水驱过程中原油组分动态变化的分子地球化学响应及其蚀变机理研究

Due to the long-term contact of injected water, reservoir fluid and reservoir rock in the water flooded reservoir, the interaction of oil-water-rock may produce dynamic heterogeneity of oil composition with the advance of water flooding. This project focuses on the formation mechanism and controlling factors of the compositional heterogeneity, and dynamic alteration and application reliability of oil compounds. In order to solve these two critical issues, dynamic surveillance of representative water flooding wells and laboratory modelling are combined, water-drive physical mode, GC×GC-TOFMS and many geochemical techniques are utilized, water washing, biodegradation, alteration of reservoir wettability and geo-chromatography are emphasized. According to the researching line beginning with the geochemical characterization of oil composition, to the formation mechanism of dynamic heterogeneity and finally the availability evaluation, the changes features and rules of oil composition, the altering effects and influential factors and the relationship with the flow effect occurred during the water flooding are investigated. The project can both supplements the fundamental theory of reservoir geochemistry, and provides an important support for practice.

对注水开发油藏来说，注入水、地层流体、储层矿物的长期接触，油-水-岩的相互作用会引起原油组分产生动态非均质性。从代表井初始原油组成剖析入手，通过对分时段代表井的实例动态监测、室内模拟实验相结合，利用水驱油物理模拟与全二维气相色谱/飞行时间质谱等核心分析手段和多项地球化学分析技术，以注水开发过程中的水洗作用、生物降解作用、储层润湿性反转、地质色层效应等为主要考虑因素，本着由原油组分特征，及动态非均质性形成机理，至适用性评价的研究主线，了解注水开发过程中原油组分发生的变化，变化特征和规律，原油受到的蚀变作用和影响因素，与原油流动运移效应间的联系，进而解决不同注水开发时段驱出原油组分动态非均质性的主控因素及影响机理、原油化学组成的动态变化规律及在应用中的适用性等两个关键科学问题，既是对油藏地球化学基础理论的补充和深化，又能对实际应用提供重要基础依据。

水驱开发过程中，原油族组成中饱和烃相对含量升高，芳烃相对含量降低，非烃和沥青质的相对含量基本稳定。正构烷烃中轻重比降低，异构烷烃比值基本保持稳定，相近碳数的异构/正构烷烃比值先升高再降低，或先降低再升高。除二环萜烷中的补身烷异构体存在驱替差异外，三环萜烷、五环萜烷等同系列、碳数相近的化合物驱替程度相差不大。相比而言，藿烷系列要移除的比三环萜更快。规则甾烷的相对百分含量随水驱过程保持相对稳定，相近碳数甾烷化合物参数也基本保持稳定，但藿烷较甾烷系列移除更加快一些。具有两个或以下烷基取代基的萘系列比值呈现不规则变化，具有三个或以上烷基取代基的萘系列参数值保持不变化。水驱过程对三环、四环芳烃的分布影响较小，三芳甾烷浓度不断增加，但其相近碳数化合物比值基本保持不变。五环芳烃浓度随着水驱过程呈现显著增加，相关参数呈现不规律变化。杂环芳烃比值相对保持稳定。. 生物降解序次并不严格遵循现有评价标尺，伽马蜡烷、C30重排藿烷、C24四环萜烷、孕甾烷等非藿烷类生物标志物具有高度抗降解能力，可以用作评价生物降解程度的天然内标物。在严重降解阶段，原油表现出高分子量藿烷优先损耗、25-降藿烷形成、低分子量甾烷快速衰减、C31-33升藿烷中22S异构体比22R异构体易感性更强、规则甾烷较重排甾烷降解更快的特征。但C34升藿烷没体现出22S和22R异构体的降解差异、C35升藿烷两个异构体交替移除都表明生物降解存在着复杂的机制。高度抗降解的三环萜烷也严重降解阶段亦会发生蚀变，同碳数晚期馏出异构体较早期馏出异构体更易损耗。. 注水开发过程中水洗作用溶解度的不同而形成优先移除次序；内源微生物多样性发育，引起生物降解，按不同组分化合物对生物降解的相对敏感性导致组分分异。色层效应、岩石表面的润湿性转化等辅助因素的叠加，也会致驱替出的原油组分再次发生分异。