浅谈定量荧光录井技术

定量荧光录井技术

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定量荧光录井技术

摘要：由于常规荧光录井的局限性：原油激发出的荧光波长分布范围很宽，随

着原油密度的减小，荧光波长减小，到凝析油时主要集中在300~400nm 之间。而人眼只能识别400~800nm 之间的光线。在实际工作中对轻质油、凝析油层的荧光录井变得十分困难，经常会不知觉的漏掉油气层。而定量荧光录井技术却能弥补这些不足，由于定量荧光分析仪利用光电元件检测岩样中原油在紫外光照射下激发出的荧光，并与标准样品进行对比，从而定量评价岩石储集的原油密度。仪器采用的光电元件对荧光的波长没有特殊的要求，可以全面检测各波长段的荧光，并特别侧重于小波长轻质油的检测，无论油质轻重都不会漏掉。

关键词：定量荧光 荧光图谱

一、定量荧光检测的的基本理论及影响因素 1.1 定量荧光检测的基本原理

荧光强度定量分析的技术应用于地质实验分析领域，主要是利用原油的荧光性，即石油中的不饱和烃和衍生物在激发光的照射下（激发），吸收光能后发生能量跃迁处于不稳定的激发态，处于激发态的分子会放出光子重新回到分子基态（发射），这就是荧光的产生过程。

当被测物质浓度不大时，荧光强度与浓度成线性关系，其表达式为：

L C Io F ⨯⨯⨯⨯Φ=ε3.2

对于特定体系在确定实验条件下，激发光强度I0与光程长L 的积为一常数K= I0xL,，因此： C K F

⨯⨯Φ⨯=ε3.2

式中：ε——被测物质的摩尔吸光系数

C——被测物质的摩尔浓度

Ф——被测物质的荧光效率

不同原油所含分子成份结构不同，所吸收光的波长和发射的荧光波长也不同，由此可定性判别原油性质。同一类型的原油，用同一波长的激发光照射，可发射相同波长的荧光。若浓度不同，则浓度增加，所发射的荧光强度也增强。运用这一基本理论，在石油钻探过程中，根据定量检测岩样中所含石油的荧光强度，再利用邻井相同层位的油所作的标准工作曲线计算出相当的油含量，根据油含量的多少和油质情况来判断地层含油情况。在现代地质分析技术中，荧光检测属于分子光谱分析范畴，由于荧光检测技术有很好的理论基础，因此，这项技术才得以发展和延续。

1.2 荧光分析影响因素：

不同的环境因素会对荧光现象产生不同程度的影响，了解和利用这些影响因素，就可以提高荧光分析的灵敏度和选择性。

1.溶剂的影响

同一种荧光体在不同的溶剂中，其荧光图谱的位置和强度都可能会有显著的差别。

溶剂的影响一般可分为一般的溶剂效应和特殊的溶剂效应，前者指的是溶剂的折射率和介电常数的影响，后者指的是荧光体和溶剂分子间的特殊化学作用，入氢健的生成和配合作用，一般的溶剂效应是普遍存在的，而特殊的溶剂效应则取决于溶剂和荧光体的化学结构。特殊的溶剂效应所引起的荧光图谱的移动值，

往往大于一般溶剂效应所引起的。

2.温度的影响

温度对于溶液的荧光强度有显著的影响。通常，随着温度的降低，荧光物质的荧光量子产率和荧光强度将增大。

当溶液中没有猝灭剂存在时，随着溶液温度的降低，介质的粘度增大，从而使荧光分子与溶剂分子的碰撞猝灭机会减小。溶液温度上升而使荧光强度下降的一个主要原因是分子的内部能量转化作用。当激发分子接受到额外热能，使激发能转换为基态的振动能量，随后有通过振动松弛而丧失振动能量。随着溶液的温度上升，荧光量子产率通常下降。

3.光解作用和光互变异构现象

用能量较大的激发光照射荧光物质，有时会使荧光强度减弱，不能得到稳定值，这有可能是荧光化合物发生化学反应。

4.PH值的影响

假如荧光物质是一种弱酸或弱碱，溶液的PH值改变将对荧光强度产生很大的影响。

对于荧光性质而言，弱酸或弱碱的分子和离子可视为不同的形体，各具有自己特殊的荧光图谱和荧光量子产率，因而实验时要比较严格地控制溶液的PH值，方能达到最好的灵敏度和准确度。

5、共存物质的干扰

共存物质的干扰主要有：共存物质的荧光猝灭作用；共存物质产生荧光；共存物质与荧光物质发生反应；共存物质吸收激发光或荧光使荧光强度减弱等。当有大量干扰物质共存时，应先予以分离。

二、定量荧光录井技术 2.1二维定量荧光录井技术

二维定量荧光录井技术是采用254nm

激发光单点激发，接收200~600nm 间的

发射荧光，采集图谱是Em-INT 二维图谱，图谱信息比较单一。

图1 二维定量荧光录井技术工作流程 图2 二维荧光光谱

2.2 三维定量荧光录井技术

三维定量荧光录井技术课任选200~800nm 范围内的激发光，激发步长为10nm ，并可接收200~800nm 范围内的发射荧光，采集的图谱为Ex-Em-INT 图谱，其图谱表现形式更加多样、信息更加丰富。

图 3 三维定量荧光录井技术工作流程

检

测器

信号处理显示

EM 分光样品EX 分光光源

2.3 定量荧光录井挑选和处理样品

岩样挑取的质量对分析结果的影响最大，加上处理过程的影响，会导致储层油气发现与录井资料的错误评价。要尽可能将误差控制到最低限度。具体做法是：1．选择时必须挑选具代表性的新鲜岩屑。

2．岩样制备过程中，除去水分不能放在阳光下暴晒，更不能烘烤，否则会导致原油轻烃组份的损失而使分析结果偏低。

3．缩短岩样放置时间，及时快速的分析样品。

4．若井内进行取芯，尽量采用岩芯分析资料。

5．对重点层段，加密取样密度，以增加样品的分析密度来保证分析结果的正确性。

2.4 技术特点

①定量荧光仪器灵敏度高、重复性好、线性响应好，消除荧光添加剂的能力强。

②用正已烷代替氯仿等有机溶剂，可以避免对原油及岩石烃类抽提物的荧光猝灭作用。使荧光录井的灵敏度提高，从而使凝析油以及部分轻质油的荧光显示更充分，避免漏失轻质油层。

③不同性质原油及不同产油层具有不同的反应效果。

④微机自动化处理，自动绘制二维坐标的荧光光谱图，实现样品含油浓度的自动输出等。