构参数；根据得到的碳谱和氢谱，计算上述化学结构参数的数值，并建立油源辨识图版，对油源进行辨识。基于东濮凹陷的33个陆相原油样品的碳谱和氢谱，识别出指征油源特征的官能团如表1所示，确定用于指征油源特征的化学结构参数包括：饱和烃中甲基碳相对含量fch3、饱和烃中亚甲基碳相对含量fch2、饱和烃中次甲基碳相对含量fch、三级碳含量fct、二级及四级碳总含量fcsq、饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量fhγ、饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量fhβ。统计东濮凹陷的33个陆相原油样品的碳谱和氢谱中上述识别出的官能团的峰面积占比，统计结果如表2和表3所示。表2东濮凹陷的33个原油样品的碳谱中官能团的峰面积占比统计结果(％)表3东濮凹陷的33个原油样品的氢谱中官能团的峰面积占比统计结果(％)根据表2和表3的数据，利用式(1)-式(8)计算上述化学结构参数，计算结果如表4所示。表4东濮凹陷的33个原油样品的化学结构参数值(％)编号井号fch3fch2fchfcarfctfcsqfhγfhβ1刘171.9035.3662.740.9063.4733.9120.5866.712桥2-815.3082.881.815.300.8881.2719.0280.853濮1-10315.0875.769.170.236.9477.9424.6372.664卫41016.2580.143.610.291.0382.6326.4650.615卫77-167.1888.933.892.870.9989.5420.9368.676刘2014.7077.867.440.005.0980.3820.0779.167刘2527.9161.3310.760.609.0562.4224.3468.648濮7-1826.3561.2312.420.1510.8262.5723.9875.459胡39-1215.7261.7022.580.4321.3062.6720.1854.4110桥29-415.1780.464.370.801.7982.5324.0775.3311文19714.4975.5110.000.737.7877.2731.3667.3412文220-1211.0080.908.100.005.6883.5922.4477.3613濮92-823.1863.4413.380.7011.6764.5322.6454.1414卫349-1924.2768.707.030.444.9570.3823.2470.5515胡5-23510.1880.739.100.166.7083.2522.9766.6516马11-8926.4269.843.740.001.5171.9621.3178.2917桥7-212.7365.6621.600.7920.0766.6421.6877.0318刘9-612.6872.3314.990.0013.1374.3720.8878.5619庆6侧9.4279.6210.961.078.6081.3025.2072.6120新庆29侧26.8759.4713.660.9712.0760.1730.7962.2121文新65-8412.0072.9415.060.4313.1374.6927.8868.2722卫355-29.7383.396.881.274.2685.1625.3061.3523马26-侧415.7362.9621.310.0020.0264.3221.4477.6424徐14-2421.4571.576.990.354.8273.4621.1176.6625马12-2816.0282.661.320.691.4385.0124.3371.1426卫360-2713.2780.046.690.344.2282.4219.2472.3627文65-8110.5875.6113.810.3411.7577.6125.8869.3628胡68-210.0079.6910.311.457.8981.0719.3276.7329桥58-511.3561.8526.790.4525.6562.7422.2277.6730文16413.7983.412.800.590.0785.8429.7560.9731明239侧13.7061.3624.940.2823.7862.3726.1666.8032春9-248.7273.6717.610.9015.6775.0618.9777.4933卫305-619.6869.3420.980.7519.3170.5521.1072.98根据表4的数据建立油源辨识图版，包括：以饱和烃中甲基碳相对含量fch3、饱和烃中亚甲基碳相对含量fch2和饱和烃中次甲基碳相对含量fch为三边建立的饱和烃相对碳含量三角图版(图4)，以三级碳含量fct与饱和甲基氢和环烷烃γ位氢总含量fhγ关系建立的fct-fhγ图版(图5)，以二级及四级碳总含量fcsq与饱和次甲基氢和环烃的β位氢总含量fhβ关系建立的fcsq-fhβ图版(图6)。根据图4-图6，对油源进行辨识，辨识结果如表5所示。辨识具体步骤为：在饱和烃相对碳含量三角图版中，当fch2>75％时，则判断油源可能为藻类，反之则判断油源可能为高等植物；在fct-fhγ图版中，当fct<30％且fhγ<23％时，则判断油源可能为高等植物，反之则判断油源可能为藻类；在fcsq-fhβ图版中，当fcsp<75％且fhβ>60％时，则判断油源可能为高等植物，反之则判断油源可能为藻类；当根据3种油源辨识图版得到的结论一致时，则确定辨识结果，若不一致，则以出现次数多的判断结论作为辨识结果。由上述辨识结果可见，根据东濮凹陷陆相复杂原油的油源可将东濮凹陷划分为北部地区和南部地区两大区域，其中，北部地区整体上生烃母质较好，油源为藻类，而南部地区整体上生烃母质较差，油源为高等植物。该辨识结果与该地区最新的勘探成果相吻合。由此可见，本发明提供的上述陆相复杂原油的油源辨识方法，能够快速高效的对陆相复杂原油的油源进行辨识，且辨识结果准确可靠。表5东濮凹陷的33个原油样品的油源辨识结果当前第1页12