一、基本原理
1.理论依据
在许多油田开发中，为了节约成本、优化生产，生产井多为几个油层混合开采。因而，采出的油是来自不同油层的合采油。弄清每个单油层对合采油的产量贡献，并监测产量随时间的变化、监测油井生产动态、进行油藏分层管理、识别是否有油井槽窜或边水突进等现象，对于油田制定和调整开发生产方案、优化油田管理具有重要意义。长期以来，气相色谱法多被用来分析、解决油气勘探中的问题。20世纪80年代，雪弗龙石油公司成功地开创了其在油田开发、生产的应用领域利用色谱指纹相关技术测定产液剖面、确定单油层产能贡献的局面，并取得了明显效果。
图6-1 原油色谱指纹峰高与化合物含量的关系
同一油样加不同含量蒽标的指纹对比
利用色谱指纹计算产量贡献基于以下两个最基本原则。一是原油色谱峰（指纹）具有加合性（化学原理）。所谓加合性是指当实验条件一致时，原油中某一指纹峰所代表的化合物含量与其指纹峰高成正比（图6-1）。假设某一特定的指纹化合物在不同单层原油中的含量不同，将含有这个指纹化合物的不同单层原油混合，那么混合原油中这个指纹峰的峰高应与它在每个单层原油中的含量以及单层原油的混合比呈线性关系（图6-2）。二是单层原油色谱指纹的相似性和差异性（地质条件）。来自同一套烃源岩同一时期生成的原油，具有相同的运、聚过程和成藏演化，这样的原油物性和色谱指纹特征是相似的。但是，由于油气来自不同的源岩，或者是同一源岩不同时期的产物，或者是油气运移、聚集过程的不同，或者在不同的储层中油、水、岩相互作用的差异，或者在油藏中遭受水洗氧化、生物降解等不同的蚀变作用等原因，均可能导致色谱指纹的变化。
图6-2 混合原油色谱指纹特征与各单层原油的比例关系
因此在一个开采区块内，划为同单层的原油，其色谱指纹在不同井区所具有的相似程度要大于不同单层原油之间的相似程度，而不同单层之间原油色谱指纹存在的差异要大于同一单层原油在不同井区的色谱指纹差异。这也正是后面我们所要确定的“单层特征图谱”。尽管这种相似和差异的程度可能十分微小，但在实际地质条件下总是客观存在的。
根据物理、化学模型（图6-3），对于m个单层油混合，每个单层油样取n个特征指纹参数，则混合油样中的参数bi就是由n个已知化合物的特征指纹参数组成的一个指纹图谱系，那么对应于每一个特征参数αji存在：
临南洼陷油藏地球化学研究
式中：i代表第i个特征参数；εi代表混合样品中第i个特征参数的统计误差；αji为第j层的第i个标准特征参数，是一个非奇异系数矩阵；xj为混合样品中第j层的贡献率（%）。
上式矩阵表达式为AX=b，即A=［αji］是一个n×m阶矩阵，b=［bi］是一个n阶列阵。通过参阅这两个矩阵形式的数据库，即特征指纹参数数据库A和混合样指纹数据库b，由此建立单层产量分析的数学模型。
与传统的机械测量、生产测井等方法相比较，色谱指纹技术在确定单层产能贡献应用方面具有费用低、周转快、重现性好与可靠性高、无须关井停产等优点，故其在油井生产动态监测中应用前景光明。
2.基本方法与技术步骤
分析、对比不同原油的指纹差异时，一般选用一系列相邻的强度不同的色谱峰之间的比值来反映其在原油组成化合物中的含量差异。为了用图示直观表示峰高比的数据，采用极坐标法做标绘，每个极轴代表一组特定峰高比数据，将数据点相连便构成一个星状图，能够清晰反映出原油之间的成分差异或相关性。具体方法思路与技术步骤如下：
图6-3 原油合采指纹变化图示
1）分别采集合采的各个单层油样，通常从完井后用封隔器隔离的单油层中采集，或从RFT（重复地层测试）和DST（钻柱测试）以及分层试油时采集；
2）用气相色谱法分析单层油样的饱和烃馏分（或全烃组成），选择并计算出反映不同原油差别的特征指纹参数，这些特征指纹化合物应当在色谱图上分布稳定、特征明显、同层油样中重现性强、不同层油样中差别显著；
3）利用不同比例的单层油配制混合油样，并进行色谱指纹分析，建立混合油中各单层油产能分配的标准图版，实测合采油色谱指纹参数，从图版上即可确定各单层油的产能贡献情况；
4）建立与图版相应的数学模型和原油混合比例分析程序，分析来自油藏的混合油，测定各油层的相对贡献；
5）如果能得到生产数据，依据这些数据对原油混合分析程序进行评价，并对所建图版进行检验和校正。
二、实验条件与技术
1.实验条件
所用仪器为日本岛津GC-17A型色谱仪，色谱柱为BP-5（SGE公司）毛细管柱（25m×0.25mm），载气为N2，分流比值为1：9，柱内流速1mL/min。程序升温，初始温度为45℃，恒温1min后以4℃/min的速率升至300℃，然后恒温30min。检测器/进样器温度均为300℃。
2.色谱重复性检验
色谱仪运行的稳定性对于分析实验结果的可靠性至关重要，进而影响到单层产能配比研究的准确性；而利用同一油样的重复性分析是检验色谱仪运行稳定性的有效手段。我们对所取油样进行了重复性检验。图6-4展示了夏32-704井原油两次色谱分析对比的结果，样品重现率大于98%，证实了方法的可行性与色谱分析结果的可靠性。
图6-4 夏32-704井原油重复性色谱检验