定量荧光及核磁共振录井技术汇报(奥意尔).ppt

定量荧光与核磁共振定量荧光与核磁共振录井技术录井技术新疆奥意尔有限责任公司 二00六年三月二十八日n前言n定量荧光录井技术n n核磁共振录井技术核磁共振录井技术n三维定量荧光与核磁共振录井技术与核磁共振录井技术在塔里木油田的应用目目 录录荧光录井长期以来，我国一直沿用五十年代从前苏联引进的岩样荧光录井技 术，即将岩样用氯仿或四氯化碳浸泡，萃取石油组分，在紫外灯下凭肉 眼观察岩样发光颜色和发光强度，用系列对比定出岩样荧光级别，定性 解释岩样中的油气显示及显示级别荧光录井技术是石油勘探中发现油 气显示最简便、直观的一种方法，对石油勘探具有重要的指导意义由于这种荧光录井方法存在很大缺陷且受人为因素影响，90年代初 美国德士古石油公司率先开发了定量荧光分析技术，该技术较好的解决 了常规荧光录井存在的难题，实现了荧光录井由定性解释向定量解释的 转变美国的一些石油公司针对定量荧光技术研究出了二维、三维的检 测仪器，并将部分硬件卖给了中国的油田，如QFT、TSF，却没有把与 之配套的相关技术及应用方法提供给我国用户，致使该项技术的应用长 期处于摸索状态 1997年初由中国石油天然气集团公司牵头，中国石油勘探开发科 学研究院研制成功了OFA-I、II型定量荧光分析仪，并首先在大港油田地前言前言质录井公司得到应用，后陆续在其他油田推广应用。

2001年上海润辰油田技术有限公司研制成功的LYC-B、LYC-C型 录井岩样三维定量荧光测定仪在塔里木油田得到应用，建立了一整套针 对塔里木油田储层的分析评价指标首次将地层中的烃类信息和含水信 息，以形象鲜明的谱图形式进行定量描述，并将其应用于现场录井的评 价解释中，2005年的油气水解释符合率达到87.0%（19口井23层试油， 其中有20层与试油结果吻合，有16层为碳酸岩地层）这一成果标志着 塔里木油田对三维定量荧光录井技术的应用和解释方面在我国油气勘探 领域处于领先地位核磁共振录井核磁共振(NMR)作为一种物理现象是1946年由哈佛大学的Purcell 和斯坦福大学的Bloch两人各自独立发现的 1990年美国NUMAR公司 的MRIL-B型核磁共振成像测井仪器投入商业服务，这是核磁共振技术 在石油工业上的应用获得巨大发展的标志前言前言我国于1991年引进了国内第一台超导核磁共振成像仪，开展了大量的石油岩心分析和石油渗流力学方面的研究工作中国科学院渗流力学研究所于1996年研制出一套低磁场（共振频率2MHz和5MHz）核磁共振全直径岩心分析系统，开发出了多种适合岩心的分析技术，实现了孔隙度、渗透率、自由流体等岩石参数的快速无损检测。

2004年北京廊坊分院核磁室研制出的NMR-2M型核磁共振分析仪在塔里木油田得到应用，建立了一整套针对塔里木油田储层的分析评价指标，在提供物性参数（孔隙度、渗透率、含油饱和度、可动流体、束缚流体和孔径半定量分布）的基础上又增加了油水层评价参数含油丰度和含水丰度2005年的油气水解释符合率达到78.3% （19口井23层试油，其中有18层与试油结果吻合，有16层为碳酸岩地层）这一成果标志着塔里木油田对核磁共振录井技术的应用和解释方面在我国油气勘探领域也处于领先地位前言前言1、基本概念物质的荧光特征：：物质在紫外光的照射下，具有共扼双键的π电子吸收能量，由基态跃迁至激发态，再由不稳定的激发态释放能量回到基态，在此反复过程中，所释放的能量以极微弱的冷光形式表现出来即荧光原油的性质：原油按其化学结构和组成进一步分为烃类（饱和烃和芳香烃）、非烃类和沥青质三类其中饱和烃又分为烷烃和环烷烃，非烃类和沥青质是分子量较高的含氧、氮、硫等杂原子的稠环化合物，是原油中较稳定的组分在组成原油的烃类中烷烃的含量大于环烷烃，环烷烃的含量大于芳香烃原油按密度、粘度和凝固点分类见表2一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术表2 原油油质标准一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术原油的荧光特征：在紫外光下肉眼观察和检测表明：饱和烃看不见荧光；一部分芳香烃荧光颜色最强，一般呈蓝至黄色；非烃荧光较芳香烃弱，一般呈黄至橙色；沥青质更弱，呈红至黑褐色。

一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术可见光：可见光：能引起人视觉的光，如能引起人视觉的光，如肉眼能看见的红、橙、红、橙、 黄、绿、蓝黄、绿、蓝- -靛、紫光从靛、紫光从电磁波谱电磁波谱表可知可见光是其表可知可见光是其中很小的一部分，可见光的波长范围为中很小的一部分，可见光的波长范围为400—770400—770nmnm（（1nm=101nm=10-9-9m m ），），其余均为不可见光其余均为不可见光一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术电磁波谱电磁波谱2、常规荧光录井技术的缺陷1）紫外灯下肉眼能看见荧光的波长范围为400-770nm 此波长范围内肉眼可以发现一部分较轻质的低分子量的芳香烃 、中质的非烃和芳香烃以及重质的沥青，而轻质的大部分低分 子量芳香烃的荧光波长往往小于400nm，肉眼无法发现，因此 这种方法会漏失大部分轻质油显示2）四氯化碳对原油荧光具有淬灭作用，尤其对轻质油更 甚，因此在录井过程中有可能漏掉油气层，特别是轻质油气层 3）由于工程需要，在泥浆中常加入改性沥青等添加剂， 这会对荧光录井产生干扰，难以分辨真假油气层4）不能定量地测定地层样品的含油量，人为主观定性评 价误差较大。

一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术3、定量荧光录井技术定量荧光分析技术较好的弥补了常规荧光录井的缺陷， 实现了荧光录井由定性解释向定量解释的转变自97年以来，定量荧光分析技术应国内录井所需发展很快，从数字滤波 单一波长型的定量荧光分析技术（QFT、YZ-1）向二维定量 荧光分析技术（OFA-Ⅱ型石油荧光分析仪）和三维定量荧 光分析技术（ LYC-C型石油荧光分析仪）发展，后两项分析技术比以往单一波长型的定量荧光分析技术获得的信息量 更大，尤其是三维定量荧光分析技术，不但能够及时发现、 评价油层，识别钻井液添加剂的荧光干扰，辨别地层真假油 气显示，还能发现和评价地层中的水，在发现和评价油水层 方面有很大优势 一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术4、二维定量荧光分析技术（OFA）简介OFA定量荧光分析基本原理1）利用石油中所含的芳香烃成分在紫外光照射下能够被激发并发射荧光的特性，进行地层含油的检测2）石油中芳香烃成分产生荧光的最佳激发波长为250—330 nm在这一激发波长范围内激发产生的荧光发射的波长范围为260--600nm，主峰出现在300--400nm 而OFA石油荧光分析仪的检测波长设置为260--600nm。

一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术OFA定量荧光分析过程OFA定量荧光分析采用有机溶剂正己烷萃取岩样中的油气，用254nm波长的紫外光激发萃取液中烃类物质成分，使其发射荧光，检测器在200nm~600nm波长范围检测发射荧光的荧光强度和波长，把光信号转换成电信号，经过放大送至计算机进行处理，然后再以二维荧光谱图的方式，提供样品中含烃类物质的信息其工作示意图见图1一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术样品室样品室输出输出信号处理信号处理检测器检测器激发激发 滤光片滤光片发射接发射接 收光栅收光栅光源（150W汞灯）狭缝Ⅰ狭缝Ⅱ狭缝Ⅲ狭缝Ⅳ（260nm-600nm）（混合光）（萃取液） （10nm）（254nm254nm）图1 OFA定量荧光分析工作示意图一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术OFA荧光谱图及特征参数意义：OFA定量荧光分析结 果给出了以波长为横轴，以200nm-600nm范围内不同波长下 的荧光强度为纵轴的二维荧光谱图（见图2），从荧光谱图 可获得6项参数：荧光波长、主峰波长、荧光强度、油性指 数、含烃浓度、荧光级别，其各自的意义见表3表3 特征参数 一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术主峰可获得6 项特征参数：1、荧光波长 λ(nm)2、主峰波长 λ主(nm)3、荧光强度(荧光峰值) F4、含烃浓度 C(mg/l)C=k*F+b；k-斜率,b-截距5、荧光级别 nn=15-(4-LogC)/0.3016、油性指数 R一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术图2 样品信息荧光谱图OFA技术优势OFA定量荧光分析比单一波长型的定量荧光分析有很大 优势（见表4），检测波长范围为200nm~600nm，包含了全 部波长的石油荧光，而单一波长型定量荧光分析只检测 320nm处的荧光强度值，给出的信息量少。

表4 OFA与国内外主要荧光仪性能对比表一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术5、三维定量荧光分析技术（LYC）简介早在上个世纪八十年代初，美国学者Brooks等人就曾应用三维全扫描荧光光谱技术在墨西哥湾的石油勘探中获得巨大成功，一九九二年我国化探学者雍克岚提出了具有一定地球化学意义的荧光指纹指标，研究其在石油地球化学勘探中的应用一九九五年浙江大学吴清洲、陈汉林等研究人员首次在塔里木盆地用三维全扫描荧光光谱方法对盆地的油样进行了研究2001年上海润辰油田技术有限公司研制成功的LYC-B、LYC-C型录井三维定量荧光分析仪在塔里木油田得到应用，建立了一套针对塔里木油田储层的重要分析评价指标一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术三维定量荧光分析技术（LYC）基本原理1）对地层含油的检测：利用石油中所含的芳香烃成分在紫外光照射下能够被激发并发射荧光的特性（其实质是芳香烃具有苯环，苯环上共扼双键 的π电子吸收光子能量，由基态跃迁至激发态，再由不稳定的激发态回到基态，同时释放能量，能量以光电子的形式被仪器捕捉）2）对地层含水的检测：利用能发生漫反射的被测物质在全扫描荧光图谱中所形成的特征峰（拉曼峰）来发现和评价水（其实质是地层水中的金属 离子与水分子形成的水合离子，在仪器检测光照射下产生漫反射光被仪器捕 捉，形成在三维立体描述中极具特色（Ex=Em）的一组峰。

3）对含油的检测符合朗博—比尔定律：在一定浓度下，物质的荧光强度与荧光物质的丰度成正比Int=IO×E×P×Φ 式中： Int—荧光强度 IO — 激发光强度E — 被测物质的吸光系数 P — 被测物质的光程长度Φ— 被测物质的丰度一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术（LYC）定量荧光分析过程LYC定量荧光分析采用有机溶剂异丙醇萃取岩样中的物质（异丙醇与油和水互溶），用150w氙灯作为光源，用波长200～800 nm的可控光对萃取液进行激发扫描，检测器在200 ～ 800nm波长范围内检测萃取液发射光的强度和波长，把光信号转换成电信号，经过放大送至计算机进行处理，然后再以三维荧光谱图的方式，提供样品信息 三维荧光：是指在荧光分析检测中，用不同的激发光波长（Ex）对物质进行激发扫描；用不同的发射光波长（Em）对物质进行接收，从而检测到不同的荧光强度（Int），由以上三组变量构成物质荧光的三维立体描述，该种描述方式被称作三维荧光其工作示意图见图3一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术光 源 150w 氙灯激 发 光 栅样 品 室发射接 收光栅输出光 电 倍 增 管反 光 镜反 光 镜负 反 馈 器计 算 机图3 LYC石油荧光分析仪分析示意图一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术一、定量荧光录井技术2004年10月以前，我们对塔里木盆地212口井的 326个油样、24个原油化学单体、现场常用的17种钻井 液添加剂和29口井的岩样进行了系统的三维定量荧光扫 描，通过对三维定量荧光谱图特征（见图4）的分析总 结，建立了一整套适合塔里木盆地油、水分析的重要的 技术评价指标；总结出了很多新认识、新方法，获得了 很多成果。

1）建立了荧光分区 2）建立了样品稀释制度 3）确立了油水峰的取值区间 4）在油水层评价中发现规律性指标：出油。