宋小林 周石（渤海鉆探第二錄井公司,河北 任丘 062550)

楊會鵬 崔潔(華北油田第五采油廠,河北 辛集 052360）

在鉆遇復雜地層、深井或超深井時，為了降低工程事故、保護井壁和油氣層，常常在鉆井液中加入原油、柴油、潤滑劑、解卡劑和堵漏劑等有機添加劑，這些添加劑在紫外光的照射下，發(fā)出的熒光強度不等。二維定量熒光由于技術的局限性不能充分識別出是何種添加劑污染，給錄井油氣顯示識別造成一定的困擾。實踐證明：不同的油質(zhì)和添加劑存在不同的最佳激發(fā)波長和發(fā)射波長。二維定量熒光采用的激發(fā)波長為254nm，只能單點激發(fā)，形成的譜圖也較單一。三維定量熒光錄井技術使用的激發(fā)波長為200-800nm，可任意選擇激發(fā)波長段，所以包含了不同油質(zhì)和添加劑的最佳激發(fā)波長和最佳接收波長。它采取立體圖和指紋圖兩種形式，直觀地區(qū)分出油氣和泥漿添加劑，既保證了中質(zhì)油和重質(zhì)油不易漏失，又能充分區(qū)分添加劑的熒光干擾，因而能充分體現(xiàn)熒光物質(zhì)的全貌。因此三維定量熒光技術既能滿足建設方加快的鉆探節(jié)奏，又能保證快速鉆進條件下的錄井質(zhì)量和儲層的快速識別與評價，為深井鉆探提速奠定了技術基礎。

1 三維定量熒光的技術原理

1.1 理論基礎

原油族組分由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和非烴四部分組成，其中以芳香烴為主的組分在紫外光照射下能發(fā)出較強的熒光。三維定量熒光就是利用這一特殊現(xiàn)象，通過儀器用不同的激發(fā)光波長（Ex）對樣品進行連續(xù)激發(fā)掃描，分別接收不同波長的發(fā)射光（Em）（熒光），這些不同波長的發(fā)射光表現(xiàn)出不同的熒光強度（Int），從而對樣品進行測定。Ex、Em、Int三個參數(shù)則構成三維定量熒光研究的三個基本要素。

1.2 工作原理

工作時，由燈源氙燈發(fā)射出的光束照射EX分光器，EX分光器每轉(zhuǎn)動一個角度允許一種波長的光通過，連續(xù)轉(zhuǎn)動使不同波長的光連續(xù)通過照射到樣品池，池中的熒光物質(zhì)吸收激發(fā)光后，其原子核外的電子發(fā)生能量躍遷到高能態(tài)，再由高能態(tài)回到穩(wěn)態(tài)時，以熒光的形式釋放出能量。熒光由大孔徑非球面鏡的聚光及EM分光散射后照射于光電倍增管上，此管把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，電信號經(jīng)過放大送至計算機處理，然后再以數(shù)字顯示或圖譜打印的形式提供給用戶。

2 三維定量熒光的技術優(yōu)勢

2.1 三維定量熒光錄井軟件相對于二維定量熒光軟件較為成熟，增加了圖譜積分、圖譜對比和圖譜文本的輸出功能，在實際應用中可根據(jù)需要選擇二維檢測模式或者三維檢測模式，使用方式多變，可操作性強。

2.2 二維定量熒光儀的激發(fā)波長為254nm，適合輕質(zhì)油的檢測工作，但對中質(zhì)油、重質(zhì)油和鉆井液添加劑的檢測來說因線性范圍太窄而檢測不出來。三維定量熒光激發(fā)波長范圍較廣為200-800nm，采取多點連續(xù)激發(fā)方式，在遇到精細評價油氣顯示、混入泥漿添加劑或者處理事故混油時可做三維立體精細分析，其靈敏度高，靈活性和實用性強。

2.3 二維定量熒光圖譜為一條平面曲線圖形，反饋的信息有限。三維定量熒光圖譜可視為多條二維圖譜的集合，以立體圖和指紋圖的形式反映樣品熒光的全部特征，且根據(jù)具體需要可提取出不同波長的二維平面曲線圖譜，得到任意曲線下的熒光強度、含油濃度、熒光級別、油性指數(shù)等井類參數(shù)，用戶根據(jù)這些參數(shù)可評價油氣層的含油級別。

3 在發(fā)現(xiàn)油氣顯示方面的應用

隨著復合鉆井技術的發(fā)展和PDC鉆頭的使用，為了保護地層、提高鉆速和防止工程事故的發(fā)生，鉆井液中常?；烊氪罅坑袡C添加劑，這些添加劑直接影響到現(xiàn)場錄井資料的準確性，進而影響到錄井油氣層的準確評價。三維定量熒光錄井技術通過立體圖和指紋圖的差減來扣除添加劑或混油的影響，從而形象地還原地層顯示的真實面目，分辨出真假油氣顯示，確保油氣層的取全取準。

3.1 排除污染，準確識別真顯示

3.1.1 冀東油田NB-20井鉆進至5000米時混入原油1.2t，于5130m處發(fā)生氣侵，氣測全烴值達100%，氣測和巖屑錄井均無法判別是否為油氣顯示。采用三維定量熒光分析鄰井油樣圖譜，其主峰波長為370nm，混入原油主峰波長為470nm，5540m的巖屑圖譜與混入原油圖譜一致，證明其顯示為假顯示。對5542m--5554m巖屑進行三維熒光分析：中質(zhì)峰逐漸增高，呈現(xiàn)雙峰特征，判斷5542-5554m為真顯示。試油壓裂2mm油嘴防噴，日產(chǎn)原油3.86方，水17.28方，結論證實本層為差油層。

3.1.2 華北油田L-36x井在鉆至井深1560m時，為保證順利鉆進，鉆井液中加入了大量渣油，氣測錄井全烴值異常高，無法辨別是否為地層真顯示，用三維熒光分析鄰井原油圖譜主峰波長為285nm，未受污染井段巖屑主峰波長與鄰井原油一致，為真實地層顯示。受污染井段巖屑圖譜則無峰形，得出結論為該段地層無顯示。為了驗證該結論的有效性，建設方又進行了二次井壁取芯，再次用三維熒光對所取壁芯進行掃描分析，與之前對污染井段的巖屑掃描圖形一致無任何峰形，不僅證實了下部地層氣測異常均為泥漿污染所致，而且驗證了三維熒光在排除污染、確認有無顯示上的技術優(yōu)勢和技術可靠性。

3.2 高度靈敏性，發(fā)現(xiàn)微弱油氣顯示

3.2.1 華北油田X1井是一口深潛山井，在鉆至5690m時，氣測錄井全烴值突然異常高，常規(guī)錄井普通熒光燈下卻未能發(fā)現(xiàn)油氣層，完鉆后根據(jù)測井裂縫解釋結果建議試油，獲得高產(chǎn)：油497.87t，氣562558m3，原油密度0.74g/cm3。為了對三維熒光儀進行技術驗證，對該井無保護放置1年的巖屑進行三維掃描，發(fā)現(xiàn)了大量油氣顯示層，證明三維熒光可發(fā)現(xiàn)極微弱的油氣顯示，這為錄井行業(yè)增加了嶄新的技術力量。

3.2.2 X2井在鉆至奧陶系灰?guī)r地層（3644.0-3646.7m井段）時，現(xiàn)場地質(zhì)人員利用普通的熒光燈滴照，熒光級別只定為1級或2級，顯示級別很低。應用三維定量熒光錄井儀測得的熒光強度評價值為245，含油濃度為44-92mg/L，熒光級別都在5級以上（已扣除正己烷的背景值），根據(jù)三維定量熒光分析結果解釋為油層建議試油，試油日產(chǎn)油39.5t/d，原油密度為0.7785g/cm3，試油結論為油層，從而取全了油氣層，這表明了三維定量熒光錄井技術在發(fā)現(xiàn)微弱油氣顯示方面，較之常規(guī)錄井技術有著更大的優(yōu)勢。

4 結語

結論：三維定量熒光錄井技術由于其激發(fā)和接收波長為200-800nm，因此具有更高的靈敏度、更廣的檢測范圍、更多的圖譜表現(xiàn)形式和更豐富的參數(shù)信息等特征，較好地彌補了二維熒光錄井技術的缺陷和不足，能充分區(qū)別出鉆井液添加劑的影響，反映出熒光物質(zhì)的真實面貌。從以上4口井的實際操作中可見，其在發(fā)現(xiàn)油氣顯示的應用上有著獨特的優(yōu)勢，給錄井工作提供了新的方法和思路。

建議：（1）廣泛增設此項技術，和其他錄井方法配合使用，充分發(fā)揮優(yōu)勢，以便完善錄井方法，確保油氣層的取全取準。（2）進行縱向和橫向?qū)Ρ?，多探討三維定量熒光技術的優(yōu)勢和局限性，為各種情況下的應用提供技術參考，發(fā)揮其長處，使其達到最佳的應用效果。

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