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第4章录井新方法


第四章 录井新方法
罐顶气轻烃录井 岩石热解地球化学录井 热解气相色谱录井技术 热解气相色谱录井技术 PK录井技术 PK录井技术 定量荧光录井

第一节 罐顶气轻烃录井
70年代末, 70年代末,罐装样轻烃分析方法在国外出现 年代末 80年代,江汉石油学院、 80年代,江汉石油学院、南海西部石油公司等单位先后开 年代 展了这方面的分析和应

用研究工作, 展了这方面的分析和应用研究工作,并在生储层评价应用 方面取得了较好的效果。 方面取得了较好的效果。 1996—1997年,胜利录井公司开展了“罐顶气轻烃录井技 1996 1997年 胜利录井公司开展了“ 1997 术”推广应用工作。修改和完善了罐装样轻烃分析方法, 推广应用工作。修改和完善了罐装样轻烃分析方法, 制定了一整套技术标准与规范, 制定了一整套技术标准与规范,研究和总结出了罐装样轻 烃录井油气层评价原理, 烃录井油气层评价原理,提出了新的油气层判识标准 1998年 1998年,罐顶气轻烃录井这一名称正式提出并作为一种录 井手段应用于探井录井工作中。 井手段应用于探井录井工作中。

一、罐顶气轻烃录井原理 罐装样: 罐装样: 是将钻井过程中返到地面的岩屑 岩屑( 取出装罐, 是将钻井过程中返到地面的岩屑(心)取出装罐,加入 一定量的钻井液或水,然后加盖密封而成。 一定量的钻井液或水,然后加盖密封而成。 罐顶气: 罐顶气: 是指存于罐装岩屑( 顶部空间, 是指存于罐装岩屑(心)顶部空间,且与下部液体达到 气液两相平衡的烃类 空气的混合气体, 烃类、 气液两相平衡的烃类、空气的混合气体,其中的烃类是岩屑 自然脱附出来的。 (心)自然脱附出来的。 岩屑( 岩屑(心)在装罐前,轻烃已部分挥发和逸散。因此, 在装罐前,轻烃已部分挥发和逸散。因此, “罐顶气轻烃”实质上是岩屑(心)中的轻烃部分挥发后 罐顶气轻烃”实质上是岩屑( 岩屑 剩余轻烃”自然脱附的结果。 “剩余轻烃”自然脱附的结果。

罐顶气轻烃与原始地层中的轻烃相比异同点: 罐顶气轻烃与原始地层中的轻烃相比异同点: 异同点 轻烃组成 组分个数)相同, 轻烃丰度减少 组成( 减少, 轻烃组成(组分个数)相同,但轻烃丰度减少,轻烃的相 对含量发生了较大变化 发生了较大变化。 对含量发生了较大变化。 变化有:低沸点烃组分的相对含量减少 高沸点烃组分的 烃组分的相对含量减少, 变化有:低沸点烃组分的相对含量减少,高沸点烃组分的 相对含量增加。 相对含量增加。 影响罐顶气轻烃相对含量的因素: 影响罐顶气轻烃相对含量的因素: 原油中轻烃含量 油层物性 原油性质 钻井液性能

罐顶气轻烃录井原理: 罐顶气轻烃录井原理: 罐顶气轻烃丰度为前提 以轻烃组成作参考, 轻烃丰度为前提, 以罐顶气轻烃丰度为前提,以轻烃组成作参考, 以轻烃相对含量为主要依据来判断轻烃的活跃程度 来判断轻烃的活跃程度, 以轻烃相对含量为主要依据来判断轻烃的活跃程度, 然后通过轻烃的活跃程度来推断油气层的活跃程度, 然后通过轻烃的活跃程度来推断油气层的活跃程度, 最终达到油气层判识的目的。 最终达到油气层判识的目的。
气测录井:直接测定钻井液中气体总含量和组分。 气测录井:直接测定钻井液中气体总含量和组分。 含量

二、罐顶气轻烃录井方法 录井过程可概括为: 录井过程可概括为: 现场取罐装样 实验室取罐顶气 气相色谱分析→ 罐装样→ 罐顶气→ 现场取罐装样→实验室取罐顶气→气相色谱分析→资料处 理→生储层评价 1.现场取罐装样 现场取罐装样
罐装样按罐内所装物质分为岩屑和岩心罐装样两类,由地质人员采集。 罐装样按罐内所装物质分为岩屑和岩心罐装样两类,由地质人员采集。 岩屑和岩心罐装样两类 岩屑罐装样的取样位置有振动筛前、后两种,具体数量为岩样(振动筛 岩屑罐装样的取样位置有振动筛前、后两种,具体数量为岩样( 的取样位置有振动筛前 前所取的是岩屑和钻井液的混合物,振动筛后所取的仅为岩屑) 80%, 前所取的是岩屑和钻井液的混合物,振动筛后所取的仅为岩屑)约80%, 清水10%,顶部空间10%。 10%,顶部空间10 清水10%,顶部空间10%。 岩心罐装样是在岩心出筒后,迅速取300~500g岩样装人罐内加清水密 岩心罐装样是在岩心出筒后,迅速取300~500g岩样装人罐内加清水密 是在岩心出筒后 300 封。 罐装样密封后,要检查是否漏水,试漏合格后,贴上标签并倒置存放, 罐装样密封后,要检查是否漏水,试漏合格后,贴上标签并倒置存放, 倒置存放 填写送样清单,装专用岩心盒, 规定时间内送实验室 送实验室。 填写送样清单,装专用岩心盒,在规定时间内送实验室。

2.实验室取气 取气方法:顶部空间取气法、水下取气法、排水取气法、 取气方法:顶部空间取气法、水下取气法、排水取气法、专 用仪器取气法四种 四种。 用仪器取气法四种。 3.气相色谱分析(同气测录井) 气相色谱分析(同气测录井)

4.罐顶气轻烃分析结果 罐顶气轻烃是指原油中常见的C1 C7烃组分,它包括7 罐顶气轻烃是指原油中常见的C1—C7烃组分,它包括7个正 C1 C7烃组分 构烷烃,13个异构环烃 个异构环烃, 个环烷烃, 个芳香烃( 构烷烃,13个异构环烃,8个环烷烃,1个芳香烃(苯), 29个单体组分 个单体组分。 共29个单体组分。 罐顶气经气相色谱仪分析、 罐顶气经气相色谱仪分析、化学工作站处理后所得到的结 果是一张色谱图和一个数据表 色谱图和一个数据表。 果是一张色谱图和一个数据表。

C1-C7烃组分:29个单组分 C1-C7烃组分:29个单组分 烃组分

每一个色谱峰对应一个烃组分

罐顶气轻烃录井气相色谱分析原始结果图

三、罐顶气轻烃录井资料在储层评价中的应用

评价指标

三、罐顶气轻烃录井资料在储层评价中的应用

评价指标

三、罐顶气轻烃录井资料在储层评价中的应用

评价指标

三、罐顶气轻烃录井资料在储层评价中的应用

评价指标

三、罐顶气轻烃录井资料在储层评价中的应用 将罐顶气轻烃分析资料与试油、气测、测井资料等进行详 将罐顶气轻烃分析资料与试油、气测、测井资料等进行详 试油 细对比,提出适合某油区的油气水层判别标准。 细对比,提出适合某油区的油气水层判别标准。
岩屑罐顶气轻烃录井油气层评价标准(胜利油田) 岩屑罐顶气轻烃录井油气层评价标准(胜利油田)

三、罐顶气轻烃录井资料在储层评价中的应用 将罐顶气轻烃分析资料与试油、气测、测井资料等进行详 将罐顶气轻烃分析资料与试油、气测、测井资料等进行详 试油 细对比,提出适合某油区的油气水层判别标准。 细对比,提出适合某油区的油气水层判别标准。
岩心罐顶气轻烃录井油气层评价标准(胜利油田) 岩心罐顶气轻烃录井油气层评价标准(胜利油田)
项目 油层 油水 同层 含油 水层 组分 个数 23~ ~ 29 22~ ~ 27 15~ ~ 22 C1百分 含量(%) 含量 >30 10~30 ~ ∑(C5C7) >300 ∑(C1C4) >600
Σ(C 5 ? C 7 ) Σ ( C1 ? C 4 )

苯 出 现

苯指数 0.2~ ~ 1.0 <0.5

iC6/nC6 1.5~2.5 ~ 2.0~4.0 ~

iC6/C C6 0.6~ ~ 1.0 0.4~ ~ 0.7 0.3~ ~ 0.5

正庚 烷 出现 出现

0.08~2.0 ~ 0.06~0.4 ~

>300 100 ~ 500 <300 200 ~ 1000

>600 600~ ~ 200

20~40 ~

0.01~0.06 ~

不 出 现 不 出 现 —



3.5~6.0 ~

不出 现 不出 现

气层

<17

>80

>1000

<0.04







干层

17~ ~ 24

>30

>1000

<0.06

>1.0

1.0~2.0 ~

0.7~ ~ 1.0



美国大陆石油公司储层性质判断标准

表4.2.7 挪威大陆架研究所判断油气显示标准

胜利油田) 油气层解释实例 (胜利油田)

胜利油田) 油气层解释实例 (胜利油田)

胜利油田) 油气层解释实例 (胜利油田)

罐顶气轻烃录井油气层评价的特点 罐顶气轻烃录井油气层评价的特点
罐顶气轻烃录井具有分析参数多、灵敏度高、 罐顶气轻烃录井具有分析参数多、灵敏度高、抗干扰能 分析参数多 力强,能反应油层多方面的特征。 力强,能反应油层多方面的特征。 样品数量大,代表性强,能及时评价油气层。 样品数量大,代表性强,能及时评价油气层。 与原油密度关系密切。原油密度越大,轻烃含量越低, 原油密度关系密切。原油密度越大,轻烃含量越低, 关系密切 罐顶气轻烃录井油气层评价的准确率越低。 罐顶气轻烃录井油气层评价的准确率越低。

第二节 岩石热解地球化学录井
20世纪70年代末发展起来的一种生油岩评价方 世纪70 是20世纪70年代末发展起来的一种生油岩评价方 法。 根据有机质热裂解原理,利用岩石热解仪随钻对 根据有机质热裂解原理,利用岩石热解仪随钻对 有机质热裂解原理 岩石热解仪 岩石样品进行分析,进而对烃源岩和储层 烃源岩和储层进行评 岩石样品进行分析,进而对烃源岩和储层进行评 价的录井方法。 价的录井方法。 基于实验室Rock-Eval评价生油层的基础上, 基于实验室Rock-Eval评价生油层的基础上,经 Rock 评价生油层的基础上 移植改造用于地质录井现场 地质录井现场并拓展到对储层分析 移植改造用于地质录井现场并拓展到对储层分析 评价的。 评价的。 目前,该技术已在全国各油田普遍应用, 目前,该技术已在全国各油田普遍应用,并获得 了较好的勘探效益。 了较好的勘探效益。

热解地化录井 热解地化录井方法 地化录井方法
热解也称热裂解。指通过热能, 热解也称热裂解。指通过热能,将一种样品转变为另一种或几种物质 的化学过程。裂解的结果往往是分子量的降低, 的化学过程。裂解的结果往往是分子量的降低,但也可能通过各种分 子间的反应使分子量的增加(如某些交联反应) 子间的反应使分子量的增加(如某些交联反应)。 裂解是一个化学过程,其作为一种分析技术是非常古老的( 裂解是一个化学过程,其作为一种分析技术是非常古老的(如人们很 早就知道烤过的食物比未烤的好吃,就是因为食物在烧烤过程发生裂 烧烤过程发生 早就知道烤过的食物比未烤的好吃,就是因为食物在烧烤过程发生裂 烤过的食物比未烤的好吃 而生成具有芳香气味 挥发性小分子化合物) 芳香气味的 解而生成具有芳香气味的挥发性小分子化合物)。 在特定的温度和压力条件下,高分子及各种有机物的裂解过程, 在特定的温度和压力条件下,高分子及各种有机物的裂解过程,将遵 循一定规律进行。也就是说,特定的样品有其特定的裂解行为, 循一定规律进行。也就是说,特定的样品有其特定的裂解行为,如裂 解产物及分布。 解产物及分布。

一、岩石热解地球化学录井仪器结构及分析原理
1、仪器组成 由气路系统、热解装置、氢焰离子化检测器(FID)、微 由气路系统、热解装置、氢焰离子化检测器(FID)、微 )、 电流放大器、温度程序控制系统、数据处理系统五部分组成。 电流放大器、温度程序控制系统、数据处理系统五部分组成。

2.分析原理
在特殊裂解炉中对定量的岩石样品进行程序升温烘烤, 在特殊裂解炉中对定量的岩石样品进行程序升温烘烤,使岩石样品中 裂解炉中对定量的岩石样品进行程序升温烘烤 烃类和干酪根(生油母质) 不同温度范围内挥发和裂解 挥发和裂解; 的烃类和干酪根(生油母质)在不同温度范围内挥发和裂解; 通过载气(H2或He)的吹洗使其与岩石样品实现物理分离; 通过载气(H2或He)的吹洗使其与岩石样品实现物理分离; 由载气携带直接进入氢焰离子化检测器(FID)进行定量检测, 由载气携带直接进入氢焰离子化检测器(FID)进行定量检测,检测结 定量检测 果经气电转换将烃类浓度的不同转变成相应的电信号的变化,得到烃 烃类浓度的不同转变成相应的电信号的变化 果经气电转换将烃类浓度的不同转变成相应的电信号的变化,得到烃 类各组分含量和裂解烃峰顶温度; 类各组分含量和裂解烃峰顶温度; 仪器的分析流程如图。 仪器的分析流程如图。

3.岩石储层热解地球化学录井参数及意义
(1)分析参数 S0:小于等于90℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量,mg/g; 90℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S0:小于等于90℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量,mg/g; S1:90~300℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, mg/g ; S1:90~300℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, 检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S2:300~600℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, S2:300~600℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, mg/g ; 检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S11:90~200℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, S11:90~200℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, mg/g ; 检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S21:200~350℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, S21:200~350℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, mg/g ; 检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S22:350~450℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, S22:350~450℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, mg/g ; 检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S23:450~600℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, mg/g ; S23:450~600℃检测到的单位质量储层岩石中烃类含量, 检测到的单位质量储层岩石中烃类含量 S4:恒温600℃经 分钟氧化, S4:恒温600℃经6分钟氧化,检测到的单位质量储层岩石热解后残 600℃ 余有机碳含量,%。 余有机碳含量,%。 热解S2 的最高点相对应的温度, S2峰 Tmax :热解S2峰的最高点相对应的温度,℃。
三峰: 、 、 三峰:S0、S1、S2 五峰: 、 五峰: S0、S11、S21、S22、S23 、 、 、

(2)计算参数 Pg:含油气总量, Pg:含油气总量,mg/g GPI: GPI:产气率指数 OPI: OPI:产油率指数 TPI: TPI:油气总产率指数 Ps: Ps:原油轻重组分指数
10S 10S4 P = S0 + S1 + S2 + (三峰计算) g 0.9
GPI = S0 S 0 + S1 + S 2

10S 10S4 Pg = S0 + S11 + S21 + S22 + S23 + (五峰计算) 0.9
OPI = S1 S 0 + S1 + S 2

TPI =

S0 + S1 S0 + S1 + S 2

S Ps = 1 S2

S11 + S 21 Ps = S 22 + S 23

(三峰计算)

(五峰计算)

P1: P1:凝析原油指数 P2: P2:轻质原油指数 P3: P3:中质原油指数 P4: P4:重质原油指数

S0 + S11 P= 1 S0 + S11 + S21 + S22
S 21 + S 22 P3 = S 0 + S11 + S 21 + S 22

S0 + S11 + S21 P= 2 S0 + S11 + S21 + S22
P4 = S22 + S23 S0 + S11 + S21 + S22 + S23

二、岩石热解地球化学录井储层评价 1.评价原理 1.评价原理
岩石中含有的油气经高温热裂解, 不同温度区间产生烃类物质, 岩石中含有的油气经高温热裂解,在不同温度区间产生烃类物质,被岩石 产生烃类物质 热解地化录井仪器接收、检测,得到原油轻 热解地化录井仪器接收、检测,得到原油轻、重组分含量和裂解烃峰顶温 度。 仪器检测到的岩石中轻、重组分含量经校正,可得到地下原始状态下岩石 仪器检测到的岩石中轻、重组分含量经校正,可得到地下原始状态下岩石 原始状态下 的含油量。 的含油量。 结合储层的物性参数、有效厚度等参数可对储层储量和产量进行预测,应 结合储层的物性参数、有效厚度等参数可对储层储量和产量进行预测, 用原油轻、 用原油轻、重(组分)比参数定性评价储层中的原油性质。 组分)比参数定性评价储层中的原油性质。

2.储层中原油性质的定性判别方法
原油主要成分为饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质, 原油主要成分为饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质,不同性质的原 饱和烃 油各组分含量相差较大,总体规律为:胶质和沥青质含量越高, 油各组分含量相差较大,总体规律为:胶质和沥青质含量越高, 油质越重;反之则油质越轻。 油质越重;反之则油质越轻。 原油性质不同表现在热解参数上的差异即S 原油性质不同表现在热解参数上的差异即S0、S1、S2(或S0、S11、 热解参数上的差异即 之间相对含量的不同。 S21、S22、S23)之间相对含量的不同。 依此计算出的参数Ps、P1、P2、P3、P4与原油密度有较好的相关性, 原油密度有较好的相关性 有较好的相关性, 依此计算出的参数P 可依据多口井的数据建立原油密度与这些计算参数之间的的关系 可依据多口井的数据建立原油密度与这些计算参数之间的的关系 原油密度与这些计算参数 图版,定性判别储层中的原油性质。 图版,定性判别储层中的原油性质。 Ps: Ps:原油轻重组分指数 P1: P1:凝析原油指数 P2: P2:轻质原油指数 P3: P3:中质原油指数 P4: P4:重质原油指数

表4.1.1 储层中原油性质判别数据表

3.储层储量预测

N =

2 .3 A h k Pg 10 ? Bo

式中: N——单层地质储量,104t; 单层地质储量, 式中: N 单层地质储量 104t; ——含油面积 km2; 含油面积, A——含油面积,km2; 油层有效厚, h——油层有效厚,m; 油层有效厚 储层中原始含油量, t; KPg ——储层中原始含油量,kg / t; 储层中原始含油量 B0——原油体积系数。 原油体积系数。 B0 原油体积系数

4.储层产量估算
S1 h ?10 ? ? C S2 q= 10
α
S0

第三节 热解气相色谱录井技术
热蒸发烃色谱录井,近几年发展起来的一种烃类物质分析检测方法。 热蒸发烃色谱录井,近几年发展起来的一种烃类物质分析检测方法。 色谱录井 发展起来的一种烃类物质分析检测方法 岩石热解技术+ 岩石热解技术+气相色谱分析 热解技术 常规热解分析技术:利用程序升温热裂解原理 对岩样中的烃组分 程序升温热裂解原理, 烃组分进行 常规热解分析技术:利用程序升温热裂解原理,对岩样中的烃组分进行 测定,所检测出的S 11、 21、 22、 23都不能直接反映烃 都不能直接 测定,所检测出的S0、S1、S2、S11、S21、S22、S23都不能直接反映烃 类的各单体组分和正烷烃碳分布特征。 类的各单体组分和正烷烃碳分布特征。 单体组分和正烷烃碳分布特征 气相色谱仪:对岩石样品的要求比较高,需对样品进行预处理及提纯等 气相色谱仪:对岩石样品的要求比较高, 先期工作,制约了分析速度,不能适应现场快速录井的要求。 先期工作,制约了分析速度,不能适应现场快速录井的要求。 热解气相色谱仪:在一般气相色谱仪前面加装热解装置 对样品进行高 气相色谱仪前面加装热解装置, 热解气相色谱仪:在一般气相色谱仪前面加装热解装置,对样品进行高 气相色谱仪 温预处理,直接将样品中的烃类热蒸发出来,利用毛细管柱程序升温方 热蒸发出来 温预处理,直接将样品中的烃类热蒸发出来,利用毛细管柱程序升温方 将原油中各个组分分开。 组分分开 法将原油中各个组分分开。 利用所测结果及相关谱图特征来判断真假油气显示 添加剂影响、 利用所测结果及相关谱图特征来判断真假油气显示、添加剂影响、储层 谱图特征来判断真假油气显示、 产液性质、生油岩的成熟度等 产液性质、生油岩的成熟度等。

分析原理和流程
在热解炉中对岩石样品进行恒温300℃的加热,使样品中的的烃类挥发热 在热解炉中对岩石样品进行恒温300℃的加热,使样品中的的烃类挥发热 300℃的加热 烃类 解,由载气携带进入柱箱; 由载气携带进入柱箱; 柱箱从初温100℃依照设定的升温速率程序升温至300℃并恒温, 100℃依照设定的升温速率程序升温至300℃并恒温 柱箱从初温100℃依照设定的升温速率程序升温至300℃并恒温,通过其中 的毛细柱使不同烃类组分进行定性分离; 毛细柱使不同烃类组分进行定性分离; 进行定性分离 再由载气携带分离组分进入氢焰离子化检测器检测,得到各烃组分含量。 再由载气携带分离组分进入氢焰离子化检测器检测,得到各烃组分含量。

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--热蒸发烃组分谱图 --热蒸发烃组分谱图

热蒸发烃分析可提供以下参数: 热蒸发烃分析可提供以下参数: 色谱分析曲线; 碳数范围; 主峰碳数; (1)色谱分析曲线; (2)碳数范围; (3)主峰碳数; 碳优势指数(CPI值 奇偶优势(OEP) (4)碳优势指数(CPI值); (5)奇偶优势(OEP)值; C21+C22) C28+C29); (6)∑C21-/∑C22; (7)(C21+C22)/(C28+C29); 21Pr/nC17; Ph/nC18; 10) Ph。 (8)Pr/nC17; (9)Ph/nC18; (10)Pr/ Ph。

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YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪 --地质应用 --地质应用
区分真假油气显示。 区分真假油气显示。 可判断油层、油水同层、含油水层和气层。 可判断油层、油水同层、含油水层和气层。 可准确判断油层原油性质及单体烃分布特征。 可准确判断油层原油性质及单体烃分布特征。 可对注水驱油、水淹状况进行分析解释。 可对注水驱油、水淹状况进行分析解释。 确定单油层的产油贡献。 确定单油层的产油贡献。 评价烃源岩的成熟度、演化程度、母质类型、生油史、 评价烃源岩的成熟度、演化程度、母质类型、生油史、生油 潜量和原油性质。 潜量和原油性质。 确定烃源岩的排油厚度。 确定烃源岩的排油厚度。

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--鉴别真假油气显示 --鉴别真假油气显示
钻井现场假油气显示 钻井现场假油气显示 一般来自泥浆烃类污 染,泥浆烃类污染来 自油基泥浆和各种添 加剂, 加剂,要识别真假油 气显示, 气显示,首先要确定 各种添加剂的色谱图 各种添加剂的色谱图 及地化参数特征, 及地化参数特征,通 过对比岩石、 过对比岩石、泥浆色 谱图来识别何种污染 及真假油气显示。 及真假油气显示。

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--鉴别真假油气显示 --鉴别真假油气显示
任何有机物都可以采用氢火焰离子化检测器检测, 任何有机物都可以采用氢火焰离子化检测器检测, 有机物质不同,组分出峰也不同, 有机物质不同,组分出峰也不同,就象人的指纹 一样。泥浆中加入的不同有机物添加剂, 一样。泥浆中加入的不同有机物添加剂,可分析 出不同的色谱峰。 出不同的色谱峰。因此可把各种类型的添加剂都 作出它们的色谱分析谱图,作为比较的标准谱图, 作出它们的色谱分析谱图,作为比较的标准谱图, 即指纹谱图。 即指纹谱图。假如某种有机添加剂与一种油气显 示混合在一起时, 示混合在一起时,分析出来的色谱图就有两者重 叠峰的特点,将此重叠峰与各自的标准谱图比较, 叠峰的特点,将此重叠峰与各自的标准谱图比较, 就很容易识别真假油气显示。因此, 就很容易识别真假油气显示。因此,根据添加剂 的热蒸发烃色谱指纹谱图,就可以快速、 的热蒸发烃色谱指纹谱图,就可以快速、有效的 排除样品污染对录井工作者地质解释造成的干扰。 排除样品污染对录井工作者地质解释造成的干扰。

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--判断原油的性质 --判断原油的性质
凝析油 轻质油

根据特征谱图 很容易鉴别各 种油气藏的详 细情况
中质油 重质油

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--判断原油的性质 --判断原油的性质

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YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--判断储集层产液性质 --判断储集层产液性质

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--判断储集层产液性质 --判断储集层产液性质

油层

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--判断储集层产液性质 --判断储集层产液性质

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--判断储集层产液性质 --判断储集层产液性质

油水同层

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--判断储集层产液性质 --判断储集层产液性质

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--判断储集层产液性质 --判断储集层产液性质

含油水层

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--油层水淹程度判别 --油层水淹程度判别
弱水淹

根据谱图形态、 根据谱图形态、组分 变化趋势、 变化趋势、包络线与 基线的封闭区域的面

中水淹

基线特征、 积、基线特征、烃物 质组成、 质组成、主峰碳及碳 数分布等方面定性识

强水淹

别储层的水淹程度。 别储层的水淹程度。

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪

应 用 实 例

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--油层评价 油层评价

2258.2米

2259.6米

2262.4米

2263.6米

华北油田某井,井段: 华北油田某井 , 井段 : 2247.4~2264.0米, 油浸细砂岩 , 含油 , 颜 ~ 米 油浸细砂岩,含油, 色褐灰色,气测录井全烃仅0~ 油水同层。 色褐灰色,气测录井全烃仅 ~0.036%,解释为油水同层。 % 解释为油水同层 油气组份综合评价仪分析表明:正构烷烃组分齐全, 油气组份综合评价仪分析表明:正构烷烃组分齐全,碳数分布范围 不可分辩物含量较低,色谱流区曲线基线平直, 宽;不可分辩物含量较低,色谱流区曲线基线平直,整个储集层上 下样品分析差异不大,解释为油层 油层。 下样品分析差异不大,解释为油层。 试油井段: 为油层。 试油井段:2243.4~2258.0,油42.24t/d,结论为油层。与油气组份 ~ , ,结论为油层 综合评论仪分析结果相符。 综合评论仪分析结果相符。

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--含气水层评价 含气水层评价

1806.13米

1807.23米

1811.53米

华北油田某井:井段1800~1813米 录井为油浸细砂岩, 华北油田某井:井段1800~1813米,录井为油浸细砂岩,钻井取心观察含油分 1800 布均匀,油质轻,气测全烃11 11. 组分齐全,甲烷为88 02% 88. 布均匀,油质轻,气测全烃11.6%,组分齐全,甲烷为88.02%;地化分析总烃 15mg/g TPI为 71~ 80,反映油质较轻;大部分解释方法认为本层为油 mg/g, 3~15mg/g,TPI为0.71~0.80,反映油质较轻;大部分解释方法认为本层为油 气层。 气层。 油气组份综合评价仪分析:正构烷烃组分不全,碳数分布范围窄, 油气组份综合评价仪分析:正构烷烃组分不全,碳数分布范围窄,不可分辩物 特征。 含量高,色谱曲线基线隆起明显, 含气水层特征 含量高,色谱曲线基线隆起明显,为含气水层特征。 试油: /d, 15. /d,结论含气水层 含气水层, 试油:气39 m3/d,水15.4 m3/d,结论含气水层,与油气组份综合评价仪分析 结果相符

YQZF系列油气组份综合评价仪 YQZF系列油气组份综合评价仪
--油水层评价 油水层评价
1766米 1767.33米 1768.4米

华北油田某井,井段: 华北油田某井,井段:1755~1765米,油斑砾岩,含油,颜色灰褐色,油气性 ~ 米 油斑砾岩,含油,颜色灰褐色, 质判断为油。气测解释为差油层。地化解释为含油水层。 质判断为油。气测解释为差油层。地化解释为含油水层。 本层色谱流出曲线的变化同样反映了随着井深加大,原油逐渐变重;随着不可 本层色谱流出曲线的变化同样反映了随着井深加大,原油逐渐变重; 识别组份的逐渐增加,色谱流出曲线基线逐渐抬升, 识别组份的逐渐增加,色谱流出曲线基线逐渐抬升,到层底时饱和烃组分已经 很少,底水作用剧烈。 很少,底水作用剧烈。 试油: 试油 :油 0.35t/d,结论为低产油层 ;经过压裂: 油4.44t/d、水6.07m3/d,结论 , 结论为低产油层;经过压裂: 、 , 为油水同层, 为油水同层,与油气组份综合评价仪分析结果相符。 本井段热解气相色谱解释成功, 本井段热解气相色谱解释成功,从一个侧面反映了在对储集类型较差的储层的 评价中及对其实施压裂改造作业后是否产水的判断中油气组份综合评价仪也能 起到一定的作用。 起到一定的作用。

PK录井技术 第四节 PK录井技术
PK录井技术起源于美国,1984年开始在美国及中东一些 PK录井技术起源于美国,1984年开始在美国及中东一些 录井技术起源于美国 地区投入商业应用。 地区投入商业应用。 目前,上海神开研制的SK-2P01型PK仪 经过后期改造, 目前,上海神开研制的SK-2P01型PK仪,经过后期改造, SK 成为目前国内最先进的PK PK仪 成为目前国内最先进的PK仪。 PK仪可在现场快速分析岩样孔隙度(φ)、渗透率 PK仪可在现场快速分析岩样孔隙度( )、渗透率 仪可在现场快速分析岩样孔隙度 (K)、自由流体指数(FF)及束缚水饱和度(Sw)四 )、自由流体指数(FF) 束缚水饱和度( 自由流体指数 项参数。 项参数。 PK仪可分析岩屑、岩心及井壁取心等岩样,具有用量少、 PK仪可分析岩屑、岩心及井壁取心等岩样,具有用量少、 仪可分析岩屑 速度快、成本低、可全井段分析等优点,目前, 速度快、成本低、可全井段分析等优点,目前,已在各 油田推广应用。

PK仪的基本原理 一、PK仪的基本原理
应用核磁共振原理,使处于低能级的氢原子核从射频磁场吸 应用核磁共振原理,使处于低能级的氢原子核从射频磁场吸 氢原子核从射频磁场 收能量而跃迁到高能级。这一过程所需的时间( 收能量而跃迁到高能级。这一过程所需的时间(称之为自旋 量子弛豫时间),对不同物质来说是不同的。 量子弛豫时间),对不同物质来说是不同的。 ),对不同物质来说是不同的 P—K仪就是利用这一原理测定岩石孔隙水中氢原子核的驰豫 K仪就是利用这一原理测定岩石孔隙水 氢原子核的驰豫 时间来确定岩石的孔隙度、渗透率。驰豫时间越长, 时间来确定岩石的孔隙度、渗透率。驰豫时间越长,孔隙度 越小,驰豫时间越短,孔隙度越大。 越小,驰豫时间越短,孔隙度越大。

二、PK仪分析参数的意义及计算公式 PK仪分析参数的意义及计算公式 1、孔隙度 孔隙度即岩样孔隙体积与总体积的比值, 孔隙度即岩样孔隙体积与总体积的比值,单位用百分数表 示。其计算公式为: 其计算公式为:

φ样 = φ标

S 样 V标 ? ? S 标 V样

式中: 未知样的孔隙度, 式中: φ样 ——未知样的孔隙度,%; 未知样的孔隙度

φ标 ——已知样(标样)的孔隙度,%; 已知样(标样)的孔隙度, 已知样
S样 ——样品实测最大信号,mV; 样品实测最大信号,mV; 样品实测最大信号

S标 ——标定时的最大检测信号,mV; 标定时的最大检测信号,mV; 标定时的最大检测信号

标样体积, 标样体积 μL; V样 ——标样体积,μL;
V标 ——样品的总体积μL; 样品的总体积μL; 样品的总体积μL

2、渗透率
渗透率是岩样孔隙的表面积与其体积的比值。计算公式为: 渗透率是岩样孔隙的表面积与其体积的比值。计算公式为:
X = A ?1 0
Y = A ?1 0
若 X >0, , 若 X = 0,Z=0 ,
?20 T1 A

+ B ?1 0
+ B ?1 0

?20 T1 B

+ C ?1 0
+ C ?1 0

?20 T1 C
?100 T1 C

?100 T1 A

?100 T1 B

X ? ? Z = lg ? P ? ? 1000 ? ?

K样 = 10

?2.3026×( 0.087φ样 +Z +0.017Y +0.6857)? ? ?

式中: 为驰豫时间 为驰豫时间T1A的百分数; 的百分数; B为驰豫时间 为驰豫时间T1B的百分数; 的百分数; 式中:A为驰豫时间 的百分数 为驰豫时间 的百分数 C为驰豫时间 为驰豫时间T1C的百分数; T1A 、T1B 、T1C为驰豫时间,us; 的百分数; 为驰豫时间, ; 为驰豫时间 的百分数 为驰豫时间 K样为 仪测得的岩样渗透率; 样为PK仪测得的岩样渗透率 样为 仪测得的岩样渗透率; φ样 PK仪测得的岩样孔隙度,% 仪测得的岩样孔隙度, 仪测得的岩样孔隙度

3.自由流体指数
自由流体指数是指孔隙中可动流体的体积占样品总体积的百分数。 自由流体指数是指孔隙中可动流体的体积占样品总体积的百分数。

4.束缚水饱和度
驰豫时间小于12 ms的流体认为是被束缚的 的流体认为是被束缚的。 驰豫时间小于12 ms的流体认为是被束缚的。这一部分流体主要是与粘 土矿物伴生,不能流动,用占总孔隙体积的百分数表示。 土矿物伴生,不能流动,用占总孔隙体积的百分数表示。 自由流体与束缚水之间的关系为: 自由流体与束缚水之间的关系为: 孔隙度=自由流体指数+孔隙度×束缚水饱和度。 孔隙度=自由流体指数+孔隙度×束缚水饱和度。 束缚水饱和度+自由流体指数= 束缚水饱和度+自由流体指数=储层含水饱和度 含油饱和度S =1- 束缚水饱和度+自由流体指数) 含油饱和度S。=1-(束缚水饱和度+自由流体指数) P—K仪方法测得的岩样中的自由流体和渗透率是通过测定氢核将吸收的能量 K 向其周围环境释放的能量速度来确定,一般情况下,岩样的孔隙度越小, 向其周围环境释放的能量速度来确定,一般情况下,岩样的孔隙度越小,自 由流体和渗透率就越低。 由流体和渗透率就越低。

PK 仪 与 常 规 分 析 孔 隙 度 散 点 图

PK仪的分析结果与常规分析结果符合程度较高,证明PK分 PK仪的分析结果与常规分析结果符合程度较高,证明PK分 仪的分析结果与常规分析结果符合程度较高 PK 析资料具有较高的实用价值。 析资料具有较高的实用价值。

P-K仪应用价值: 仪应用价值: 在现场准确、快速、系统地测定岩样物性, 在现场准确、快速、系统地测定岩样物性,划分和评价有效 储集层,指导现场钻进,为完井讨论及完钻测试提供资料。 储集层,指导现场钻进,为完井讨论及完钻测试提供资料。 P-K油气层快速评价技术既能推动地化、定量荧光等录井技 油气层快速评价技术既能推动地化、 油气层快速评价技术既能推动地化 术的发展,又能促进综合解释及综合地质研究的不断深入。 术的发展,又能促进综合解释及综合地质研究的不断深入。 与地化、定量荧光等分析资料现场相结合可以更加准确、 与地化、定量荧光等分析资料现场相结合可以更加准确、更 加及时地进行含油量的计算及储集层产能、储量的估算。 加及时地进行含油量的计算及储集层产能、储量的估算。 该技术在分析及时性方面是室内分析所无法比拟的; 该技术在分析及时性方面是室内分析所无法比拟的;在准确 性和及时性方面优于电测。 性和及时性方面优于电测。

第五节 定量荧光录井 荧光录井是鉴别油气层最方便易行的方法: 荧光录井是鉴别油气层最方便易行的方法:
发光亮度(强度)可测定油气含量 发光亮度(强度)可测定油气含量 亮度 发光颜色可测定 发光颜色可测定油气组分 颜色可测定油气组分

第五节 定量荧光录井
80年代中期, 80年代中期,德克萨斯石油公司对传统荧光录井方法进 年代中期 行了深人的研究, QFT。 行了深人的研究,研制出了新型的定量荧光仪 QFT。 定量荧光仪在油气层特别是对轻质油及凝析油的检测方 定量荧光仪在油气层特别是对轻质油及凝析油的检测方 轻质油及凝析油 面具有较高的灵敏度和准确度 灵敏度和准确度, 面具有较高的灵敏度和准确度,弥补了常规录井方法在 检测轻质油 凝析油方面的不足 实现了荧光信息的数 轻质油及 方面的不足, 检测轻质油及凝析油方面的不足,实现了荧光信息的数 字化及光谱显示,可以排除矿物荧光和人为因素的干扰, 字化及光谱显示,可以排除矿物荧光和人为因素的干扰, 矿物荧光和人为因素的干扰 使荧光录井质量更高、更科学,提供的参数更有价值。 使荧光录井质量更高、更科学,提供的参数更有价值。 随着现代录井行业的发展, 随着现代录井行业的发展,定量荧光仪将在国内各油田 的勘探领域发挥越来越重要的作用。 的勘探领域发挥越来越重要的作用。

一、定量荧光分析仪的工作原理 同一种分子结构的物质,用同一波长的激发光照射, 同一种分子结构的物质,用同一波长的激发光照射,可 发出相同波长的荧光。物质的浓度不同, 荧光强度也不同 浓度不同 也不同。 发出相同波长的荧光。物质的浓度不同,则荧光强度也不同。 浓度大时,所发射的荧光强度较强, 浓度大时,所发射的荧光强度较强,利用这个性质可以对物 质的浓度进行定量测定。 质的浓度进行定量测定。 荧光强度与荧光物质浓度之间的关系式为: 荧光强度与荧光物质浓度之间的关系式为:

2 3 ? ( 2.3ε bC ) + ( 2.3ε bC ) L ? F = φ I 0 ? 2.3ε bC ? ? 2! 3! ? ? ? ?

式中:F 荧光强度; 荧光效率; 式中:F ——荧光强度; φ ——荧光效率; 荧光强度 荧光效率 激发光强度; 摩尔吸光系数; I0 ——激发光强度; ——摩尔吸光系数; 激发光强度 摩尔吸光系数 液层厚度, 荧光物质的浓度, b ——液层厚度,cm;C——荧光物质的浓度,g/ml。 液层厚度 cm; 荧光物质的浓度 g/ml。

ε

当荧光物质的浓度很低时( ε bC < 0.5 ) 上式可简化为: 上式可简化为: 当荧光物质的浓度很低时(

F = 2 .3 φ I 0 ε b C
即荧光强度与荧光物质的浓度成正比,但当荧光物质的浓 荧光强度与荧光物质的浓度成正比, 度较大时,荧光强度与其浓度的线性关系将发生偏离, 度较大时,荧光强度与其浓度的线性关系将发生偏离,如 图所示。 图所示。

某井QFT QFT定量荧光曲线图 图4.4.1 某井QFT定量荧光曲线图

仪器经上述公式刻度以后, 仪器经上述公式刻度以后,荧光仪可根据荧光强度定量预 测石油浓度。 测石油浓度。 用紫外光作为激发光,用异丙醇或正己烷、环己烷作溶剂 紫外光作为激发光, 异丙醇或正己烷、环己烷作溶剂 作为激发光 浸泡岩心、岩屑或井壁取心样品。 浸泡岩心、岩屑或井壁取心样品。激发光透过样品室路滤 光装置或分光系统进行处理,再由检测器进行检测, 光装置或分光系统进行处理,再由检测器进行检测,光电 检测器进行检测 倍增管进行信号放大,最终显示荧光值或荧光光谱。 倍增管进行信号放大,最终显示荧光值或荧光光谱。

图4.4.2 几种定量荧光仪的构造示意图

图4.4.5 不同密度原油荧光谱图

可从样品荧光分析数据初步判别储层样品的含油气丰度

可准确确定储层的原油性质
利用荧光谱图的特征、最大峰值及对应的波长位置、 油性指数,是指同一油样荧光谱图中F2(0~ 365nm)/F1(310~320nm)的比值)等主要参数, 可以确定储层的原油性质。

原油密度(g/cm3) <0.86 0.87~0.93 0.94

油性指数,R <3 3~4 5

可消除泥浆添加剂荧光的于扰

OFA定量荧光仪具有测量差谱工能,所以能 够消除钻井液添加剂的荧光干扰,初步区分 出荧光显示是来自于样品本身还是添加剂。

本节重点
罐顶气轻烃录井 岩石热解地球化学录井 热解气相色谱录井技术 PK录井技术 PK录井技术 定量荧光录井 五种新方法的基本原理。 五种新方法的基本原理。


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