定量荧光录井污染背景值确定方法

定量荧光录井污染背景值确定方法

董洪伟 何宾 毕寅飞 杨健

1 ： 37292919900906**** 2 ： 12010519850904**** 3 ： 12010519860528**** 4 ： 15262919920601****

摘要：随着定量荧光录井技术在石油勘探开发中的广泛应用，定量荧光录井技术在微弱油气显示发现、真假油气识别以及油气层评价等方面的作用越来越明显。定量荧光在常规砂岩分析过程中应用效果较好，但在页岩油应用中发现，按照常规砂岩样品制定的操作规范，页岩油样品定量荧光分析数据及谱图存在较大的误差，说明原来的操作规范已不能满足其分析要求。因此，有必要对分析数据及谱图产生差错的原因进行研究，旨在剔除这些因素的影响，确保数据的准确性，真正发挥定量荧光技术的作用，做到现场快速识别显示，达到准确评价油气层的目的。

关键词：定量荧光；添加剂；污染

中图分类号：TE142　　文献标识码：Ａ

引言

在定量荧光录井过程中，当钻井液无污染或污染较轻时，背景值的选择范围较广，如正已烷的扫描谱图、钻井液的扫描谱图；当钻井液污染严重时，建议采用模拟替代法确定污染背景值。消除录井中钻井液污染是一个较为复杂的过程，本文提出模拟替代法确定污染背景值的方法，并对确定污染背景值方法进行了初步研究。由于井下情况多变，如岩屑在环空内为高温高压并且是随钻井液流动的、替代岩屑与真实岩屑的物性的差别等，目前尚无法做到对其真实污染的完全模拟，真实背景值的寻找和确定仍需要大量的实验和数据来支持。

1概述

由于石油具有荧光的特征，荧光检测技术被广泛应用于钻井现场，以判别地层含油情况。常规荧光灯是用波长365nm的紫外光照射石油，不能充分激发轻质油的荧光，而且肉眼观察也只能看到波长大于410nm的可见光，但轻质油、凝析油发出的荧光波长为小于400nm的不可见光，常规荧光检测方法观察不到，而定量荧光录井技术较好地解决了这类问题，实现了荧光定性检测向定量分析的转变，更有利于荧光波长处于400nm以下的轻质油的发现和识别，可消除钻井液添加剂及混油对岩屑录井及储层识别的干扰，配套溶剂正己烷的采用，消除了原油荧光的猝灭现象，有利于样品中烃类萃取彻底，更适用于轻质油及凝析油，使荧光分析灵敏度提高10～35倍^[1]。

2定量荧光录井原理

荧光的产生是指该物质在紫外光照射下，具有荧光性的物质分子吸收光能后从基态发生能量跃迁至激发态，处于激发态的分子会放出能量重新回到分子基态的反复过程，此时所释放的能量即以荧光的形式表现出来。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，电信号经采集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。

定量荧光录井采用化学萃取与光谱分析相结合的方法测量单位质量样品含油量。定量荧光技术是利用石油中所含的芳香烃（存在共轭π键）等成分在紫外线照射下能够被激发并发射荧光的特性，根据发光的颜色测定石油的组成成分，根据荧光的亮度测定石油的含量。石油荧光定量测量基于“朗伯比尔定律”，即在低浓度时所测样品的荧光强度和浓度呈线性相关关系，当样品浓度过高时将产生非线性甚至发生荧光猝灭的现象^[2]。

3定量荧光录井的影响因素

3.1原油

原油是由碳氢化合物组成的液态混合物，组成成分多而复杂，它们在原油中的相对含量高低，对定量荧光录井具有很大的影响。原油主要由四部分组成，分别为饱和烃、芳香烃、非烃和沥青质。热演化程度的不同，原油中的四种族分含量也不同。在热演化程度较高时，饱和烃含量较高，芳香烃含量则会减少，导致荧光光谱图发生变化。除了热演化会使原油组分发生变化外，油气的二次运移也会造成原油族分的改变，是原油同质不同谱的原因^[3]。

3.2荧光物质

仪器检测用荧光物质浓度来反映荧光强度，各点含油浓度总和来反映样品含油浓度。仪器采用单点校准的方法，并使用最大峰值的波长来对应荧光强度与含油浓度之间的关系，因此求得的含油浓度，并不能真实的反映样品的实际含油浓度。

3.3样品

仪器检测分析的样品可分为岩屑、岩心和井壁取心3类，样品的选取对分析结果的准确性起着重要作用。

4定量荧光录井污染背景值确定步骤

定量荧光录井以其独特的技术优势，已广泛应用于油气勘探领域，经过多年现场实践的检验，在定性识别钻井液中混油及添加剂污染方面效果良好。但由于影响因素较多，在混油及添加剂污染识别的实际应用过程中，定量化确定污染背景值还存在一定的难度。当钻井液中混油或加入大量荧光添加剂造成钻井液污染严重时，岩屑及井壁取心样品受钻井液污染严重，定量荧光录井时采用常规的扣除背景值方法已不能有效去除污染。目前胜利油田油气勘探的重心已转向深层及大水平、大位移井以求突破，在深井及特殊钻井工艺条件下，为保障钻井安全，混入有机添加剂的情况越来越多，增大了真假油气显示识别的难度。若能定量化确定污染背景值并予以扣除，不仅可以得到钻井液污染的定量级别及样品油气显示的真实级别，还能够更加有效地识别污染，提高油气显示评价的准确率

^[4]。

在定量荧光分析中，除样品真实显示值外，所有外界因素（混油及添加剂污染等）造成的影响，均会对油气真实显示的判别造成困扰（称之为污染背景值）。在这种污染背景值中还包括了萃取溶剂正己烷的正常背景值，因而确定污染背景值的过程，就是模拟样品遭受上述因素影响的过程。为此，笔者采用替代岩屑模拟污染过程进行实验，对污染后的替代岩屑进行定量荧光分析，探讨确定污染背景值的方法。模拟替代法的实施步骤如下：

①目标岩屑（受污染的原始岩屑样品）的准备。岩屑经钻头破碎后，在钻井液的带动下，经环空、高架槽、振动筛返出，由录井队现场工作人员捞取清洗后送至实验室。

②确定岩屑被钻井液污染的时间。岩屑被钻井液污染的时间为从岩石被钻头破碎开始至岩屑返出振动筛止，即该井深的迟到时间。例如：井深3110ｍ时，岩屑迟到时间为59min，则该井深的岩屑被钻井液污染的时间为59min。

③替代岩屑的制备。在邻井同层位或分析井上部地层中，选取物性、岩性、粒径特征与目标岩屑相近且确定无油气显示的岩屑作为替代岩屑，将其放入破碎该目标岩屑所用的钻井液内进行浸泡，且其浸泡时间为钻达该井深时岩屑的迟到时间。

④污染背景值的确定。浸泡后的替代岩屑用滤纸稍吸去表面附着的钻井液，研磨、浸泡后上机扫描谱图，并作为污染背景值，污染背景值谱图的含油质量浓度、荧光系列对比级别即为钻井液污染程度的定量值。据此将目标岩屑的扫描谱图扣除该污染背景值后所得的谱图，即为该岩屑样品的真实显示谱图。利用得到的真实显示谱图、含油质量浓度、荧光系列对比级别即可进行客观准确的定量评价^[5]。

结束语

综上所述，定量荧光录井技术适用于现代油气勘探复杂情况下的油气显示分析，在解决特殊钻井工艺结果相对更为可靠，也为油气地化方面的研究提供一种技术手段。由于定量荧光录井技术会受到原油样品等因素的影响，所有现场录井过程中，需结合其他录井手段，取其长处，使综合录井水平得到不断提高和发展。

参考文献：

[1]刘应忠，李一超，刘振江.中国录井业务现状与发展对策[J].录井工程，2012,23(2):1~7.

[2]王志战.定量荧光录井技术应用研讨[J].录井技术，2002,13(1):35~40.

[3]陈俊男.三维定量荧光录井技术应用探讨[J].录井工程，2005,16(2):5~10.

[4]李成军，杨光照，关有义，等．录井技术与油气层综合解释评价[M]．北京：石油工业出版社，2011．

[5]刘可禹，鲁雪松，桂丽黎，等．储层定量荧光技术及其在油气成藏研究中的应用[J]．地球科学，2016,41（3）:373-384.