地化录井技术在录井现场的应用现状及发展

周 波

（大庆钻探工程公司地质录井一公司资料采集第一大队，黑龙江大庆163000）

1 概述

地化录井是地球化学录井技术的简称，地化录井技术通过对岩石样品、钻井液中烃类物质检测，实现对地层含油气信息的分析与评价。广义的地化录井技术包含随钻气测分析、岩石热解、轻烃分析、定量荧光分析等，由于随钻气测分析以分析钻井液中分离出来的烃类气体为主，是一种近似于连续分析的技术，分析结果直接存入综合录井仪数据库，多作为综合录井参数。因此，现阶段地化录井多指岩石热解、轻烃、定量荧光分析等技术，地化技术最早是由岩石热解技术发展而来了，衍生出其它的烃类分析技术，形成了一个技术系列[1]。地化录井技术通过分析岩屑、钻井液、岩芯等样品，实现对烃源岩生烃潜力和储层含油气性的评价，在石油勘探开发中发挥重要作用。

2 岩石热解技术原理及应用现状

岩石热解技术最开始是由法国石油研究院开发出来的，并且在录井进行了应用，取得了较好的应用效果，在20世纪80年代地化录井技术得到了快速发展，在快速评价烃源岩有机质类型和丰度、有机质成熟度方面，具有明显的技术优势，因而应用广泛。我国各油田研究院在20世纪70年代末引进岩石热解分析装置，用于评价烃源岩成熟度及有机质丰度、有机质类型，取得了较好的应用效果[2]。之后随着国内分析仪器技术发展，慢慢在20世纪90年代将岩石热解仪器国产化，并在录井现场逐步开展实验应用，取得较好的效果，为录井现场储层含油气性评价提供了技术手段。后来在油气组分定量分析方面应用更加深入，超过了国外同类技术的应用水平。在仪器方面，大庆油田勘探开发研究院与海城石油化工仪器公司共同研制的YQ系列油气显示设备，技术水平达到国外同类技术水平，还新增了油气组分定量分析方法等功能，至此我国岩石热解分析技术由引进、吸收国外技术到实现了超越，处于国际领先水平。

岩石热解分析技术原理是将岩石样品置于裂解炉中，然后逐渐升温加热样品，使样品中烃类物质发生分解，由于烃类气体和干酪根挥发和裂解的温度存在差异，在升温过程中，这些烃类物质依次被分解出来，在载气的吹洗下，烃类物质被分离出来，分离出来的烃类物质在FID 检测器处被检测处理，实现对烃类物质的定性及定量分析。

岩石热解能够直接得到5 个参数，派生出9 个参数，各参数应用意义如下：①S0是在90℃下将岩石中残余的烃类气体分离出来，主要是C1-C7的气态烃类成分；②S1是在90℃～300℃之间被分离出来的C8-C32的液态烃类成分，对于识别原油性质意义重大；③S2是在300℃～600℃时被分离出来的重质油、胶质、沥青等成分，在分析原油性质及分析储层方面应用较多；④S4是在600℃下仍然不能分解的有机烃类物质，将这部分物质通过燃烧测定二氧化碳含量，达到分析这部分不分解的胶质和沥青含量的目的；⑤Tmax是岩石中重烃、胶质及沥青分解达到峰值时的温度，即S2值达到峰值，能够反映干酪根的成熟度；⑥Cot是岩石中总有机碳含量值，能够反映烃源岩的有机质丰度，是评价烃源岩的重要参数之一；⑦Ih能够反映单位质量岩石中有机碳裂解产生的有机碳的含量，是识别有机质类型的重要参数之一；⑧Pg能够反映烃源岩的生烃潜力，在储层含油气丰度识别方面应用较多；⑨GPI、OPI、TPI 参数分别能够反映储层产气率、产油率、油气产率，是识别评价烃源岩有机质成熟度及对原油性质评价的重要参数。

3 轻烃技术原理及应用现状

在录井现场，岩石热解气相色谱分析技术分析的是C10-C40的正构烷烃的组分及含量，而气测录井分析的是从钻井液中分离出来的烃类气体，分析的成分是C1-C5的烃类组分。气测录井和岩石热解分析存在一个空档，即烃类物质中的C6-C12成分，这部分成分具有反映原油特性的重要信息，为了加强对这部分成分的分析，衍生了轻烃分析技术。

轻烃顾名思义指的是烃类物质的中轻质成分，主要是岩石中烃类气体中C1-C4成分和轻质油馏分中的C4-C9的成分，轻烃易溶于水，在储层中多呈吸附态或游离态存在于地层水、原油或岩石孔隙中，它既是原油的重要组成部分，也是天然气的主要成分。轻烃成分主要有正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳香烃等，轻烃在油气中含量高，类型丰富，不完全统计，轻烃中单体烃种类可达一百多种，在原油中轻烃含量及类型更加丰富。轻烃的一大特性是对水洗比较敏感，是识别水淹层的重要指标。

轻烃分析技术能够得到储层中C9之前的100多个正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳香烃等单体烃的组分及百分含量，轻烃组分特有的化学稳定性及溶解性，通过对不同储层、不同环境下轻烃的含量变化规律，能够识别储层性质、分析储层水洗程度。

轻烃分析技术的优点是不需要挑选砂岩样品，排除了挑样代表性差对分析结果的影响。此外，轻烃分析技术抗污染能力强，不管是储层间污染还是添加剂的污染都很小，对于混油钻井液也抗污染能力强。对岩屑颗粒大小也没有要求，对钻井工艺技术适应性好，不限制新工艺及钻井液添加剂等，对于安全、高效钻井较为有利。轻烃分析既可以从钻井液中分析含油气信息，也可以从岩屑中分析烃类信息，轻烃分析的单体烃类型多，能够从多方面分析轻质油、天然气、气水同层、油水层、水淹层等，分析结果灵敏度和准确率较高。轻烃分析技术能够分析烃类物质中C1-C9组分，岩石热解能够分析C10-C40的烃类气体组分，二者结合使用，能够实现对C1-C40的完整的烃类组分的分析，有储层含油气性评价提供了重要的技术手段。

4 定量荧光技术原理及应用现状

定量荧光技术原理是荧光物质吸收不同波长的激发光照射后，可以被激发到不同的能态，之后通过振动驰豫及能量的转换达到最低振动能级，然后发射出荧光，通过分析发射出来的荧光强度，可以实现荧光物质的定量分析。测得的荧光强度与被测物质的质量浓度成正比。当定量荧光仪器参数设定好及被测物质确定后，仪器测定的荧光相对强度与荧光物质的浓度成正比，从而实现定量测量。由于不同的荧光物质具有不同的荧光光谱，通过对发射光谱进行扫描，就能够得到荧光物质的光谱特征，实现定性及定量分析[3]。这是实现二维定量荧光分析的基础。

目前，二维定量荧光技术应用已经比较成熟，相应的三维定量荧光技术也研制成功，在录井现场进行了应用。三维定量荧光分析技术与二维定量荧光分析技术原理相同，工艺流程也相似，不同之处是使用辐射光源照射连续转动的光栅分光器，不同波长的光连续通过光栅分光器后照射到样品池上，荧光物质在吸收不同波长的激发光后，会发生能量跃迁，从而发射出荧光。

二维定量荧光与三维定量荧光的区别主要是激发光波长不同，二维定量荧光使用的激发波长限于254nm，能够有效分析轻质油成分，但对储层中的重质油、中质油及泥浆中有机添加剂分析效果不好。三维定量荧光激发波长范围更大，可达200～800nm，并且可以根据需要选择不同的激发波长段，能够对不同荧光物质进行定量分析，弥补了二维定量荧光分析的不足。

5 结束语

地质录井是在钻井现场发挥重要作用，在监测油气显示、评价储层含油气性方面具有不可比拟的优势。在地质录井工作中，地化录井通过对钻井返出的岩屑、钻井液采取多种手段的分析，提供了烃源岩、储集岩中重要的烃类物质的类型及含量信息，实现对烃源岩生烃潜力、储层含油丰度等重要指标的分析，达到对储层的综合评价。随着非常规油气资源成为勘探的热点，同时伴随着分析化验技术的不断进步，地化录井技术必将迎来新的、更快的发展。