试论定量荧光录井技术在油气勘探中的应用

试论定量荧光录井技术在油气勘探中的

应用

摘要：荧光录井技术是以荧光分析检测为核心，而分析检测又是基于荧光原理。该技术的发展历经了一个漫长过程，从16世纪发现荧光现象，到论证荧光

属于光发射概念，到19世纪60年代首次进行荧光分析工作，再到上世纪50年

代荧光检测技术引入我国钻井行业，直到当今油气勘探中广泛应用，荧光录井技

术一直在进步和创新。本文以更先进的定量荧光录井技术为研究对象，剖析其技

术原理及应用方法，并以实例验证其应用效果，以供学习交流。

关键词：定量荧光录井；检测方法；油气勘探；应用实践

引言

随着三维定量荧光录井技术在石油勘探开发中的广泛应用，定量荧光录井技

术在微弱油气显示发现、真假油气识别以及油气层评价等方面的作用越来越明显。三维定量荧光在常规砂岩分析过程中应用效果较好，但在页岩油应用中发现，按

照常规砂岩样品制定的操作规范，页岩油样品三维定量荧光分析数据及谱图存在

较大的误差，说明原来的操作规范已不能满足其分析要求。因此，有必要对分析

数据及谱图产生差错的原因进行研究，旨在剔除这些因素的影响，确保数据的准

确性，真正发挥三维定量荧光技术的作用，做到现场快速识别显示，达到准确评

价油气层的目的。本文从定量荧光录井技术的原理、操作流程入手，分析了页岩

油样品三维定量荧光数据及谱图的影响因素，通过针对性的实验确定了相应的控

制措施，并在实际井应用中取得了较好的效果。

1理论原理

当石油中所含的芳香烃被紫外光照射到时，会发射出不同波长和强度的光，

称之为荧光。三维定量荧光技术就是通过三维定量荧光仪器用不同激发波长（Ex）的光对样品进行连续发射扫描，分别接收不同发射波长（Em）的光，这些不同发

射波长的光表现出不同的荧光性质，用于对样品测定。三维定量荧光技术所检测物质的荧光强度（Int）、激发波长（Ex）和发射波长（Em），由三者可以组成三维定量荧光分析的立体图谱，也可以组成等值线图谱（指纹图），此三者是构成三维定量荧光研究的三个基本要素。荧光强度与溶液中的荧光物质的浓度的关系为：F=2.303×I0×ε×b×Φf×C式中，I0为入射光强度，ε为摩尔吸光系数，C为溶液中荧光物质的浓度，b为液池厚度，Φf为荧光量子产率。荧光强度F和稀溶液的浓度C呈线性关系。对于高浓度溶液，则对应关系为

F=I0×exp(εbcΦf)，呈非线性关系。

2试论定量荧光录井技术在油气勘探中的应用

2.1混合样对定量荧光分析数值影响规律研究

定量荧光录井技术是近年来新兴的一门录井技术,是利用荧光录井仪定量检测岩样中所含石油的荧光强度，利用相邻井相同层位的油所做的标准工作曲线计算当量烃浓度，根据烃含量的多少和油质情况来判断储集层含油性的方法。该技术在排除钻井液对岩屑污染、识别真假油气显示方面有其独特的作用,是识别油气层最方便易行的方法。高台子油层采用含油砂岩与暗色泥岩的配比分析，定量荧光值与含油砂岩比例关系表明加入暗色泥岩后，定量荧光含油浓度值与含油砂岩比例线性关系依然存在，表明暗色泥岩对高台子油层的热解分析值存在较小影响，主要原因是暗色泥岩的定量荧光含油浓度值远远小于含油砂岩分析含油浓度值。扶余油层采用含油砂岩分别与干砂岩、浅色泥岩的配比分析，定量荧光含油浓度值与含油砂岩比例关系表明干砂岩和浅色泥岩对扶余油层的定量荧光分析值没有影响，所以混合样中可以不予考虑。

2.2应用三维定量荧光自动进样系统的重点环节

随着钻井技术发展和PDC钻头的使用，常在钻井液中加入大量有机添加剂。这些添加剂直接影响现场测井数据的准确性，甚至影响油气层的准确评价。三维定量荧光录井技术可以通过减去立体图和指纹图之间的差异减少添加剂或混合油的影响。具体有以下几个关键环节。（1）建立工作曲线。建立合适的工作曲线是准确测定荧光级别和发现油气显示的首要条件。为了更好地区分油气显示，必

须先从邻井对应层位收集原油，建立工作曲线。传统的人工分析方法需要人工稀

释样品，人为因素对测量结果的影响较大。三维荧光定量自动进样系统可自动稀

释分析样品，建立工作曲线。（2）钻井液及钻井液添加剂分析。钻井液和添加

剂中的荧光物质对油气显示的发现有很大影响，因此有必要建立钻井液和添加剂

的背景图库来识别真假油气显示。（3）背景处理扣除。对于被钻井液和添加剂

污染的井，建立背景图库，用于样品的背景扣除，扣除污染源的荧光峰，减少污

染对油气显示的影响。然后比较峰形，主峰和次峰，以区分真假油气显示。

2.3油气勘探中定量荧光录井技术的应用效果

凭借更好的适应性，更精准的测量结果等诸多优势，定量荧光录井技术得到

了国内外地质矿产勘探行业的一致认可，在我们油气勘探中也有着越来越广泛地

应用。为验证该技术的实际效果，我们以上述油田部分区域的油井不同层的定量

荧光录井评价结果和试油成果为例，通过应用后的数据对比分析，证实了定量荧

光录井技术在油气勘探中具有较高应用价值。

3控制措施及应用效果

对页岩油样品三维定量荧光影响因素进行实验分析，根据所测结果制定了相

应的控制措施。（１）针对岩样杂质影响，通过实验确定：杂质较多的页岩油样

品用正己烷浸泡，摇匀，用离心机离心５ｍｉｎ或浸泡放置３０ｍｉｎ均可。（２）针对仪器光源造成的影响：制作统一的标准物质，录井前用统一的标准物

质对仪器进行校准，可消除光源影响因素。（３）针对浸泡时间不够问题，通过

实验确定：在保证现场做样及时性的前提下，页岩油样品浸泡时间为３０ｍｉｎ。（４）针对样品稀释问题：通过修改完善仪器软件，将荧光强度控制在正常范围（３００～８００μＷ／ｃｍ２·ｎｍ）之内，可满足样品稀释的要求。（５）

修订中国石油天然气集团公司《三维定量荧光录井技术规范》，使操作更加规范。对上述影响因素采取控制措施后，笔者对分析井的数据进行了统计分析，４０口

井１４１３８块样品中谱图及数据异常的为１７４块，差错率与采取措施前相

比下降至１．２３％，效果显著。

结语