探討氣測錄井中全烴檢測值與烴組分含量之關聯(lián)

1、氣測錄井技術(2012-03-0609:59:10)氣測錄井是直接測定鉆井液中可燃氣體含量的一種錄井方法。氣測錄井是在鉆進過程中進行的，利用氣測資料能及時發(fā)現(xiàn)油、氣顯示，并能預報井噴，在探井中廣泛采用。（一）氣測錄井的常見類型根據(jù)所用儀器不同，氣測錄井可分為兩種，即半自動氣測和色譜氣測。半自動氣測是利用各種烴類氣體的燃燒溫度不同，將甲烷與重烴分開。這種方法只能得到甲烷及重烴或全烴的含量。色譜氣測是利用色譜原理制成的分析儀器，它是一個連續(xù)進行、自動記錄體系。樣品由進樣口進入后被載氣帶進色譜柱進行分離，分離后各組分分別進入鑒定器，產生的信號在記錄器上自動記錄下來。它可將天然氣中各種組分（主要是甲烷

2、至戊烷）分開，分析速度快，數(shù)據(jù)多而準確。目前后者已基本取代半自動氣測。按氣測錄井方式可將氣測錄井分為兩類，即隨鉆氣測和循環(huán)氣測。隨鉆氣測是在鉆井過程中測定由于巖屑破碎進入鉆井液中的氣體含量和組分。循環(huán)氣測是在鉆井液靜止后再循環(huán)時，測定儲集層在滲透和擴散的作用下進入鉆井液中的氣體含量和組分，故又稱之為擴散氣測。（二）半自動氣測資料解釋由于半自動氣測只提供了全烴和重烴的數(shù)據(jù)，因此只能定性的識別儲層中流體性質。主要根據(jù)油層氣與氣層氣的不同特點，及烴類氣體在石油中的溶解度不同進行解釋。1區(qū)分油層和氣層油層氣體的重烴含量比氣層高，而且包含了丙烷以上成分的烴類氣體。氣層的重烴含量不僅低，而且重烴成分中只有

3、乙烷、丙烷等成分，沒有大分子的烴類氣體。所以油層在氣測曲線上的反映是全烴和重烴曲線同時升高，兩條曲線幅度差較小。而氣層在氣測曲線上的反映是全烴曲線幅度很高、重烴曲線幅度很低，兩條曲線間的幅度差很大。2分輕質油層和重質油層由于烴類氣體在石油中的溶解度隨基本上是隨分子量的增大而增加的，所以在不同性質的油層中重烴的含量是不一樣的。輕質油的重烴含量要比重質油的重烴含量高。因此，輕質油的油層氣測異常明顯的，而重質油的油層氣測異常顯示遠不如輕質油的油層顯示明顯。它們各自呈現(xiàn)完全不同的特征。烴類氣體是難溶于水中的，所以一般純水層中氣測沒有顯示。若水層含少量溶解氣，在氣測曲線上也會有一定顯示，反映在全烴、重烴

4、時增高，或只是全烴增高，而重烴無異常。但是，水層比油層顯示低。（二）色譜氣測資料解釋在探井中根據(jù)半自動氣測成果可以發(fā)現(xiàn)油氣顯示，但是不能有效地判斷油氣性質，對于油質差別不很大的油層和凝析油、氣層就更不易判斷。而色譜氣測則可以判斷油、氣層性質，劃分油、氣、水層，提高解釋精度。1色譜氣測解釋圖版的應用在已證實的油、氣水層中，取鉆井液樣品或試油時的天然氣作色譜分析。然后，在等間隔的橫坐標上標出氣體組分，以縱坐標代表各組分濃度百分數(shù)的對數(shù)值，將分析結果點在圖上，把同一樣品數(shù)據(jù)點用折線相連，即得色譜氣測的標準圖版。在使用色譜氣測標準圖版時，根據(jù)鉆井過程中所得天然氣組分的分析結果，按照同樣方法作圖，將其與

5、標準圖版相比較，即可判斷所鉆遇儲層中所含流體的性質（油、氣、水）。標準圖版應分構造和層位編制。只有在勘探初期才使用統(tǒng)一編制的圖版，或采用鄰近構造的圖版。2烴類氣體比值圖版從上述可知，油、氣、水層中天然氣的組分差別較大，烴類氣體比值圖版就是從烴氣組分中，選擇能夠代表油、氣、水特征的單一組分，利用兩個或三個能清楚劃分出油、氣、水層界限的組分比值參數(shù)，構成坐標系，并依據(jù)試油結果劃出油、氣、水區(qū)間，即編制出圖版。使用時，根據(jù)氣測值求出烴類組分比值，在圖版中進行圖解，從而可以區(qū)分油、氣、水層。三角形組分圖版就是其中的一種方法。三角形組分圖版是根據(jù)一個油田一定含油層的試油結果及相應天然氣組分含量，選用三種

6、參數(shù)（即C2刀C、C3/RC、C4/EC）,（分別代表烷、丙烷、丁烷和全烴），按三角形坐標繪制的，并根據(jù)試油結果劃分出油、氣、水區(qū)間。進行解釋時，根據(jù)測量結果計算烴類氣體各組分含量之和（ZC）,求出各烴類氣體占全烴的百分數(shù)。然后根據(jù)計算結果確定上述各參數(shù)在圖中的位置和形狀。3烴類比值法利用色譜組分含量計算比值評價油氣層。烴濕度比（19）烴平衡比（110）烴特征比（111）具體評價標準見表15。4鉆井液全脫氣估算顯示層生產能力在氣測顯示層取鉆井液樣進行全脫氣分析，計算鉆井液中天然氣濃度，估算生產能力。G=（112）式中G鉆井液中天然氣濃度，；b全脫氣所用鉆井液量，mL；a一脫氣量，mL；X色譜儀

7、上分析出的天然氣濃度，。（113）式中C顯示層天然氣濃度（單位體積巖石中含氣量），m3/m；Q鉆井液排量，m3/min；t鉆穿顯示層所用時間，Min；d鉆頭直徑，m；h顯示層厚度，m。P=ACKnd2/4h（114）式中P顯示層生產能力，m3；A根據(jù)已知產層求得產能系數(shù)；K一滲透率，10-3口m2；孔隙度，小數(shù)。探討氣測錄井中全烴檢測值與烴組分含量之關聯(lián)發(fā)布日期：2014-01-15發(fā)布：摘要：在現(xiàn)場氣測錄井過程中經常出現(xiàn)全烴值大于組分含量之和，全烴值小于組分含量之和，或者全烴值小于甲烷含量的現(xiàn)象，與很多人認為全烴值近似等于鉆井液組分分析的C1,C2,C3,iC4，nC4,iC5,nC5含量之

8、和這種觀點相矛盾。本文通過氫焰鑒定器工作原理及機理分析，同時對出現(xiàn)此現(xiàn)象的客觀原因分析，提出把全烴檢測值理解為烴系數(shù)或烴密度，烴組分理解為相應的體積分數(shù)，兩者本質上毫無關系，同時認為這種現(xiàn)象存在的合理性。關鍵詞：氣測錄井色譜儀全烴組分一、引言在現(xiàn)場氣測錄井過程中經常出現(xiàn)全烴值大于組分含量之和，全烴值小于組分含量之和，或者全烴值小于甲烷含量的現(xiàn)象，與很多人認為全烴值近似等于鉆井液組分分析的C1,C2,C3,iC4,nC4,iC5,nC5含量之和這種觀點相矛盾，這種異?，F(xiàn)象的出現(xiàn)，會直接引起甲方管理人員、資料使用者以及某些經驗不足的現(xiàn)場錄井人員的疑問和困惑,認為氣測資料可信度低。下面就上述問題,談

9、談筆者的認識,供同行參考。二、原理分析及實驗成果1. 氫焰檢測器工作原理被測樣品由載氣攜帶，一路直接進入總烴FID氫火焰離子化鑒定器，另一路樣品氣經色譜柱分離后進入組分FID氫火焰離子化鑒定器，每一路樣品與載氣混合一起分別進入離子室，由毛細管噴嘴噴出。氫氣經引燃后在空氣的助燃下進行燃燒，以燃燒所產生的高溫（約2100C）火焰為能源，使被測烴組分電離成正負離子。在氫火焰附近設有收集極（負極）和極化極（正極），在此兩極之間加有150-300V的極化電壓，形成一直流電場。產生的離子在收集極和極化極的外電場作用下定向運動而形成電流。產生的電流很微弱，需經放大器放大后，才能在記錄儀上得到色譜峰。產生的微

10、電流大小與進入離子室被測組分濃度大小和碳原子含量有關，濃度愈大，碳原子的含量愈多，產生的微電流就愈大。2. 氫焰檢測器離子化的分析機理當含有機物CnHm的載氣由噴嘴噴出進入火焰后，發(fā)生裂解反應產生自由基：CnHm-QH；產生的自由基在火焰中與外面擴散進來的激發(fā)態(tài)原子氧或分子氧發(fā)生如下反應：心日+01。日0+6-；生成的正離子CHO+與火焰中大量水分子碰撞而發(fā)生分子離子反應：CHO+H2O-H30+CO；化學電離產生的正離子和電子在外加恒定直流電場的作用下分別向兩極定向運動而產生微電流，經放大后，記錄下色譜峰。3. 理論及實驗成果從上述的氫火焰檢測器離子化分析機理中可以看出碳氫化合物有幾個碳原子

11、，檢測器就轉化、輸出幾個離子和電子1。所以理論上全烴應該等于各組分碳原子當量濃度之和。用P表示濃度，那么全烴檢測值應符合公式（1）。P全®=PC1+2xPC2+3xPC3+4xPiC4+4xPnC4+5xPiC5+5xPnC5+nxPCn（1）大慶油田地質錄井公司楊占山等同志，2006年對上述全烴理論做了實驗分析2。過程如下：用單一甲烷氣標準樣對SK-3Q02氣相色譜儀的全烴檢測體積分數(shù)進行0.003%100%的標定，然后用不同體積分數(shù)C1C4的混合氣標準樣對SK-3Q02氣相色譜儀的組分檢測體積分數(shù)進行標定。在標定好的23號和16號儀器上分別注人兩種體積分數(shù)的C1C4混合標準氣樣。

12、一種混合標準氣樣體積分數(shù)值為0.100%，組分為C1：0.099%,C2：0.100%,C3：0.101%,iC4：0.104%,nC4：0.098%。0.100%混合標樣為等比混合氣樣，其比例基本符合C1：C2：C3：iC4：nC4=1：1：1：1：1；另一種混合標準氣樣體積分數(shù)值為10.000%，組分為C1：7.510%，C2：1.060%，C3：1.004%，iC4：0.251%，nC4：0.256%。10.00%混合標樣為非等比混合氣樣，其比例基本符合C1：C2：C3：iC4：nC4=75：10：10：2.5：2.5。兩種混合標樣的檢測結果見表1。從表1的檢測結果來看，全烴檢測值基本與

13、公式（1）的計算結果相符，進一步驗證此理論符合氣測錄井實際。）三、其他客觀原因分析1. 工作曲線的回歸在標定工作曲線時，需要將事先注樣的若干個點，得到相應點的數(shù)值，然后回歸成工作曲線，以便錄井中每一個電壓值用該曲線都能讀出相應的百分含量。甲烷飽和過早對曲線的線性有很大的影響。標定時甲烷飽和過早，工作曲線的斜率就會比正常時小（圖1）。圖1中直線a為理論上注入100%氣樣才飽和時所回歸出的曲線；而直線b為過早飽和時所回歸出的工作曲線。從該圖可以看出，當電壓值較高時（位于兩條曲線交叉點以上），用b查出的百分含量比實際值要大。這就有可能造成甲烷含量大于全烴含量的現(xiàn)象。表1兩種混合標樣在SK-3Q02色

14、譜儀上檢測的實驗數(shù)據(jù)單位：%圖1濃度%電壓值mV對應關系圖2. 氣側數(shù)據(jù)記錄方式的影響氣測數(shù)據(jù)庫中全烴值是一個記錄間隔中的最大值，而組分分析受分析周期的影響只與反吹狀態(tài)切換到分析狀態(tài)那一瞬間的全烴值相對應。當組分不在全烴高值時采樣分析，也會造成全烴大于組分之和的現(xiàn)象。鉆時較小時，2-3m組分分析一次，造成幾米的組分記錄數(shù)據(jù)重復，更談不上在全烴最高值時采樣分析，經常出現(xiàn)組分采樣分析在全烴的較低值。3. 色譜儀組分分析設計的局限性目前，現(xiàn)場所使用的色譜分析儀只能檢測有限的烴類氣體，色譜儀設計上烴組分只能分析C1,C2，C3，iC4，nC4，iC5，nC5這七種成分，對于其它的烴類氣體色譜柱無法吸附

15、分離，色譜儀設計將其反吹放空出去。但從井口泵入的氣體按一定的流量可以全部到全烴鑒定器進行分析，而鉆井過程中使用的鉆井液添加有很多種有機處理劑，如起下鉆時使用的絲扣潤滑油，普通的棕紅色潤滑油等等混人鉆井液后，會使鉆井液中的烴類成分復雜性遠遠不止組分所能分析的七種成分。當出現(xiàn)這種情況后，雖然組分不能分析C5以后的烴類成分變化，但這種變化仍然會通過全烴分析表現(xiàn)出來，結果就是全烴值大于測量到的各組分碳原子當量濃度之和。4.載氣、助燃氣、樣氣等流量的參數(shù)匹配不當氫焰離子化鑒定器使用氫氣作為燃燒氣，空氣作為助燃氣。助燃氣流量相對偏低，使得高濃度樣氣進入全烴鑒定器后，不能夠完全燃燒而達到飽和，未燃燒的烴氣無

16、效釋放；連續(xù)高濃度樣氣與其它氣體在鑒定器混合后，助燃氣和氫氣相對減少了，從而降低了靈敏度。這些原因會造成甲烷含量或烴組分之和遠遠大于全烴檢測值。若空氣流量恒定，火焰隨氫氣流量的增加而增大，靈敏度也隨氫氣流量的增大而升高，當靈敏度達到最大值后，靈敏度隨氫氣流量的增加而逐漸降低，因此，存在一個使靈敏度最高的最佳氫氣流量?？諝庠陔x子化過程中起到助燃作用，對樣氣是否燃燒完全尤為重要。空氣流量的大小對靈敏度影響較大，隨空氣流量的增加，靈敏度也增大，而后逐漸穩(wěn)定。所以，應該合理選擇載氣（氫氣）、助燃氣（空氣）、樣氣等流量的參數(shù)。四、結論與認識1.通過氫焰鑒定器工作原理、機理分析及實驗成果，氫火焰鑒定器是質

17、量鑒定器，進入全烴鑒定器產生信號的樣品氣是混合烴類氣體，在混合烴類氣體的共同作用下全烴產生一個電壓值，而標定儀器時用的是單一甲烷氣樣，因此應把全烴檢測值理解為烴系數(shù)或烴密度。而鑒定器對組分分析是樣品氣被分離后，在特定的時間對單一組分的響應，可以理解為相應的體積分數(shù)，所以認為全烴檢測值與烴組分含量本質上毫無關系。2.通過氫火焰鑒定器工作原理及機理分析，出現(xiàn)這種不是全烴值近似等于鉆井液組分分析的C1，C2，C3，iC4，nC4，iC5，nC5含量之和的普遍現(xiàn)象，主要是井下氣體與校驗用標準氣樣中的甲烷相對含量的差異引起的，與儀器毫無關系。3.通過對出現(xiàn)這種不是全烴值近似等于鉆井液組分分析的C1，C2

18、，C3，iC4，nC4，iC5，nC5含量之和的普遍現(xiàn)象客觀原因分析，這種現(xiàn)象是合理存在的，在其他正確前提下不值得懷疑。4. 在氣測錄井中，全烴資料用于監(jiān)測井下氣體的連續(xù)變化，發(fā)現(xiàn)氣測異常，是一個定性分析的過程，只適合于單項資料單井上下對比，單純把全烴檢測值與組分分析值之和或甲烷值進行對比，本身沒有實際意義。故此，在錄井中出現(xiàn)上述現(xiàn)象對全烴和烴組分資料均無任何影響。參考文獻1吳烈鈞.氣相色譜檢測方法.北京：化學工業(yè)出版社，1993.2楊占山，里富強，孫文庫.對氣測錄井技術全烴檢測值的進一步認識.錄井工程，2006，17（4）：2628作者簡介。陳柳茂，1986.12，男，助理工程師，江西，中石

19、化華東石油工程公司錄井分公司，212000，本科，錄井技術。氣測全烴值小于烴組分值之和的剖析（2012-03-0609:10:48）標簽：分類：石油相關資料石油氣測錄井全烴分組雜談氣測錄井過程中經常出現(xiàn)氣測全烴值小于烴組分值之和的現(xiàn)象，常常引起業(yè)主的疑問和錄井人員的不解。分析產生這種現(xiàn)象的原因，對消除業(yè)主的疑惑和提高錄井人員的資料應用水平具有指導意義。氣測錄井過程中，氣測全烴值與烴組分值之和的關系主要呈現(xiàn)下列三種情況：一是氣測全烴值大于烴組分值之和；二是氣測全烴值與烴組分值之和相當；三是氣測全烴值小于烴組分值之和。通常人們認為第一種和第二種現(xiàn)象是正常的，第三種情況是不正常的。氣測錄井的業(yè)主通常

20、認為，全烴值小于烴組分值之和是儀器性能引起的，懷疑全烴值和烴組分值或者某氣測參數(shù)的準確性。筆著通過多年的氣測錄井的實踐經驗和對氣測錄井理論的深入研究，認為出現(xiàn)氣測全烴值小于烴組分值之和的現(xiàn)象，絕大多數(shù)的情況下是由儀器的標定方式、分析方式、地下油氣性質和某種氣測操作參數(shù)選擇不當引起的，對油氣的解釋評價基本上不產生影響。氣測值的高低與多種因素有關，而且氣測值的大小是相對的，而不是絕對的，氣測解釋時主要采用的方法是“全烴確定異常，烴組分值確定異常性質”，只要一口井采用一種氣測操作模式，即使出現(xiàn)上述現(xiàn)象也不會對氣測解釋評價結果產生影響。氣測的全烴標定主要采用兩種方式，一種是利用單一烴組分甲烷的不同濃度

21、標定全烴，一種是利用多種烴組分的不同濃度之和標定全烴。這兩種標定方式第一種不易出現(xiàn)全烴值大于烴組分值之和的現(xiàn)象，而第二種方式在油氣高濃度時容易出現(xiàn)全烴值大于烴組分值的現(xiàn)象。產生這種現(xiàn)象的原因是由油氣的性質和烴組分的氣測響應值不同共同作用引起的，通常情況下，烴組分主要以甲烷為主（一般情況下，甲烷的相對含量在70%左右），而且甲烷的氣測響應值大于乙烷、丙烷、丁烷的響應值大，標定時全烴是五種烴組分相同濃度之和，這樣氣測測量出的全烴值比實際值要大，就不會出現(xiàn)全烴值小于烴組分值的現(xiàn)象。氣層顯示主要以甲烷為主（一般情況下，甲烷的相對含量大于85%），同樣的道理，氣層顯示不管在高濃度和低濃度時都不會產生全烴

22、值小于烴組分之和的現(xiàn)象。油顯示時，甲烷的濃度變低，乙烷、丙烷、丁烷的相對濃度增加，乙烷、丙烷、丁浣的之和大于甲烷，甲烷對全烴測量值貢獻變小，其它烴組分貢獻增大而氣測響應值降低，這樣氣測測量出的全烴值比實際值變小，就有可能出現(xiàn)全烴值小于烴組分值的現(xiàn)象。要避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，標定全烴時要盡可能選用與地下油氣揮發(fā)組分相近的標準氣樣標定全烴。全烴的測量方式不同，選用的標定方式不符也有可能產生氣測全烴值大于烴組分之和的現(xiàn)象。采用用氫火焰鑒定器（FID）,不采用質量濃度標定，而采用體積濃度標定也會出現(xiàn)誤差；采用熱導鑒定器（TDC），不采用體積濃度標定，而采用質量濃度標定也會出現(xiàn)誤差。因此，標定時必須采用與鑒

23、定器相適應的標準氣樣種類，盡可能地減少出現(xiàn)全烴和烴組分誤差的機會。在這里需要提醒的是一般標準氣樣是質量濃度，體積濃度是運用純單一標準氣樣配制的。配制體積濃度時，應嚴格按照配制方法和配制標準，配制不同濃度的體積濃度即可。全烴氫火焰鑒定器（FID）特有的局限性也有可能造成高濃度時全烴值小于烴組份值之和的現(xiàn)象。氫火焰鑒定器（FID）低濃度時比較敏感，高濃度時敏感程度降低，濃度達到50%以上，甚至可能飽和。而此時樣口氣經色譜柱分離成單一的烴組分并沒有發(fā)生飽和，就在可能發(fā)生全烴值小于烴組分值。特殊的油氣層也有可能出現(xiàn)全烴值小于烴組分值之和，如組分殘缺型，克拉瑪依油田某些裂縫油氣層，僅有乙烷以后的成分；甲烷的相對含量低于20%時，這兩種類型的油氣層氣測異常不管低濃度和