姬塬地区三维定量荧光解释方法研究论文.doc

三维定量荧光在姬塬地区的应用邹国亮 陈龙（川庆钻探工程公司长庆录井公司）【摘要】该文简介了0FA3DI三维荧光录井技术的工作原理；阐述了三维荧光录井技术的技术特点；通过应用实验，初步认识了姬塬地区定量荧光录井参数在不同油层的响应特征。认为该技术在识别真假油气显示、含油丰度等方面具有一定的技术优势，有良好的应用前景。并且针对姬塬地区储层特征，提出了二次分析法，并阐述二次分析指数的求取原理及计算方法.提出了I-C解释图版。通过与试油资料的对比验证，认为该技术能够对储层进行准确的解释评价，提出了对资料应用及影响三维荧光录井技术的因素。结合油田实际提出了三维荧光录井技术的下一步工作建议。【关键词】三维 荧光 0FA-3DI 录井 解释图版 三维图 指纹图0 引言随着二维定量荧光录井技术的发展和成熟，国内某些单位相继开展了三维荧光分析仪的研制，近来己投入录井生产现场。2006年，长庆石油勘探局录井公司引进北京石油勘探开发研究院研制的三维石油荧光分析仪OFA3DI两台，通过今年的室内实验及现场实际应用，初步获得了一些认识及试用成果，本文对此作一简单介绍，并结合笔者对该技术的理解，从技术的角度提出三维定量荧光录井技术的优势和存在的不足，以此与各位共同学习和探讨。1 三维荧光检测工作原理：1.1 理论基础仪器所测得的荧光强度与该物质的荧光效率，入射光的强度以及检测器的放大倍数有关，当被测物质浓度相对较稀的情况下，则测得荧光强度和物质浓度成正比，上述关系可用下式表示：F=KIA式中： F荧光相对强度 K 与仪器增益（检测效率）有关的常数I 激发光强度 荧光物质的荧光效率A 荧光物质的浓度当仪器的有关参数选定以及被测物质和介质条件确定后，所测定荧光相对强度仅与A成正比，因而仪器可进行定性测试。对于不同的荧光物质具有不同的荧光光谱，只要进行发射光谱扫描，即可得到被测物的荧光光谱特性。1.2 工作原理荧光的产生即由于物质在受光激发后可发射出较受光波长长的光谱见图1；当光源辐射出的光束经激发光单色器（EX）后照射到样品池上，样品中的荧光物质接收激发光后产生能量跃迁而发射荧光（EM）。荧光由大孔径非球面镜的会聚及光栅的分光后，入射在光电倍增管上，光电倍增管把光信号转换成电信号，电信号经放大送至计算机进行处理。然后再以数字显示或图谱打印的方式提供给用户。图1 三维定量荧光分析仪基本工作原理1.3 三维荧光图谱、参数特征由不同的激发波长扫描出的多条曲线叠加形成三维立体图和指纹图，不同油质样品(岩屑、岩心)、不同荧光物质(钻井液添加剂、成品油等)指纹图谱特征差异明显、直观。通过对姬塬地区10口井的原油分析，认为姬塬地区主要为中质原油其图谱特征见图2。图2 原油分析图谱参数特征：Ex激发波长:240-380 nm, Em接收波长:250-500nm，扫描步长:10 nm，灵敏度:35,试剂:正己烷，样品质量浓度20 mg/l。 出峰位置:Ex波长范围310-330nm, Em波长范围370-385nm，最佳激发波长Ex = 320nm，接收波长Em=380nm。此外对6种不同荧光物质(钻井液添加剂、成品油等)指纹图谱进行了分析发现各种特征差异明显、直观见表1。表1 常见荧光物质三维定量荧光分析数据样品名称质量浓度样品出峰位置波长范围最佳激发波长nm最佳接收波长nm荧光强度荧光级 别干扰程度EXEM1磺化单宁30.66280400300450360400101.46.6较弱2机油431.4127033030637730034357610.5强3水解聚丙烯锖钠21.90282310329361291347121.96.2弱4羧甲基纤维素钠33.60260328320388290351108.36.8较弱5铅油816.91262341312388300352906.811.4强6改性沥青123.312773103203802903483558.7较强2 应用方法研究2.1 建立标定曲线方程根据公式“浓度C=K荧光强度F+b”我们用已知浓度的油样，来求取K和b的值。首先，已知油样必须选择同钻探层位的和地质年代相同的临井的油样。只有这样才能达到准确定量的目的。由此我们配置浓度为5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L、25mg/L标准溶液进行曲线标定。求得曲线方程，其相关系数接近1，符合仪器要求，再利用曲线方程求得各分析点的含油浓度见表2。表2 定量荧光分析仪标定数据表浓度(%)INT浓度(%)INT00154315302078010246259442.2 分析样品2.2.1挑选岩样按地质挑取砂样，用滤纸吸干水分，用研钵研细，称取1.0g放入一只已装5ml正己烷的试管中，浸泡15分钟左右，如急需做样，可不断摇动2分钟后即可。注意如果岩样浸泡液清澈透明而且没颜色，则直接作样，不用稀释。如果有颜色或扫描图谱峰值出界，则进行稀释后再扫描。稀释方法如下：用微量吸液器从原始样品中吸V1(ul)，到干净的试管中，加正己烷到V2(ml)，则稀释倍数n为：由从c1*v1=c2*v2得c1/c2=v2/v1，即n = V2/V11000；例：吸100ul，配10ml，则V1=100ul，V2=10ml，则n为：n=V2/V11000=10/100*1000=100倍。2.2.2扫描将浸泡好的岩样倒入比色皿中，如果样品做过稀释则填写稀释倍数，没稀释就选用默认稀释倍数1，扫描波长范围为280480nm，最后将测得结果存盘（文件菜单下的保存图谱），如需要扣背景则扣完背景后再保存。2.2.3解释标准通过一年的不断探索和应用实践，分析近30口井4205个样品，并且借鉴了二维荧光录井技术研究成果的基础上，从三维荧光录井参数的地质意义出发，结合录井、测井及试油资料，通过室内试用，总结出油层、油水同层、水层的图谱特征及解释标准。油层：定量荧光分析图谱峰面积大。出峰位置：EX波长范围260380nm，EM波长范围320470nm，最佳激发波长EX=310nm，最佳接受波长EM=370nm。荧光强度值大，相对含油浓度值大，一般大于1050mg/L，荧光级别大于12.0见图3。图3 油层图谱油水同层：定量荧光分析图谱峰面积较小。出峰位置：EX波长范围269339nm，EM波长范围329395nm，最佳激发波长EX=300nm，最佳接受波长EM=364nm。荧光强度较低，相对含油浓度值较小，平均8001050 mg/L；荧光级别10.011.0见图4。图4 油水同层图谱水层：定量荧光分析图谱一般呈单峰，峰面积小。出峰位置：EX波长范围280309nm，EM波长范围330370nm，最佳激发波长EX=290nm，最佳接受波长EM=350nm。荧光强度低，相对含油浓度值小，平均小于800 mg/L；荧光级别小于10.0见图5。 图5 水层图谱针对姬塬地区的“三低”特征提出了二次分析法。引入了二次分析指数，二次分析指数IC既不是单纯的孔隙度，也不是单纯的渗透率，而是两者的综合体现，相当于储层中可动油量与总含油量之比值，是储层评价的重要参数。第一，防止了直接粉碎样品所造成的油气损失，可以保证油气快速充分地溶解在正己烷中，特别适合于易挥发的轻质油、凝析油储层。第二，二次分析指数可以定量反映储层中可动油的相对含量，这样就解决了由中、重质油储层“残余油”造成的含油浓度过高而引起的解释偏高的问题。从而建立了Ic-C解释图版见图6。 图6 三维定量荧光解释图版2.2.4 解释评价通过综合分析图谱特征参数以及所获得的相当含油浓度和含油级别，依照解释标准来综合判断储层的含油情况见表3。表3 定量荧光分析解释标准项目参数油层油水同层水层相当含油浓度mg/L10508001050 800EX波长nm260380320470280309EM波长nm320470329395330370荧光级别1210.011.010.03 实例应用分析目前姬塬地区的原油性质主要为中质油。通过不断探索和应用实践，取得了一些初步的认识，下面将目前所做的几口井的应用情况举例说明：3.1 黄48井油层实例分析井段2648.002654.80m，长8段，岩屑录井岩性为灰褐色油斑细砂岩，三维定量荧光检测分析：含油浓度在1075.611797.05 mg/L，荧光对比级别为11.812.0级，Ic指数值为0.550.74，反映储层物性较好。三维定量荧光谱图特征见图7及参数显示判别见图8为油层特征。试油结果：井段2650.02652.0 m，油11.99t/d，出水0m3/d。 图7 黄48井2649.48m分析图谱图8 黄48井三维定量荧光解释图版3.2 黄49井油水同层实例分析井段2403.02407.9m，长6段，岩屑录井岩性为灰褐色油斑细砂岩，三维定量荧光检测分析：含油浓度在987.471089.15 mg/L，荧光对比级别为10.011.0级，Ic指数值为0.350.48，反映储层物性较好。三维定量荧光谱图特征见图9及参数显示判别见图10为油水同层特征。试油结果：井段2403.02407.0m，4.34t/d，出水2.20m3/d。图8 黄49井2403.20m分析图谱图10 黄49井三维定量荧光解释图版3.3 安72井差油层实例分析井段2405.92418.2m，长7，岩屑录井岩性为灰褐色油斑细砂岩，三维定量荧光检测分析：含油浓度在1561.47 2018.79 mg/L，荧光对比级别为7.010.0级，Ic指数值为0.250.28，反映储层物性较差。三维定量荧光谱图特征见图11及参数显示见图12判别为差油层特征。试油结果：井段2407.02412.0m，油0.40t/d，出水0.90m3/d。图11 安72井2414.21m分析图谱图12 安72井三维定量荧光解释图版3.4 罗29井水层实例分析井段2461.202467.20m，长8，岩屑录井岩性为浅灰色油迹细砂岩，三维定量荧光检测分析：含油浓度在94.49153.53 mg/L，荧光对比级别为2.05.0级，Ic指数值为0.170.53，反映储层物性较好。三维定量荧光谱图特征如图13及参数显示判别见图14为水层特征。 试油结果：井段2461.02466.0m，油花，出水3.70m3/d。图13 罗29井2463.90m分析图谱图14 罗29井三维定量荧光解释图版4 定量荧光的影响因素及其对策4.1 样品挑选的影响岩屑样品的挑选受钻头类型、井眼不规则、井壁掉块、迟到时间随排量不稳定而变化等诸多因素的影响,有时会造成挑取样品的失真,进而影响油气显示的准确发现及储层的正确评价,故挑样必须认真细致、去伪存真;还要注意有、无油气显示的真岩屑一起挑,切不可只挑取有显示岩屑,否则会造成分析结果严重偏高。考虑到岩屑影响因素较多，尤其是泥浆的冲洗影响，所以对其分析结果必须扣除背景值（采样过程中应采集含油显示前的岩屑作为背景值）。岩心样品的选取也受储层非均质性以及选样人为因素的影响，因此岩心采样密度至少应大于5块/m。考虑到油气的挥发性，岩心出筒后要尽快选样密封。4.2 选用标准曲线不当的影响标准曲线上原则应尽量采用邻井同层系的原油制作,如果由于主观或客观原因未执行以上原则,会给整个分析结果造成系统影响。建议选取不同区块、不同层位的原油样品进行标定，获得不同的标定曲线公式。4.3 样品制备的影响（1）清洗不够会导致钻井液的大量残留,造成的污染背景值过大;过度的冲洗会导致轻质组分的大量散失。（2）样品中自由水分的存在会产生水包油现象,导致荧光强度大大降低,因此每个样品都必须彻底去除水分,才能保证分析结果的可靠。（3）每次研磨样品后,都必须将岩钵清理干净,否则会对样品的分析值造成很大影响。五.结论与建议通过三维定量荧光在姬塬地区的应用，得出以下结论和建议:（1）仪器性能更加先进、稳定，功能更加丰富。三维定量荧光仪全部包含了二维定量荧光分析仪的功能，在快速发现油气显示时采用二维分析，精细评价油气显示是采用三维分析。仪器的稳定性、重复性、灵敏度、线性范围等技术指标都有不同程度的提高，样品稀释倍数降低，分析数据提高。（2）分析参数信息量大，参数多，图谱类型多，可以满足资料应用的多种需要。三维荧光分析可以得到三维立体图谱、平面等值图谱以及随意提取二维曲线，除分析得到的直接参数外，随着研究的深入，还可以派生出一些参数，多角度反应样品真实含油性。（3）由于不同的油质和添加剂具有不同的最佳激发波长、接收波长和荧光图谱特征，能够有效进行油质对比，区分真假油气显示和钻井液污染，在复杂钻井工艺现场发挥较大作用。（4）样品分析值更加真实的反应样品含油性。由于三维荧光仪器可以选取最佳激发波长和最佳接收波长，因此其分析值较二维荧光仪器采用单波长激发所得到的分析值更能真实的反应样品的含油性。资料解释的符合率得到提高。（5）三维定量荧光录井技术在姬塬地区的应用下一步工作应着重在继续借鉴二维荧光录井技术研究成果的基础上，从三维荧光录井参数的地质意义出发，结合录井、测井及试油资料完善解释图版，逐步提高解释精确度。 （6）提取三维荧光图谱中各特征参数.寻找各参数之间的相关性.提高综合解释符合率。（7）将三维荧光录井资料和核磁共振、物性资料、地化资料结合起来，建立综合解释方案，提高解释精度。（8）将三维荧光技术和轻烃分析技术相结合，有效评价水淹层。（9）延伸应用三维荧光录井资