润扬仪器:探井单井评价油气显示的气相色谱仪器改进和创新

润扬仪器:探井单井评价油气显示的气相色谱仪器改进和创新

日期:2020-1-1

在石油设计勘探行业,含油气盆地油气勘探的早期评价和已开发油田的滚动勘探中,对于探井的泥浆、岩屑、壁心、岩心等样品,及时分析了解其含油气显示、性质、潜力是非常重要的,这常常是发现油气田必经的序曲。气相色谱仪以其高分辨和高灵敏检测的优势,于80年代以来,除了室内分析迅速进展外,另一方面还从室内走上井场随钻分析,全面检测评价生油和储油岩,对钻井的泥浆气、罐装泥浆气、岩屑吸附气、岩屑热解烃,也开展了随钻的色谱录井,和其它录井方法综合解释评价单井的含油气性。

1.  罐装(顶)气及岩屑酸解烃的气相色谱仪分析

当钻井钻至或接近含油气地层时,油气逸出,混入到泥浆中返回到井口。以特制的取样罐,定间隔深度取泥浆(也可连同岩屑)样,密封于罐内。在井场或试验室内抽取罐中顶部空间气样进行气相色谱仪分析。采用色谱仪氢火焰离子检测器(FID),以He 或N 2为载气,50m 毛细管色谱柱,内涂非极性固定液(如OV-101),室温恒温10min,再以5℃ /min ~20℃ /min 程序升温至200℃ ~250℃ ,可分析C 1~C 7共29个成分。以地面油气化探的做土壤酸解烃的色谱方法,沿用做岩屑样品,即用盐酸溶蚀岩石胶结物,脱附颗粒表面吸着的烃气分子,其色谱分析条件同罐装气。胜利油田地质院地化试验室还研制了样品富集装置,提高了岩屑和土壤样品脱附的烃气浓度,可分析C 1~C 12,约镏出近200个色谱峰,提供了更多的应用指标。

C 1~C 7或C 1~C 12在地球化学解释中通称“轻烃”。样品中所含丰度标准即可直接判断是否油气层或油型气、煤成气。如胜利油田以∑(C 1~C 4)>3000和∑(C 5~C 7)为0~1000 l/l 岩石定为好气层;以∑(C 1~C 4)<1000 l/l 岩石及∑(C 5~C 7)为0~300 l/l 岩石定为贫或非气层;以∑(C 1~C 4)>8000 l/l 岩石及∑(C 5~C 7)>6000 l/l 岩石定为油层,而这两个指标均小于1000 l/l 岩石则为贫或非油层。用此标准判别油气层和完井后的试油气结果有相当好的符合性。

轻烃气相色谱仪分析提供大量的指标,用环烷烃及苯系列某些成分比值可判别生气岩母质类型;用庚烷、异庚烷值以及C 8前的正异构某些比值可判识生油气岩及天然气的成熟度,还可研究油气及源岩对比等。

2. 井场上岩屑的热裂解仪分析

岩屑热裂解分析并不是色谱分析。它主要是用热裂解仪进行程序升温(如90 ℃、恒温2min;300℃ 、恒温3min;300 ~600℃ 、25 /min 为分析周期)热裂解岩屑样品,以FID(氢火焰离子化检测器)直接检测,先后馏出S 0峰(气烃,储油岩样品代表90 以下检测的C 1~C 7烃含量)、S 1峰(液烃,在生油岩样品中代表已生成的烃类,对储油层样品是于90℃ ~300 ℃检测的C 8~C 32烃类含量)、S 2峰(在生油岩样品中代表生油母质–干酪根受热降解出的烃,对储油层样品是于300℃ ~600℃ 检测的大于C 32重质油等成分)。可以看出,热解分析流程没有色谱柱分离。本文将它列入色谱分析范畴的原因,一是它除了没有色谱柱外,仪器的各分析单元和色谱仪器毫无二致;二是目前将热解炉做为进样单元,已出现热解色谱商品仪器,亦用于油气勘探生产研究中。

油气地质研究用热解分析始于80年代初期,先是用法国石油研究所J.Espitalie 教授研制的ROC K E VAL(生油岩评价仪)I、II型,以室内分析生油岩样品为主,后法国推出OSA(井场用的油显示评价仪),将热解分析推向井场,以评价储油层样品为主,直接为探井服务。国内研制热解分析仪起步于1984年,但一步到位,研制首要目标是井场分析。河南油田、大庆油田地质院地质试验室先后和鲁南化工仪器厂、辽宁海城石油仪器厂协作,十多年来不断研制、试验、改进,已生产了200台以上,应用于十几个油田的钻井队和试验室内。河南油田和鲁南厂研制生产的DH -910地化录井仪也历经三代改进,第三代加上了有机碳分析,评价生油岩更为方便。井场上随钻分析岩屑,不但能解释油、气、水层,还能判别原油性质、划分含油级别、计算油气聚集量、估算储层产能,并和井下电测曲线综合解释,绘成地化录井综合图,可见解释结果和试油符合程度较好。

热解分析是地质试验室分析仪器为勘探生产服务的典范。它兼顾室内和现场分析、国内国外仪器并用,生、储油气层都能应用解释,还有向热解色谱进展的明确方向,在油气勘探开发中是很有发展前途的色谱类分析仪器。

3. 综合录井仪中的气相色谱仪气测单元

在钻油气探井的过程中,收集有关这口井所钻穿的地下地层的地质资料谓之录井。以了解有无油气层为目的的气测录井,是在钻进时返回地面的泥浆槽面上,用浮子取气器自动采取泥浆脱出的、代表地下某一深度地层逸出的气体样品,用气相色谱仪器分析其成分(一般要求C 1~C 4),判断是否钻遇了油气层,再结合岩屑录井、钻时录井等资料综合解释,计算机处理数据,输出录井曲线图。

80年代色谱气测录井主要用法国进口的车装气测色谱仪,国内研制的尚不满足使用要求。近年,神开科技工程公司推出的车装SK-1Z01综合录井仪,装有SK-3Q01氢焰气相色谱仪,可连续监测总烃量;分析C 1~C 5,具反吹功能。还装备SK-3R01热导气相色谱仪,用于分析H 2、He 、C O 2,为寻找He 、C O 2资源提供了手段。该仪器还装有20套各种传感器,可全面监测、采集、储存、处理、显示、打印近400项数据。另河南油田地质院和上海石油仪器厂协作,将上述的热解地化录井仪亦装于车上,也是目前比较好的录井仪器。

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