荧光图像分析法在河南油田的应用

林硕，张燕，贾彦勇，安俊睿

（1.中石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳473132；2.长江大学地球科学学院，湖北武汉430000）

荧光图像分析法在河南油田的应用

林硕*1，张燕1，贾彦勇1，安俊睿2

（1.中石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南南阳473132；2.长江大学地球科学学院，湖北武汉430000）

荧光图像分析法是将油层岩芯（未经洗油）制成岩石薄片，在荧光显微镜下借助软件进行可视化定量分析后，得到储集层中油、水的含量及分布特征等资料。该方法的优势在于根据荧光下不同沥青组分发出不同颜色的荧光，可以区分薄片中褐色及黑色物质是不是油，是哪种组分的剩余油，可以有效地剔除炭质沥青（伪剩余油）。该方法的难点在于一些不是油的物质也会发荧光，矿物类如云母、方解石等，造成在荧光图上分析剩余油时需要谨慎，需要结合单偏光、正交光排除这些物质。另外，尽管油质沥青和水都会发出蓝色荧光，但是仔细观察能够发现深浅明暗程度有所不同。通过对河南油田新近取芯井的荧光薄片观察发现：虽为特高含水开发后期，但薄片中荧光面积较大，储层微观孔喉中油含量较多，多呈簇状和斑块状等形态分布于孔隙和喉道中，剩余油主要存在于小层顶部及物性差的部位；橙色荧光少见，而褐色荧光面积较大。随着采出程度的增加，岩芯中剩余油中的胶质、沥青质含量逐步升高，所以遭受水洗后薄片中的荧光颜色由浅变深，荧光发光面积由大变小。

荧光；单偏光；图像分析；沥青；剩余油

2011年11月颁布实施了行业标准《SY/T 5614—2011岩石荧光薄片鉴定》。目前国内荧光方面的研究普遍采用川大的《荧光图像分析》软件，它以SY行业标准为依据。利用荧光图像分析系统可以从荧光颜色、强度、发光孔隙面积等多个方面进行观察，并对其沥青组分、含量、面孔率、含油率等进行定量分析［1］，是油田开发方案制定和可采储量计算的重要依据。大庆油田、胜利油田、华北油田、克拉玛依油田均已开展了荧光含油薄片鉴定方面的研究［2-3］。2013年7月，河南油田勘探开发研究院引进包括荧光图像分析系统在内的《CIAS-SCU岩石薄片及微观模拟驱替动态图像分析系统》，使河南油田微观剩余油研究上了一个新台阶，满足了油田开发及三采技术的不断发展的需要。

1　荧光与单偏光图像分析法的差异

（1）硬件的差异。荧光图像分析法需要在原有偏光显微镜的基础上添加汞灯。

（2）软件的差异。单偏光图像分析所需软件仅用于单偏光下剩余油特征分析；荧光图像分析法所需软件是川大根据行业标准编制，大庆、克拉玛依等油田均在使用。

（3）制片的差异。单偏光所需含油薄片要求厚度0.03mm，石英干涉色一级灰白，加盖盖玻片；而荧光图像分析法所需荧光薄片要求厚度0.04～0.05mm，石英干涉色稻草黄，不滴松香，不盖玻片，干磨，不能用手触摸。

（4）分析方法的改进。单偏光图像分析法除去正交光下的杂质及重矿外，将含油薄片中褐色及黑色物质都视作剩余油；荧光图像分析法根据荧光下不同组分的剩余油发出的不同颜色的荧光。《油气地球化学》石油的族组成包括：饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质。行业标准按沥青四组分分类：油质沥青、胶质沥青、沥青质沥青、炭质沥青。其中，油质沥青发出黄、绿、蓝、白色的荧光，胶质沥青发出以橙色为主的荧光，沥青质沥青发出以褐色为主的荧光，炭质沥青呈全黑。我们便可以区分薄片中褐色及黑色物质是不是油，是哪种组分的剩余油，可以有效剔除炭质沥青（伪剩余油）。

2　荧光图像分析法的优势

荧光图像分析法的优势在根据荧光下不同沥青组分发出不同颜色的荧光可以区分薄片中褐色及黑色物质是不是油，是哪种组分的剩余油。可以有效地剔除炭质沥青（伪剩余油）。劣势是一些不是油的物质也会发荧光，矿物类如云母、方解石等，造成在荧光图上分析剩余油时需要谨慎，排除这些物质，增加了操作难度和工作量。

（1）利用荧光（结合单偏光、正交光）能够准确分辨到底是不是剩余油。如图1（a）所示，单偏光和正交光下标记处都呈黑色，按原来分析方法认为是剩余油；如图1（b）所示，荧光下标记处仍呈黑色，说明是炭质沥青，不是剩余油。

图1　河山8-2同一视域下对比照片

（2）单偏光下无法分辨是哪种组分的剩余油，在荧光下可以分辨是哪种组分的剩余油。单偏光下的剩余油都呈黑色，根本无法分辨是何种组分。而荧光下肉眼可以观察到亮白色的为油质沥青，橙色为胶质沥青，褐色为沥青质沥青，黑色为炭质沥青；同时，荧光下用荧光图像分析软件可以自动识别剩余油组分。

3　荧光图像分析法的难点

（1）发荧光的物质不一定都是油。一些不是油的物质也会发荧光，矿物类如云母、方解石等，造成在荧光图上分析剩余油时需要谨慎，排除这些物质。如荧光下发黄色荧光的部位，很容易误认为是油，单偏光下仔细观察该部位呈弯片状，正交光下该部位呈鲜艳干涉色，最后判断为云母。

（2）荧光图中水的认定。在荧光下，水虽然不具备发光特性，但由于芳烃类化合物及其衍生物具有微弱的亲水性，作为分散的载体水，把芳系化合物展布在孔隙中，溶有微量芳系化合物的水就显示出了特殊的荧光颜色——蓝色［4-5］。目前我们所观察到的荧光薄片图像中油、水的区分比较困难，考虑可能是岩芯保存条件和制片的原因［6］。在岩芯保存和制片过程中轻质组分的挥发散失会影响到分析结果。

虽然油质沥青和水都会发出蓝色荧光，但是仔细观察会发现其蓝色的深浅明暗程度是不同的。不同地区不同层位的油发出的荧光颜色也会有所不同，因此有必要建立油水荧光图像的标准图版，但是这需要从现在起搜集新取芯井的岩芯制作荧光薄片，进而分析总结，这将是一个漫长的过程。据笔者了解，其他油田也正在做着这项工作，标准图版的制作是一个不断修善的过程。

4　取芯井剩余油含量与组分分析

（1）荧光下可见剩余油含量较多。荧光薄片镜下观察结果表明：虽为特高含水开发后期，但储层微观孔喉中油含量较多，多呈簇状和斑块状等形态分布于孔隙和喉道中。原因是注水时，一般底部及高渗透层段水淹严重，在其顶部及物性差的部位，存在未动用剩余油。剩余油含量受沉积微相的控制。因水下分流河道底部物性好，水淹严重，顶部物性较差，所以取自水下分流河道顶部的1（25/76）薄片剩余油含量较高。5（11/64）薄片虽位于水下分流河道底部，但从其岩芯物性检测结果来看，它位于油层内部的低渗透段，所以剩余油含量较高。因河口坝顶部物性好，水淹严重，底部物性较差，故取自河口坝底部的7（28/46）薄片剩余油含量较高。前缘席状砂因其物性要差于水下分流河道，注水开发效果相比水下分流河道要差，故剩余油含量较多，此次分析的荧光薄片中8（31/65）薄片剩余油含量最高。

（2）荧光下可见不少炭质沥青。荧光下可见不少呈全黑的炭质沥青（伪剩余油），2（70/74）、3（14/60）薄片中含量高。

（3）荧光下可见沥青质沥青含量较高。橙色荧光少见，而褐色荧光面积较大。胶质含量少，沥青质含量高。由于水驱油时首先驱出密度较低、粘度较小、与水极性相近的轻质组份的原油，留在岩芯中的原油成分随着水洗程度不断加深而趋于重质化。随着采出程度的增加，岩芯中剩余油中的胶质、沥青质含量逐步升高，所以遭受水洗后薄片中的荧光颜色由浅变深，荧光发光面积由大变小。

（4）荧光薄片剩余油含量与组分定量检测。我们对此次9块荧光薄片样品进行了检测（见表1）。荧光检测报告比以前单偏光数据更准确更丰富。可以得到微观剩余油在薄片中不同位置（碎屑成分、杂基、胶结物、孔隙、裂缝）的不同组分（油质、胶质、沥青质、水分）相对含量。

表1　双H5-148井荧光图像分析参数表

通过表1我们可以看出：该井共9块荧光薄片的结果也都显示剩余油含量有大幅度的减少。剩余油含量变小的原因一是剔除了炭质沥青（伪剩余油）；原因二是老方法是剩余油面积占孔隙面积的百分比，而新方法是剩余油面积占全图面积的百分比。该井6个取芯层段中Ⅷ1小层微观剩余油含量最高，为7.71%，Ⅶ下层系含油率为4.54%～7.24%，而该井的投产情况是：Ⅷ1小层日产油也略高于Ⅶ8、11，含水也略低于Ⅶ8、11，说明荧光图像定量分析结果与投产情况基本相符。

5　结论

（1）荧光图像分析法的优势在根据荧光下不同沥青组分发出不同颜色的荧光可以区分薄片中褐色及黑色物质是不是油，是哪种组分的剩余油，可以有效地剔除炭质沥青（伪剩余油）。

（2）荧光图像分析法的难点在一些不是油的物质也会发荧光，矿物类如云母、方解石等，造成在荧光图上分析剩余油时需要谨慎，结合单偏光、正交光排除这些物质。

（3）通过对河南油田新近取芯井的荧光薄片观察发现：虽为特高含水开发后期，但储层微观孔喉中油含量较多，多呈簇状和斑块状等形态分布于孔隙和喉道中，剩余油主要存在小层顶部及物性差的部位。橙色荧光少见，而褐色荧光面积较大。随着采出程度的增加，岩芯中剩余油中的胶质、沥青质含量逐步升高，所以遭受水洗后薄片中的荧光颜色由浅变深，荧光发光面积由大变小。

（4）虽然油质沥青和水都会发出蓝色荧光，但是仔细观察会发现其蓝色的深浅明暗程度是不同的。不同地区不同层位的油发出的荧光颜色也会有所不同，因此有必要建立油水荧光图像的标准图版，需要搜集取芯井的岩芯制作荧光薄片，进行分析总结，这将是一个漫长的过程。据笔者了解，其他油田正做着此项工作，标准图版的制作是一个不断修善的过程。

［1］郭舜玲，孙玉善，尚李平，等.荧光显微镜技术［M］.北京：石油工业出版社，1994：12.

［2］宋考平，李世军，方伟，等.用荧光分析方法研究聚合物驱后微观剩余油变化［J］.石油学报，2005，26（3）：92-95.

［3］慈兴华，向巧玲，陈方鸿，等.定量荧光分析技术在原油性质判别方面的应用探讨——以胜利油区为例［J］.石油实验地质，2004，26（1）：100.

［4］李玉桓，朱宜南，郭双亭.荧光图像技术判断油层水淹状况研究［J］.录井技术，2000，11（2）：1-4.

［5］文慧俭，申家年，耿长喜，等.荧光图像技术定量识别油层水淹程度［J］.断块油气田，2007，14（3）：56-58.

［6］刘丽萍，李玉恒.荧光图像分析应注意的几个方面［J］.录井工程，2006，17（1）：50-52.

P518.13

B

1004-5716（2016）10-0039-04

2015-11-13

2015-11-13

林硕（1982-），女（汉族），山东掖县人，工程师，现从事储层微观剩余油研究工作。