三維定量熒光在發(fā)現(xiàn)油氣顯示方面的應(yīng)用

宋小林 周石（渤海鉆探第二錄井公司,河北 任丘 062550)

楊會(huì)鵬 崔潔(華北油田第五采油廠,河北 辛集 052360）

在鉆遇復(fù)雜地層、深井或超深井時(shí)，為了降低工程事故、保護(hù)井壁和油氣層，常常在鉆井液中加入原油、柴油、潤(rùn)滑劑、解卡劑和堵漏劑等有機(jī)添加劑，這些添加劑在紫外光的照射下，發(fā)出的熒光強(qiáng)度不等。二維定量熒光由于技術(shù)的局限性不能充分識(shí)別出是何種添加劑污染，給錄井油氣顯示識(shí)別造成一定的困擾。實(shí)踐證明：不同的油質(zhì)和添加劑存在不同的最佳激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)。二維定量熒光采用的激發(fā)波長(zhǎng)為254nm，只能單點(diǎn)激發(fā)，形成的譜圖也較單一。三維定量熒光錄井技術(shù)使用的激發(fā)波長(zhǎng)為200-800nm，可任意選擇激發(fā)波長(zhǎng)段，所以包含了不同油質(zhì)和添加劑的最佳激發(fā)波長(zhǎng)和最佳接收波長(zhǎng)。它采取立體圖和指紋圖兩種形式，直觀地區(qū)分出油氣和泥漿添加劑，既保證了中質(zhì)油和重質(zhì)油不易漏失，又能充分區(qū)分添加劑的熒光干擾，因而能充分體現(xiàn)熒光物質(zhì)的全貌。因此三維定量熒光技術(shù)既能滿足建設(shè)方加快的鉆探節(jié)奏，又能保證快速鉆進(jìn)條件下的錄井質(zhì)量和儲(chǔ)層的快速識(shí)別與評(píng)價(jià)，為深井鉆探提速奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1 三維定量熒光的技術(shù)原理

1.1 理論基礎(chǔ)

原油族組分由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和非烴四部分組成，其中以芳香烴為主的組分在紫外光照射下能發(fā)出較強(qiáng)的熒光。三維定量熒光就是利用這一特殊現(xiàn)象，通過(guò)儀器用不同的激發(fā)光波長(zhǎng)（Ex）對(duì)樣品進(jìn)行連續(xù)激發(fā)掃描，分別接收不同波長(zhǎng)的發(fā)射光（Em）（熒光），這些不同波長(zhǎng)的發(fā)射光表現(xiàn)出不同的熒光強(qiáng)度（Int），從而對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定。Ex、Em、Int三個(gè)參數(shù)則構(gòu)成三維定量熒光研究的三個(gè)基本要素。

1.2 工作原理

工作時(shí)，由燈源氙燈發(fā)射出的光束照射EX分光器，EX分光器每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度允許一種波長(zhǎng)的光通過(guò)，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)使不同波長(zhǎng)的光連續(xù)通過(guò)照射到樣品池，池中的熒光物質(zhì)吸收激發(fā)光后，其原子核外的電子發(fā)生能量躍遷到高能態(tài)，再由高能態(tài)回到穩(wěn)態(tài)時(shí)，以熒光的形式釋放出能量。熒光由大孔徑非球面鏡的聚光及EM分光散射后照射于光電倍增管上，此管把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大送至計(jì)算機(jī)處理，然后再以數(shù)字顯示或圖譜打印的形式提供給用戶。

2 三維定量熒光的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.1 三維定量熒光錄井軟件相對(duì)于二維定量熒光軟件較為成熟，增加了圖譜積分、圖譜對(duì)比和圖譜文本的輸出功能，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需要選擇二維檢測(cè)模式或者三維檢測(cè)模式，使用方式多變，可操作性強(qiáng)。

2.2 二維定量熒光儀的激發(fā)波長(zhǎng)為254nm，適合輕質(zhì)油的檢測(cè)工作，但對(duì)中質(zhì)油、重質(zhì)油和鉆井液添加劑的檢測(cè)來(lái)說(shuō)因線性范圍太窄而檢測(cè)不出來(lái)。三維定量熒光激發(fā)波長(zhǎng)范圍較廣為200-800nm，采取多點(diǎn)連續(xù)激發(fā)方式，在遇到精細(xì)評(píng)價(jià)油氣顯示、混入泥漿添加劑或者處理事故混油時(shí)可做三維立體精細(xì)分析，其靈敏度高，靈活性和實(shí)用性強(qiáng)。

2.3 二維定量熒光圖譜為一條平面曲線圖形，反饋的信息有限。三維定量熒光圖譜可視為多條二維圖譜的集合，以立體圖和指紋圖的形式反映樣品熒光的全部特征，且根據(jù)具體需要可提取出不同波長(zhǎng)的二維平面曲線圖譜，得到任意曲線下的熒光強(qiáng)度、含油濃度、熒光級(jí)別、油性指數(shù)等井類參數(shù)，用戶根據(jù)這些參數(shù)可評(píng)價(jià)油氣層的含油級(jí)別。

3 在發(fā)現(xiàn)油氣顯示方面的應(yīng)用

隨著復(fù)合鉆井技術(shù)的發(fā)展和PDC鉆頭的使用，為了保護(hù)地層、提高鉆速和防止工程事故的發(fā)生，鉆井液中常?；烊氪罅坑袡C(jī)添加劑，這些添加劑直接影響到現(xiàn)場(chǎng)錄井資料的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響到錄井油氣層的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。三維定量熒光錄井技術(shù)通過(guò)立體圖和指紋圖的差減來(lái)扣除添加劑或混油的影響，從而形象地還原地層顯示的真實(shí)面目，分辨出真假油氣顯示，確保油氣層的取全取準(zhǔn)。

3.1 排除污染，準(zhǔn)確識(shí)別真顯示

3.1.1 冀東油田NB-20井鉆進(jìn)至5000米時(shí)混入原油1.2t，于5130m處發(fā)生氣侵，氣測(cè)全烴值達(dá)100%，氣測(cè)和巖屑錄井均無(wú)法判別是否為油氣顯示。采用三維定量熒光分析鄰井油樣圖譜，其主峰波長(zhǎng)為370nm，混入原油主峰波長(zhǎng)為470nm，5540m的巖屑圖譜與混入原油圖譜一致，證明其顯示為假顯示。對(duì)5542m--5554m巖屑進(jìn)行三維熒光分析：中質(zhì)峰逐漸增高，呈現(xiàn)雙峰特征，判斷5542-5554m為真顯示。試油壓裂2mm油嘴防噴，日產(chǎn)原油3.86方，水17.28方，結(jié)論證實(shí)本層為差油層。

3.1.2 華北油田L(fēng)-36x井在鉆至井深1560m時(shí)，為保證順利鉆進(jìn)，鉆井液中加入了大量渣油，氣測(cè)錄井全烴值異常高，無(wú)法辨別是否為地層真顯示，用三維熒光分析鄰井原油圖譜主峰波長(zhǎng)為285nm，未受污染井段巖屑主峰波長(zhǎng)與鄰井原油一致，為真實(shí)地層顯示。受污染井段巖屑圖譜則無(wú)峰形，得出結(jié)論為該段地層無(wú)顯示。為了驗(yàn)證該結(jié)論的有效性，建設(shè)方又進(jìn)行了二次井壁取芯，再次用三維熒光對(duì)所取壁芯進(jìn)行掃描分析，與之前對(duì)污染井段的巖屑掃描圖形一致無(wú)任何峰形，不僅證實(shí)了下部地層氣測(cè)異常均為泥漿污染所致，而且驗(yàn)證了三維熒光在排除污染、確認(rèn)有無(wú)顯示上的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)可靠性。

3.2 高度靈敏性，發(fā)現(xiàn)微弱油氣顯示

3.2.1 華北油田X1井是一口深潛山井，在鉆至5690m時(shí)，氣測(cè)錄井全烴值突然異常高，常規(guī)錄井普通熒光燈下卻未能發(fā)現(xiàn)油氣層，完鉆后根據(jù)測(cè)井裂縫解釋結(jié)果建議試油，獲得高產(chǎn)：油497.87t，氣562558m3，原油密度0.74g/cm3。為了對(duì)三維熒光儀進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證，對(duì)該井無(wú)保護(hù)放置1年的巖屑進(jìn)行三維掃描，發(fā)現(xiàn)了大量油氣顯示層，證明三維熒光可發(fā)現(xiàn)極微弱的油氣顯示，這為錄井行業(yè)增加了嶄新的技術(shù)力量。

3.2.2 X2井在鉆至奧陶系灰?guī)r地層（3644.0-3646.7m井段）時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)人員利用普通的熒光燈滴照，熒光級(jí)別只定為1級(jí)或2級(jí)，顯示級(jí)別很低。應(yīng)用三維定量熒光錄井儀測(cè)得的熒光強(qiáng)度評(píng)價(jià)值為245，含油濃度為44-92mg/L，熒光級(jí)別都在5級(jí)以上（已扣除正己烷的背景值），根據(jù)三維定量熒光分析結(jié)果解釋為油層建議試油，試油日產(chǎn)油39.5t/d，原油密度為0.7785g/cm3，試油結(jié)論為油層，從而取全了油氣層，這表明了三維定量熒光錄井技術(shù)在發(fā)現(xiàn)微弱油氣顯示方面，較之常規(guī)錄井技術(shù)有著更大的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)論：三維定量熒光錄井技術(shù)由于其激發(fā)和接收波長(zhǎng)為200-800nm，因此具有更高的靈敏度、更廣的檢測(cè)范圍、更多的圖譜表現(xiàn)形式和更豐富的參數(shù)信息等特征，較好地彌補(bǔ)了二維熒光錄井技術(shù)的缺陷和不足，能充分區(qū)別出鉆井液添加劑的影響，反映出熒光物質(zhì)的真實(shí)面貌。從以上4口井的實(shí)際操作中可見(jiàn)，其在發(fā)現(xiàn)油氣顯示的應(yīng)用上有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，給錄井工作提供了新的方法和思路。

建議：（1）廣泛增設(shè)此項(xiàng)技術(shù)，和其他錄井方法配合使用，充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，以便完善錄井方法，確保油氣層的取全取準(zhǔn)。（2）進(jìn)行縱向和橫向?qū)Ρ龋嗵接懭S定量熒光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性，為各種情況下的應(yīng)用提供技術(shù)參考，發(fā)揮其長(zhǎng)處，使其達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。

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