三维定量荧光技术学习交流.ppt

中石化华北石油工程有限公司徐 锐1二〇一三年十二月一、前言二、定量荧光录井的基本原理三、定量荧光分析仪器介绍四、三维定量荧光仪分析工作流程五、定量荧光录井参数及意义六、影响定量荧光录井的因素七、定量荧光录井技术的现场应用目目 录录2目 录石油的荧光性石油及其大部分产品，除轻汽油和石蜡外，无论其本身或溶于有机溶剂中，在紫外光照射下均可发光 ，称为荧光由于石油具有荧光的特性，国外地质学家于20世 纪30年代将荧光检测技术应用于钻井现场，对钻井中 返出岩屑进行紫外光照，以了解地层岩屑是否含油， 从而判断地层的生油及储藏特性常规荧光检测技术作为地质录井技术的一种方法 ，是在现场将岩屑样品放入暗箱中通过紫外灯照射， 用肉眼观察记录岩屑的荧光现象（颜色和级别） 前 言3•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 •用肉眼观察只能看到波长＞410nm的可见光，而轻质油、煤成油 、凝析油发出的荧光波长为小于400nm的不可见光，因此常规荧 光检测方法观察不到，容易漏掉轻质油、煤成油和凝析油显示层 4前 言常规荧光录井的局限性 轻质油不可见光定量荧光录井仪与普通荧光仪荧光波长对比图前 言• 常规荧光录井用氯仿或四氯化碳浸泡进行系列对比，而氯仿对 人体健康有害，四氯化碳则对荧光有猝灭作用，会降低仪器检测 的灵敏度，不是理想的荧光试剂。

• 常规荧光录井不能消除泥浆中荧光类有机添加剂的荧光干扰， 在特殊施工井中影响地质资料的准确录取 • 常规荧光用肉眼观察和描述，人为影响因素太大原油中紫外线照射下的发光物质芳香烃类别激发波长发射（接收）波长（苯）单环265280-290（萘）双环265310-3203-4环芳烃265340-3805环以上稠芳烃2654005常规荧光录井的局限性 前 言6定量荧光技术现状根据检测硬件的发展过程，荧光录井技术的发展历程具体 可分为以下两个阶段：1、定性观测阶段（50年代至今,使用常规荧光检测仪）2、定量分析阶段（90年代至今,使用定量荧光检测仪） 其中，定量荧光检测仪因测试性能的差异又可分为二维和三 维（单波长激发、多点激发）荧光检测仪一、前言二、定量荧光录井的基本原理三、定量荧光分析仪器介绍四、三维定量荧光仪分析工作流程五、定量荧光录井参数及意义六、影响定量荧光录井的因素七、定量荧光录井技术的现场应用目目 录录7目 录当紫外光照射到某些物质的时候，这些物质会发射出各种颜色和不同强度的光，而当紫外光停止照射时，这种光线也随之很快消失，这种光线称为荧光物质的荧光是指该物质在紫外光照射下，电子由基态吸收能量跃迁至激发态，再由激发态释放能量回到基态的反复过程，此时所释放的能量即以荧光的形式表现出来。

8二 定量荧光录井的基本原理1、原油荧光产生的机理 激发波长释放能量 接收波长9根据朗伯－比尔定律，荧光物质在较低浓度下（可测浓度下），荧光强度与发光物质的浓度成正比：Int－荧光强度；IO－激发光强度；Φr－荧光相对效率；ε－荧光分子摩尔吸光系数；L－被检测溶液的通路长度；C－能发出荧光分子的浓度就荧光分析而言，对于某一特定分子，由于荧光分析仪用的Io和L值是固定的，所以荧光强度F变化只与混合物的浓度C有关，荧光强度与混合浓度成比例变化2、荧光强度的计算二 定量荧光录井的基本原理二 定量荧光录井的基本原理3、定量荧光光谱荧光光谱表示在所发射的荧光中各种波长组份的组成及其相对强度荧光光谱可用于鉴别荧光物质，并作为在荧光测定时选择适当的测定波长和滤光片的根据使激发光的波长保持不变，而让荧光物质所产生的荧光通过发射光滤波器后照射于检测器上，扫描发射光滤波器并检测各种波长下相应的荧光强度然后通过记录仪记录荧光强度对发射波长的关系曲线，所得到的图谱称为二维荧光光谱最佳接收波长360最佳激发波长1011二 定量荧光录井的基本原理3、定量荧光光谱将激发光的波长做程序性改变，而让荧光物质所产生的荧光通过发射光滤波器后照射于检测器上，在各个激发光的波长下，扫描发射光滤波器并检测各种波长下相应的荧光强度。

然后通过记录仪记录荧光强度对发射波长的关系曲线，即可得到激发光波长－发射光波长－荧光强度的三维荧光光谱图 二 定量荧光录井的基本原理3、定量荧光光谱轻质油中质油重质油由于不同油质的原油中所含的荧光物质（烃类）具有不同的激发和发射波长，其反映在荧光图谱中的表现为：不同油质原油在图谱中的最大荧光强度值所在的波长区间不同样品的荧光图谱中最大荧光强度值所对应的峰即称为该样品的特征峰12通过对比图谱特征，得到三种油质原油图谱所对应的主峰波长范围如下：轻质成分主峰在Ex290 nm～Ex310 nm，Em330 nm～Em350 nm之间；中质成分主峰在Ex340 nm～Ex350 nm，Em374 nm～Em384 nm之间；重质成分主峰在Ex380 nm～Ex390 nm，Em409 nm～Em427 nm之间二 定量荧光录井的基本原理3、定量荧光光谱轻质油中质油重质油13二 定量荧光录井的基本原理3、定量荧光光谱轻—重质油次峰主峰中—重质油次峰主峰当一种原油样品中含有不同油质的荧光物质时，其图谱会表现出多峰位特征图谱中最大荧光强度对应的峰位（即颜色暖，峰宽较宽的峰）为图谱主峰，另一峰位（颜色较冷，峰宽较窄的峰）为图谱的次峰。

14TK7205YT2-21TK925AT13S70TP242HS216TH12434HYQ5-4中 质 峰 位 Ex340 / Em384重 质 峰 位 Ex380 / Em421中 质 峰 位 Ex350 / Em384重 质 峰 位 Ex390 / E423中 质 峰 位 Ex350 / Em384重 质 峰 位 Ex390 / Em419中 质 峰 位 Ex340 / Em377重 质 峰 位 Ex390 / Em419中 质 峰 位 Ex350 / Em384重 质 峰 位 Ex390 / E413中 质 峰 位 Ex340 / Em384重 质 峰 位 Ex390 / E419中 质 峰 位 Ex340 / Em384重 质 峰 位 Ex390 / Em417中 质 峰 位 Ex340 / Em384重 质 峰 位 Ex390 / Em427中 质 峰 位 Ex350 / Em384重 质 峰 位 Ex380 / E40915一、前言二、定量荧光录井的基本原理三、定量荧光分析仪器介绍四、三维定量荧光仪分析工作流程五、定量荧光录井参数及意义六、影响定量荧光录井的因素七、定量荧光录井技术的现场应用目目 录录目 录1617三 定量荧光分析仪器介绍为解决常规荧光录井的不足，在90年代初由美国德士古石油公司率先开发了QFT定量荧光分析仪，90年代末期，北京石油勘探开发科学研究院、北京中石油技术公司、上海三科仪器有限公司联合研制了中国首台OFA-I型石油定量荧光分析仪，之后又相继研制了OFA-II、III 、OFA-3DI型石油定量荧光分析仪,并开发了相应的软件操作系统，该仪器在全国石油系统得到广泛应用，展示了可喜的发展前景。

该仪器采用的方法是借助仪器来实现荧光数据的检测和分析，根据荧光强度与石油浓度成正比的关系，来绘制随井深变化的石油浓度荧光录井图, 较好地解决了常规荧光录井肉眼观察无法识别的荧光且受人为因素影响等一些难题，可识别荧光波长在340nm以下的轻质油；可消除钻井液添加剂的荧光干扰 OFA-3DI型定量荧光分 析仪主机系统OFA-II、III型定量荧光 分析仪主机系统1、定量荧光仪器由灯源氙灯发射出的光束照射EX分光器， EX分光器每转动一个角度允许一种波长的光通过，连续转动不同波长的光连续通过，照射到样品池，样品池中的荧光物质吸收激发光后而发射荧光照射于光电倍增管上，此管把光信号转换成电信号，然后送至计算机迸行处理，以数字显示或图谱打印的方式提供给用户灯源氙灯EX处理样品池EM分光检测器信号处理输出计算机样品室三维定量荧光仪三 定量荧光分析仪器介绍2、仪器工作原理18三 定量荧光分析仪器介绍2、仪器工作原理三维定量荧光检测是在二维检测的基础上实现的其分析作业程序与二维荧光检测类似，不同之处在于激发光的程序步进控制，可使激发光在200－800nm的范围内以设定的步长连续对样品进行扫描19三 定量荧光分析仪器介绍3、仪器技术指标OFA - 3DI 型 石 油 荧 光 分 析 仪 技 术 指 标1、光源：150W氙灯 2、波长测定范围：激发波长(EX）200nm-800nm发射波长(EM）200nm-800nm 3、光谱带宽：激发10nm； 发射10nm； 4、波长准确度:±2nm 5、波长重复性：≤1nm 6、扫描速度：快；中；慢。

7、灵敏度：1－100可选 8、最小浓度检测：0.01mg/L 9、电源220V±22V、50Hz+1Hz;额定功率300W 10、主机尺寸：长610mm、宽610mm、高270mm 11、主机重量：55kg20三 定量荧光分析仪器介绍硬件： OFA-3DI型荧光分析仪高性能计算机喷墨打印机 软件： Windows XP系统 OFA-3DI联机采集分析软件荧光分析油气解释评价系统软件过程： 1）开机预热2）联机3）分析配制的样品4、仪器硬件配置21一、前言二、定量荧光录井的基本原理三、定量荧光分析仪器介绍四、三维定量荧光仪分析工作流程五、定量荧光录井参数及意义六、影响定量荧光录井的因素七、定量荧光录井技术的现场应用目目 录录目 录22标 准 油 样钻井液添加剂钻 井 液岩 屑井 壁 取 心钻 井 取 心现场共分析六种样品四 三维定量荧光仪分析工作流程1、仪器分析对象23四 三维定量荧光仪分析工作流程2、取样原则及要求岩屑分析：1、 取样间距按钻井地质设计要求执行2、 结合钻时、气测等录井资料，选取具有代表性的岩样钻井液分析：1、对待入井的添加剂进行逐一取样分析。

2、 正常录井过程中钻井液每100m取样分析一次，异常井段 加密取样井壁取心分析：砂岩及特殊岩性样品逐一取样分析岩心分析：砂岩及特殊岩性的岩心10cm 取样分析一次， 非储层岩心每20cm取样分析一次24四 三维定量荧光仪分析工作流程3、现场预备工作1、对地质、工程相关情况的了解在一个新井进行荧光录井之前，担任此项工作的人员一定要对本井的地质设计有关章节进行认真细致的阅读，以了解地质对荧光录井工作的要求、录井过程中应该注意的重点井段及地层层段，同时也要对工程设计有一定了解2、对泥浆体系及所用泥浆材料的了解重点要放在所采用的泥浆体系、所用的各种泥浆添加剂名称及在泥浆中所起的大致作用，必要的时候要对每种泥浆添加剂进行荧光图谱扫描，以全面掌握它们各自的荧光特性3、背景值的确定泥浆中未加入含荧光的泥浆添加剂的井，录井时直接用正己烷作背景；泥浆中加入了含荧光的泥浆添加剂的井，背景值的选定则要视情况而定下面分别叙述：打开显示层后，若泥浆中有荧光添加剂时，取上部井段没有显示的白砂子，将白砂子用当前泥浆浸泡一个迟到时间，将白砂子洗净擦干后称取1克放入试管加正己烷5毫升浸泡30分钟后，扫描所得的图谱即为正式样的背景值。

每次当泥浆中加入对荧光录井影响大的添加剂时，在泥浆循环两周后，应立即重测当前井深的岩样的荧光，并重新确定背景值25配置标准油样钻井液变化情况入井 添加剂情 况标定仪器储 层 评 定观察分 析图谱 及数据输出样品图谱确定背景岩屑变化情况四 三维定量荧光仪分析工作流程4、仪器分析流程26四 三维定量荧光仪分析工作流程4.1、标准油样配制⑴取5个干净试管，分别贴上1、2、3、4、5、标签，放在试管上待用；⑵用万分之一的天平称取临井原油0.010g放入1号试管中，加正己烷至10ml浸泡15分钟左右让其完全溶解，1号试管中的溶液浓度为1000mg/l（或参照后面标准油样的制备方法）⑶自试管1中用微量取液器取50ul溶液加入试管2中，再加正己烷至10ml。