定量荧光录井技术在华北油区油气层解释评价中的应用研究

1定量荧光录井技术在华北油区油气层解释评价中的应用研究前言《定量荧光录井技术在华北油区油气层解释评价中的应用研究》项目是有渤海钻探工程有限公司科技开发处下达的科研任务，由第二录井公司承担，其主要目的是推动该项技术在华北油区的应用，形成录井新的经济增长点。定量荧光录井技术作为一项先进的定量分析录井技术在国内各主要油气田大都得到了广泛的应用，体现了其定量性、快速、高灵敏度、多参数、检测范围宽等特点，为油田的勘探开发增储上产、挖潜增效发挥了积极的作用，特别在发现评价轻质油气层、消光原油、排除钻井液污染等方面发挥了不可替代的作用。目前国内应用该项技术范围广，各大油田都在不同程度地推广应用。华北油区该技术目前仍处于零星试验应用阶段，没能形成规模，因而在油气层解释评价中没有形成规律，严重制约了该项技术的推广应用。随着钻井技术的飞速发展，各种钻井新技术大面积使用，各种钻井液处理剂广泛应用，给录井油气显示的发现和油气层综合评价提出了严峻的挑战。随着勘探开发目标的复杂化，油气类型多样，勘探开发呈现出“低、深、多、难”的特点，各种井型和钻井新技术的应用使得油气显示的发现、解释、评价难度不断加大。为了适应钻井新技术的发展，保障油气层的发现，提高油气层解释符合率，为钻井提速创造技术环境，有必要深入开展定量荧光录井技术在油气层解释评价中的应用研究。本课题主要完成了如下几项研究工作：（1）定量荧光录井技术适应性研究，形成了不同钻井条件下定量荧光录井的技术方法；（2）研究各种钻井液处理剂对油气显示、定量荧光录井分析参数的影响规律，形成了处理剂影响排除的技术方法；（3）研究不同油气性质显示在定量荧光主要参数上的响应规律，寻找原油2性质与定量荧光参数的对应关系；总结冀中油区不同凹陷、区块、层位的定量荧光显示特征；（4）研究油气水层综合解释评价中的应用技术方法和建立了相应的解释图版；（5）研究古潜山碳酸盐岩地层定量荧光录井油气显示识别与油气层评价技术，建立了潜山油水界面识别技术方法。通过本课题的研究大大推进了定量荧光录井技术在华北油区的应用，使勘探开发两个甲方逐步认识了该项技术的先进性和优越性，截止2010年底在18口探井和5口开发井中得到应用，应用效果良好，为公司获得100多万元的产值。第一章钻井液添加剂定量荧光特征及污染排除技术研究定量荧光录井技术是利用光学原理对样品的萃取溶液进行荧光分析，通过检测其荧光强度及光谱分布，得到萃取溶液的原油浓度和油品特性等参数的一项录井技术。从轻质油到重质油都发荧光，只是主峰波长λmax不同，轻质油的靠前，重质油的靠后；即使原油密度相近，由于原油母质的不同，其主峰波长也有很大差异,荧光强度值也有较大的差异，陆相母质原油要远大于海相母质的原油。钻井液处理剂特别是有机添加剂几乎全部是石油制品，因而可以利用上述特性来区别钻井液添加剂和地层中真正的油气显示。第一节污染源数据库根据收集到近年定量荧光分析资料情况，选取58种对定量荧光录井影响较大而且常用的钻井液添加剂建立了污染源数据库。从分析结果看，可分为4大类：一、呈现轻质油特征的添加剂1、水包油钻井液欠平衡钻井使用的水包油钻井液，所加入的柴油，直接对定量荧光录井造成轻质污染。定量荧光分析：主峰位置310nm左右，单峰～多峰形，轻质油峰明显，3对比级超过14级。其主要材料白油和柴油的定量荧光分析谱图特征如下图所示：白油柴油2、呈现轻质油特征的添加剂主要包括：白油润滑剂、润滑油、乳化石蜡。定量荧光分析：出峰位置266～332nm，单峰～多峰形，轻质油峰明显，相当油含量2.37～2898.80mg/L，对比级4.1～13.2级，大多超过5级。此类添加剂会造成样品的轻质污染。分析谱图特征如下：乳化石蜡极压防卡润滑油清洁润滑剂白油润滑剂4二、呈现中质油特征的添加剂主要包括：复合铵盐、磺化沥青、抑制剂、稳定剂、增粘剂、防垮剂等。定量荧光分析：出峰位置355～378nm，单峰形，中质油峰显著，相当油含量5.00～3152.00mg/L，对比级4.0～14.3级，多数在6级以上。此类添加剂会造成样品的中质油显示假象。其分析谱图特征与中质原油谱图特征相似，如下列谱图所示：低荧光磺化沥青荧光谱图防塌剂荧光谱图聚硅氟稳定剂荧光谱图聚合物降滤失剂荧光谱图三、呈现重质油特征的添加剂主要包括：高效抗温降失水剂、部分复合铵盐、PYFT磺化沥青等。定量荧光分析：出峰位置382～403nm，单峰形为主，重质油峰显著，相当油含量18.78～3928.00mg/L，对比级5.9～13.7级，多数在6级以上。此类添加剂会对样品的重质油峰产生较大影响。5高效抗温降失水剂荧光谱图复合铵盐荧光谱图PYFT磺化沥青荧光谱图中质原油荧光谱图五、原油钻井施工中混入原油，对样品直接造成显示假象，因而在钻井施工中如必须加入原油，应采用不同区带的原油，以确保油气显示的发现和油气层评价的准确性。同类添加剂因生产厂家不同、产品批次不同，分析结果存在差异。上述四类添加剂中，以水包油钻井液及所添加柴油、原油污染物影响最大，次为呈现中质油特征的添加剂。以同源污染、与油气显示性质接近的污染排除最为困难。下表列出了主要钻井液添加剂的定量荧光分析参数和生产厂家，以利于今后录井中对比应用。钻井液添加剂及定量荧光参数对应表添加剂荧光波长(nm)相当油含量(mg/l)对比级产地乳化石蜡26627.056.3山东博兴化工厂RHJ-22892898.8013.2唐山恒信化工厂白油润滑剂（SDRH-1）29815.205.6山东博兴三德化工6RHJ-2312316.908.1唐山恒信化工厂极压防卡润滑油（JXFQ-6）31315.605.7大港海诚公司清洁润滑剂313309.2510.0美国休斯敦白油润滑剂（SDRH-1）3142464.0013.0山东博兴三德化工白油润滑剂（SDRH-1）314604.0011.0山东博兴三德化工极压防卡润滑油（JXFQ-6）3145.354.1大港海诚公司白油润滑剂（SDRH-1）31480.008.0山东博兴三德化工白油润滑剂（SDRH-1）315447.6010.5山东博兴三德化工白油润滑剂31918.005.9山东博兴白油润滑剂32023.009.6山东博兴CMJ-232262.007.7北京通州SMP-23282.374.1河北深泽县华诚化工厂SMP-13324.684.9河南新乡振华化工厂抑制剂336156.009.0美国润滑剂339171.609.1美国MCSTARCH-13535.584.2美国两性离子355340.0010.1河北唐山恒远信碳酸钙粉3579.224.9广西来宾RT-90513593152.0014.3河北任丘DFT-136011.605.3唐山恒信化工厂复合铵盐360108.368.5唐山恒信化工厂抗高温降滤失剂（GT-98）36031.696.7沧县官厅Mcvis生物聚合物增粘剂3627.874.7美国Miswaco聚硅氟稳定剂36220.916.1唐山恒信改性磺化沥青3621184.0011.9唐山曾加湾降滤失水剂36313.585.5唐山恒信磺化沥青3631265.0013.5河北唐山低荧光磺化沥青365590.4010.9唐山恒信化工厂聚丙烯酸钾36577.608.0大港油田化工公司无荧光液体润滑剂（RT1-1）36684.808.1唐山冀油瑞丰化工石墨(SDRH-II)366333.0010.1山东博兴石蜡367134.008.8山东博兴铵盐(NH4-HPAN-2)367109.608.5石家庄华莱低荧光极压润滑剂367690.0011.1河北唐山恒信单封3679.905.0河北唐山恒远信极压润滑剂367145.008.9河北唐山恒信铵盐36849.807.3河北石家庄低荧光磺化沥青368495.0010.7河北唐山恒信防塌剂36836.006.9河北唐山恒远信石墨36829.006.6河北唐山恒信氯化钾36834.006.8河北唐山恒远信PAC3705.004.0美国Miswaco聚合物降滤失剂37093.008.2河北唐山恒远信7KJ-137484.558.1唐山恒信化工厂复合铵盐37849.507.3大港油田化工公司高效抗温降失水剂(KJ-1)38223.606.3唐海恒信化工复合铵盐382156.009.0河北石家庄复合铵盐38618.785.9大港油田化工公司高效抗温降失水剂(KJ-1)38640.507.1唐海恒信化工磺化沥青3983928.0013.7唐山恒信化工厂PYFT磺化沥青4032620.5013.1美国Miswaco乳化沥青368379.0010.3堵漏剂胶皮361980.0011.6白油3105490.0014.1柴油31426767.5016.4第二节污染识别方法冀中探区目前大量采用欠平衡钻井工艺，使用水包油钻井液混入柴油、润滑剂后，样品受污染严重，一般含油级别超过14级，峰形以轻质峰为主，主峰波长310nm左右。因此着重探讨此类污染的排除方法—扣背景法。这一方法主要在现场实现。采取多次清洗样品，跟踪分析钻井液及添加剂，建立不同浓度的污染源图谱作为背景，对样品分析图谱进行扣背景处理，以达到识别地层中油气显示的目的。扣背景示意图选择合适的钻井液图谱作为背景，对原始分析样品图谱进行处理后，能够较好地消除钻井液污染掩盖真实油气显示的影响，识别主峰波长、峰形与标定油样峰形一致的真实油气显示。下面以LU81X井为例加以说明：1、应用实例1：LU81X井该井为饶阳凹陷留北构造带路81断块的一口预探二开双靶定向井，设计井8深2182m。承担该井钻井施工井队完成的上一口井为水平井，曾在钻井液中混入大量原油，本井使用新钻井液前对泥浆罐清理不彻底，原油有残留。二开钻至井深1993m正常接单根后上提遇卡、下放遇阻，发生粘卡。两次注入以柴油为主要成分的解卡剂，浸泡时间达72小时，完钻后井壁取心所有井壁取心都遭到不同程度污染。91177.2～1258.0m段由于孔隙被地层油气充满程度高，真实显示特征得以较为完整地保留。荧光对比级超过12级，谱图主峰360nm左右。1177.2～1258.0m段谱图1764.6～2183.0m段储集层物性良好，录井无显示，污染最为严重：定量荧光谱图为310nm单峰形或310nm、410nm双峰形，荧光对比级10.1～12.5级。完全表现为轻质或重质油显示假象。1764.6～2183.0m段谱图1258.0～1764.6m段荧光级别低的录井显示段也遭到较大污染，定量荧光谱图呈柴油、钻井液混存原油共同作用的多峰形，掩盖了地层真实显示。荧光对比级5.6～14.0级，310nm、365nm、410nm分别代表解卡加入柴油造10成的轻质油峰、原钻井液混存的原油造成的中质油峰、地层显示峰。随着地层显示、受污染程度不同，谱图峰形变化很大。1258.0～1764.6m段谱图结合其它化验资料，井壁取心评价：1177.2－1181.0m油层；1241.0－1252.0m，油层。试油结果：1175.8－1180.0m，抽汲日产油2.98m3，水27.87m3，油水同层；1240.2－1242.2，抽汲折日产油20.0m3，油层。2、应用实例2：XI73X井由于本井定量荧光录井井段全井段使用了欠平衡钻井工艺，先后加入100余方柴油的水包油钻井液对定量荧光录井分析影响较大，在现场录井过程中，我们通过对样品反复清洗减弱其表面附着的污染物对分析结果的影响，同时对钻井液及添加剂进行采样分析，建立不同浓度的背景图谱，对每一个样品的谱图进行扣背景处理，通过峰形判别出地层中的油气显示。11钻井液谱图主峰波长均在308nm左右，主要是受钻井液中白油及柴油轻质烃组份污染，本井标定原油主峰波长为362nm，为中质原油峰形特征，通过扣除钻井液背景峰，扣除轻质污染源的影响，得到扣背景谱图，能够较好地区别真假油气显示,如下图所示：12应用以上样品处理及谱图处理方法，本井共发现油气显示7层，厚度为18米，由于样品破碎较严重，砂岩含量极低，样品代表性差，且经过反复清洗，样品中残余油气较少，定