气测录井讲课知识.ppt

,气体录井及资料解释评价,第一部分,气测录井基础理论,第二部分,气相色谱分析,第三部分,资料解释评价方法,第四部分,录井资料的应用,第一部分,气测录井基础理论,石油天然气性质,石油天然气进入钻井液的方式与分布状态,地层中石油与天然气的储集状态,气测录井资料的影响因素,第一部分 气测录井理论基础,气测录井属随钻天然气地面测试技术，主要是通过对钻井液中天然气的组成成份和含量进行测量分析，判断地层流体性质，间接地对储层评价。气测录井技术所研究的对象是地层流体，充分了解石油、天然气的成份、性质、天然气在钻井液中的存在形式、脱气器气体分离等基础理论，才能更好地分析钻井液中所含天然气含量与油气藏的关系。,成份,石油是一种以烃类为主的混合物，由、和少量的、等元素组成，常温常压下，C1-C4以气态的形式溶解在石油中。石油的成份组成依成因、生成的条件和生成年代等诸多因素的不同有很大的差异，因此，不同油田生产的石油所含各类碳氢化合物不尽相同。我国大多数油田所产的石油以烷烃为主，其次是环烷烃，而芳香烃一般较少。,一、石油与天然气的成分及性质,天然气就广义上指的是岩石圈中一切天然生成的气体。主要成份是甲烷(CH4)含量一般在80%-90%之间，其次是乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)和少量的氮气(N2)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氢气(H2)、硫化氢(H2S)等非烃气体。,我们所研究的天然气是地层的天然气，主要以油田气、气田气、煤田气、地层水含气为主要对象。,以气测录井角度来分析石油与天然气主要有以下特性,性质,a.可燃，发热量高 b.密度一般在之间 c.具有一定的粘度，且随温度升高而降低 d.易溶于有机溶剂(三氯甲烷、四氯化碳)，基本不溶于水。e.具有荧光性 f.一般原油呈黑色，由于透射光的影响，不同原油有不同颜色，重质油呈黑色，轻质油呈桔黄色。,石油的特性,第一部分 气测录井理论基础,以气测录井角度来分析石油与天然气主要有以下特性,性质,天然气的特性,可燃性,天然气中的烷烃极易燃烧，燃烧后的产物为CO2和H2O。它与空气混合后，当温度在800850时，在铂丝的催化作用下全部燃烧，而在温度为500550时，只有重烃才能燃烧。,导热性,导热性是指气体传播热量的能力，一般用导热系数或导热率来表示。导热系数是指单位距离上温度变化1 时，在单位时间内垂直通过单位截面的热量。不同成份的气体，其导热系数不同。一般天然气中烷烃的导热系数随分子量的增加而逐渐减小。,第一部分 气测录井理论基础,吸附性,由于固体表面分子和气体表面分子间存在着引力，当气体分子与固体表面发生碰撞时，气体分子会暂时停留在固体表面上，这种现象称做吸附。天然气具有被某种物质吸附的特性，吸附量除与温度和压力有关外，主要与吸附能力以及气体本身分子量有关 分子量越大，越易被吸附。这种吸附特性是气相色谱分离技术的理论基础。,溶解性,天然气易溶于石油，微溶于水，其溶解能力一般用溶解度来表示，即在一定的温度和压力下，单位体积溶剂所能饱和溶解某气体的体积，叫做气体的溶解度。反映天然气溶解于石油和水中的能力。,性质,第一部分 气测录井理论基础,二、地层中石油与天然气的储集状态,一般情况下，大多数的石油与天然气以不同的数量和储集形式存在于沉积岩层中，储集岩性一般是砂岩和碳酸盐类地层。在岩层的裂隙中和节理发育的地方以及泥质岩类的地层中，有时也会有油气的聚集。,石油、天然气不仅储集在不同的地层和岩性中，而且在同一地层和岩性中，它的储集形态也不同。烃类气体的储集状态一般有：游离状态、溶解状态和吸附状态三种。,二、地层中石油与天然气的储集状态,游离气的储集是指纯气藏形成的天然气储集和油气藏中气顶形成的天然气储集。这种类型的气体储集，是以游离状态存在于地层中。,游离气的储集,溶解气的储集,天然气具有溶解性。它不仅能溶解于石油，而且还能溶解于水，这样就形成了溶解气的储集。天然气的各组分在石油和水中的溶解度极不相同，烃类气体和氮气在水中的溶解度很小，二氧化碳和硫化氢的溶解度较大。烃类气体在石油中的溶解度比在水中的溶解度大得多，属于最易溶解在石油中的气体。,以甲烷为例，在石油中的溶解度为水中溶解度的10倍。而不同的烃类气体在石油中的溶解度也不同，它随烃气的分子量的增大而增大。假如：甲烷在石油中的溶解度为1，则乙烷为5.5，丙烷为18.5，丁烷以上的烃气，可按任意比例与石油混合。,二氧化碳和硫化氢在石油中的溶解度比在水中要稍大一些，氮气则不易溶解于石油中。,总之，烃类气体属于极易溶解于石油而难溶解于水的气体。所以，在油藏内有大量的烃气储集，一般以液态形式存在于油田内或以气态的形式存在于凝析油田内。在地层水中，烃气的储集量很少，特别是含残余油的水层，天然气的含量更少。,吸附状态的天然气多分布在泥质地层中，它以吸附着的状态存在于岩石中，如储集层上、下井段的泥质盖层，或生油岩系。这种类型的气体聚集，称为泥岩含气。一般没有工业价值，但在特殊情况下，大段泥岩中夹有薄裂隙或孔隙性砂岩薄层等，会形成具有工业价值的油气流。,二、地层中石油与天然气的储集状态,吸附状态的储集,三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态,在钻井过程中，石油、天然气以两种方式进入钻井液。其一是来自钻碎的岩石中的油气进入钻井液；其二是由钻穿的油气层中的油气，经渗滤和扩散的作用而进入钻井液。,1.被钻碎的岩屑中的油气进入钻井液 形成破碎气,油气层被钻开后，岩屑和其中所携带的油气进入钻井液中与之混合，岩屑中的油气又有一部分逐渐扩散到钻井液中，单位时间钻开的油气层体积越大，进入钻井液的油气越多。,油气层被钻开后，岩屑中的油气由于受到钻头的机械破碎的作用，有一部分逐渐释放到钻井液中。单位时间钻开的油气层体积越大，进入钻井液的油气越多。,三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态,2.被钻穿的油气层中的油气，经渗滤和扩散作用进入钻井液,1)油气层中的油气经扩散作用进入钻井液,油气层中油气的扩散是指油气分子通过某种介质从浓度高的地方向浓度低的地方移动而进入钻井液。,2)油气层中的油气经渗滤作用进入钻井液,油气层中油气的渗滤是指油气层的压力大于液柱压力时，油气在压力差的作用下，沿岩石的裂缝、孔隙以及构造破碎带，向压力较低的钻井液中移动。,三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态,3.石油、天然气进入钻井液后的分布状态,游离气以气泡形式与钻井液混合，然后逐渐溶于钻井液中。一般情况下，天然气与钻井液接触面积越大，溶解越快；接触时间越长，溶解程度越大。,1)油气呈游离状态与钻井液混合,三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态,2)油气呈凝析油状态与钻井液混合,凝析油和含有溶解气的石油从地层进入钻井液后，在钻井液上返过程中，由于压力降低，凝析油大部分会转化为气态烃；高油气比地层C1-C4含量较高。随着钻井液的上返，含有溶解气的石油，由于压力降低，会释放出大量的天然气。（释放出天然气的数量取决于石油的含量与质量）。,3)天然气溶解于地层水中与钻井液混合,溶解于地层水中的天然气进入钻井液后与之混合，一般而言地层水量比钻井液量少得多，因而会被钻井液所冲淡，这时地层水中的天然气将以溶解状态存在于钻井液中，而且钻井液中的天然气浓度不会太大。随着钻井液的上返，压力降低，天然气将不会游离出来而变成气泡。只有在地层水较大情况下，水被钻井液冲淡不大当地层水中溶解气量较大时，才会天然气游离成气泡状态。,三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态,4)油气被钻碎的岩屑吸附着与钻井液混合,当油气被钻碎的岩屑所吸附与钻井液混合后，随着钻井液的上返，压力降低，岩屑孔隙中所含的游离气或吸附气体积将会膨胀而脱离岩屑进入钻井液。岩屑返出后，孔隙中以重质油为主。,上述的这些过程在某种程度上可能相互重叠。在地层的孔隙中，可能有游离气和凝析油同时存在，或者游离气与石油同时存在，但总体认为：进入钻井液中的油气，随着钻井液由井底返至井口过程中，在井底部主要是游离气溶解在钻井液中，而随着钻井液的上返压力降低，钻井液中所溶解的天然气已达饱和，此时溶解气可从钻井液中分离出来形成气泡。,根据以上分析可将石油、天然气进入钻井液的方式归纳为：,破碎气 在钻井过程中，钻头机械破碎岩石而释放到钻井液中的气体称之为破碎气。,压差气 接单根气 接单根作业时刻在延迟一个钻井液上返时间和管路延迟时间后检测到的一个假异常。后效气 在钻开上部油气层后工程进行起下钻作业，由于钻井液在井筒中的静止时间较长和钻具的抽汲作用，使地层中的油气在压差的作用下，不断地往钻井液中渗透。下钻到底钻井液循环后，会出现后效气异常。,扩散气 在富含气的地层中，地层流体的浓度高于钻井液成分的浓度时，将产生扩散气。漫长,再循环气 产生再循环气的原因其一是钻井液中所携带的天然气不可能经过脱气器而全部脱出，一般情况下现用的脱气器的脱气效率只有3070。其二循环的钻井液只有一小部分流经脱气器，大部分流入钻井液池内。当这种脱气不完全的钻井液再次入井后，将会出现假异常。,再循环气的特征 时间上比首次出现气显示晚一个钻井液循环周期。曲线的峰型较宽。幅值平缓。烃组分以重烃为主，烃组分结构呈反顺序排列。,在录井过程中，气体录井资料受到来自地层因素的影响、来自钻井技术条件的影响和录井技术自身条件的影响。,1、储集层特性及地层油气性质的影响,气体录井是直接分析钻井液中油气含量的一种录井方法。在钻井过程中，钻井液中的油气主要来自被钻碎的岩石中的油气和被钻穿油气层中的油气经过渗滤和扩散作用而进入钻井液的油气。当油气层的厚度越大、地层孔隙度和渗透率越大、地层压力越大，则在钻穿油气层时，进入钻井液中的油气含量多，气体录井异常显示值高。,对于储层渗透性的影响可分为两种情况：其一是当钻井液柱压力大于地层压力时，钻井液发生超前渗滤。由于钻井液滤液的冲洗作用，向地层深处挤跑了一部分油气，使进入钻井液的油气含量减少气体录井异常显示值降低。其二是当钻井液柱压力小于地层压力时，储集层的渗透滤越高，进入钻井液中的油气含量越多，气体录井异常显示值越高。,四、气测录井资料的影响因素,2、钻井技术条件的影响,钻头直径的影响 进入钻井液中的油气，其中一部分是来自被钻碎的岩屑中，由于钻头直径的不同，破碎岩石的体积和速度不同，单位时间破碎岩石体积与钻头直径成正比。因此，当其它条件一定时，钻头直径越大，破碎岩石体积越多，进入钻井液中的油气含量越多，气体录井异常显示值越高。,钻井速度的影响 在相同的地质条件下，钻速越大，单位时间破碎岩石体积越大，进入钻井液中的油气含量越多。同时当钻速越大时，使单位时间破碎岩石的表面增大，因在较短的时间内，钻井液未能在刚钻开的井壁表面上全部生成泥饼，所以钻速的增加，钻井液渗滤的速度也在增加，在一定程度上影响了进入钻井液中的油气的含量，呈现出在较低钻时的录井井段，气测录井异常显示值不是很高的情况。,钻井液排量的影响 气体录井异常显示值的高低与钻井液排量有着密切关系，钻井液排量越大，钻井液在井底停留的时间越短，通过扩散和渗滤方式进入钻井液中的油气含量相对减少，气体录井异常显示值降低。,钻井液密度的影响 在相同的地质条件下，钻井液密度增大，气体录井异常显示相应降低。若钻井液密度较小，钻井液柱压力低于地层压力，在压差的作用下，地层中的油气易进入到钻井液中，使气测录井异常显示值增高。同时由于钻井液柱压力的降低，地层上部已钻穿的油气层中的油气，可能会因泥饼的剥落而进入钻井液中，会产生后效影响。,钻井液粘度的影响 钻井液粘度大，降低了气体录井的脱气效率，使气体录井异常显示值较低。但由于油气长时间保留在钻井液中，气体录井的基值会有不同程度的增加。钻井液粘度大，油气的上窜现象不明显。,起下钻的影响 当钻开油气层后，钻井工程进行起下钻作业时，由于钻井液在井内静止时间较长，油气层中的油气受地层压力的影响，同时起钻过程的抽汲作用，使地层中的油气不断地进入钻井液中。下钻到底后，当对应地层的钻井液返至井口时，气体录井会出现假异常。,接单根的影响 接单根时在高压管线和方钻杆内充满了空气，开泵后由于压力的改变，空气段会急剧地从钻井液中分离出来，分离过程在井底的油气层段较为强烈，带出了地层中的烃类气体，形成气体录井假异常。同时在接单根的过程中，由于钻具的上提与下放，也存在抽汲作用的影响。以上两种情况共同形成接单根的影响。,钻井液处理剂的影响 在目前的钻井过程中，钻井液中要根据不同的钻井施工需求，加入一定数量的钻井液处理剂。一般情况下，钻井液处理剂对气体录井均会产生不同程度的影响。,四、气测录井资料的影响因素,综合分析影响气体录井资料的主要因素，对分清资料真伪是十分重要的。,3、录井技术自身条件的影响不同型号的气体分析仪受分析速度和分析质量的影响相同型号的气体分析仪受操作条件和操作手段的影响,四、气测录井资料的影响因素,气相色谱分析,第二部分,色谱分析理论,气相色谱分析仪,我国的气测录井技术起步于50年代，当时的检测方法是通过一对灵敏臂上加上不同的直流电压（0.651.1V），对样品气中C1和C2+进行检测，这样的测量只能检知气样的轻重，而不能获知气样中的组分结构，因而无法通过气测资料来评价油气层。,我国气测录井仪发展历程,第二部分气相色谱分析,序,60年代开始采用色谱分析技术，也就是色谱阶段，从而使得气测录井资料在地质解释评价中有了较大的用途，这个阶段通过解释人员的研究开发了至今一直沿用的三角形图版、皮克斯勒图版及3h图版等气测解释方法，色谱技术对气测录井仪的发展起到了极大的推动作用，但是由于当时的自动控制水平较低，仪器的分析控制是靠人工控制的，既不准确而且效率低下，因而无法形成连续的曲线，对油气评价有极大的影响，分析仪组分包括C1、C2、C3、iC4、nC4。,第二部分气相色谱分析,序,第二部分气相色谱分析,序,70年代，我国石油部组成了有关专家对色谱仪的自动控制进行了攻关，实现了色谱分析仪的自动连续分析和反吹功能，组分分析周期为4min一个周期。,80年代是我国气测录井技术飞速发展的阶段，开发研究了双柱双流程、单柱双流程等先进色谱仪，色谱分析速度大大提高，从原来的周期为4min缩短到2min。当引进国外综合录井仪后，为我国色谱分析技术的提高起到了极大的推动作用。,第二部分气相色谱分析,序,九十年代中期，以加拿大DATALOG公司为首率先推出了“快速色谱分析仪”，到九十年代末我国已成功开发了分析周期为30 45 秒的快速色谱分析仪。由于快速分析技术的出现，可以取得更加丰富的地层油气信息，极大地提高了地层分辨能力，在石油勘探开发中具有广阔的应用前景。,第二部分气相色谱分析,一、色谱分析理论,色谱法是俄国植物学家茨维特在1906年首先提出的。他把植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有碳酸钙玻吸附剂的竖直的璃管内，再加入纯石油醚，任其自由流下，结果发现在玻璃管内不同颜色的色谱带（即溶液中不同的色素分离）。当时将这种方法称作色谱，而这根玻璃管称为色谱柱。随着科学技术的发展，这种分离方法不但可分离有色物质，还可以分离无色物质。此后人们将这种方法称作色谱法。而将色谱技术应用于分析化学领域，就称其为色谱分析法。,什么是色谱分析法,色谱法的实质是利用不同物质在不同两相中具有不同的分配系数（或溶解度），当两相作相对运动时，这些物质在两相中的分配反复进行多次，这样使得那些分配系数只有微小差异的组分产生较大的分离效果，从而使不同组分得到完全分离。,第二部分气相色谱分析,名词 解 释,流动相、固定相在应用色谱分离混合物时可流动的气体或液体称为流动相，将不流动的固体或液体称为固定相。吸附色谱利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的差别，达到分离组分的目的。分配色谱利用不同组分在气、液两相中的分配系数不同，达到分离组分的目的。气相色谱法采用气体作为流动相的色谱分析法。,第二部分气相色谱分析,气相色谱分析流程,样品气,载气,色谱柱,鉴定器,记录器,由一定压力和流速的载气，携带样品气进入色谱柱，经色谱分离将样品分离成不同组分，以先后顺序进入鉴定器，经鉴定器所产生的电讯号至记录器，记录数据与曲线。,第二部分气相色谱分析,色谱分析原理,气测录井所讲的色谱法以气体作为流动相的气相色谱分析方法。气相色谱分析法又可分为气液色谱分析法和气固色谱分析法。,一、气液色谱分析法分析原理 气液色谱分析法以液体作为固定相，当样品气随载气进入装有固定液的色谱柱时，混合气体中的各组分均可溶解在固定液中，由于各组分的溶解度不同，当载气不断通过色谱柱时，组分就随着载气向前移动，在移动过程中，经过多次溶解与挥发，溶解度较小的组分向前移动的速度较快，而溶解度较大的组分向前移动的速度较慢，各组分将依溶解度的大小依次分开，从而达到了分离组分的目的。,二.气固色谱分析法的分析原理 气固色谱分析法以固体作为固定相，当样品气随载气通过装有固定相的色谱柱时，样品气中的各组分均可能被吸附。由于吸附剂对各组分的吸附能力不同，当载气不断地通过色谱柱时，组分随载气向前移动，在移动过程中，经多次连续不断地吸附与解吸，吸附能力弱的组分，随着载气向前移动的速度快；而吸附能力强的组分，随载气向前移动的速度慢。各组分将依吸附能力的大小依次分开，从而达到分离的目的。,气相色谱分析法,第二部分气相色谱分析,色谱分离过程,第二部分气相色谱分析,基线 基线是只有纯载气通过色谱柱和鉴定器时的记录曲线，通常为一条直线即电信号为零毫伏时的记录曲线。色谱峰 组分从色谱柱馏出进入鉴定器后，鉴定器的响应信号随时间变化所产生的峰形曲线称为色谱峰。,峰高 色谱峰最高点与基线之间的垂直距离称为峰高。峰宽、半峰宽 在色谱峰两侧曲线的拐点作切线与基线相交于两点之间的线段叫峰宽；半峰高处色谱峰的宽度叫作半峰宽。,峰面积 色谱峰与峰宽所包围的面积。,保留时间 从进样开始到某一组分出峰顶点时所需要的时间，称为该组分的保留时间。死 时 间 表示色谱柱中既不被吸附又不被溶解的物质（惰性物质）在色谱柱中出现浓度极大值得时间。,第二部分气相色谱分析,第二部分气相色谱分析,二、气相色谱分析仪,脱气,分析,鉴 定,记 录,气相色谱分析的重要环节,样品气出口,空气入口,钻井液出口,挡圈,搅拌棒,第二部分气相色谱分析,电动脱气的工作原理 当钻井液流经脱气器时，搅拌棒(器)在电动机的带动下，对脱气室内钻井液进行快速旋转搅拌，由于离心作用和脱气室的限制，钻井液呈旋涡状并沿桶壁快速上升，当遇到挡圈时钻井液被破碎成细滴状，此时钻井液面积急速增大，钻井液所携带的天然气大量析出，完成脱气过程。,脱气,脱气器应安装在靠近循环钻井液出口的导槽内，吃水高度应严格按照脱气器使用说明书要求控制。,仪器,第二部分气相色谱分析,热真空蒸馏脱气器,随钻录井过程中所使用的电动脱气器，受脱气效率的限制，只能脱出部分游离气和吸附气，而对溶解气却不易脱出，因此目前的随钻脱气为一种不彻底脱气，所以有必要使用热真空蒸馏脱气器对钻井液样品进行全脱气分析以弥补随钻电动脱气器的不足。,抽真空 准备好饱和浓度的盐水，分别将面板上的凡尔置于a 位置，置于a 位置，置于b 位置，启动真空泵，当压力达到0.095-0.1 MPa时，将置于a位置，关闭真空泵电源。,脱气 首先将面板凡尔置于b 位置，取一定量钻井液样品导入球形瓶，然后将置于a 位置关闭。加热搅拌钻井液，这时真空表压力指示会逐渐上升，钻井液中的气体不断脱出，当球形瓶中的钻井液沸腾后，关闭加热搅拌电源。,取样分析 将置于b 位置，这时盐水瓶中的盐水通过管线进入水位计，气体指示管中上部便是所脱出的气体。用注射器将气体指示管中的气体抽出进行分析。,清洗设备和管线 清洗设备前，先将指示管剩余气体放掉，然后将指示管顶部插上针头使盐水流回盐水瓶中。在清洗管线时，先将钻井液导入管插入清水瓶中，然后将面扳上的凡尔置于b 位置进行清洗，直到管路中出孔见到清水后再将管线抽出水面放空，这时真空表指示为零，全脱过程结束。,第二部分气相色谱分析,分析鉴定记录,气相色谱仪一般是由气路系统、进样系统、色谱柱、鉴定器、温控系统、信号放大系统、记录系统等七部分组成。,气路系统 气路系统一般由氢气发生器、空气压缩机、减压阀、气体流量调节稳压阀、稳流阀、气路分配控制系统、连接气路管线等组成，是载气和样品气体的通路。所用的载气由氢气发生器、空气压缩机提供。,进样系统 进样系统由进样阀、样品泵、多孔阀、定量管等组成。,色谱柱 色谱柱是气相色谱仪的核心部件，由固定液和固定相两部分组成，是用来分离不同组分的。,仪器,第二部分气相色谱分析,鉴定器 目前使用最多的是热导池鉴定器、氢焰离子化鉴定器和燃烧式鉴定器3种。鉴定器的作用是将色谱柱分离出的各组分转变成电信号，供下一级放大。,鉴定器的性能指标由灵敏度和敏感度来衡量,灵敏度 一定量的组分通过鉴定器时，输出信号的大小称之为鉴定器对这一组分的灵敏度，也叫做应答值或响应值。,敏感度 使鉴定器产生恰好能鉴别的信号，也就是说产生的信号恰好等于基线波动2 倍时，单位体积或单位时间内进入鉴定器的最小物质量。,热导池鉴定器主要是利用不同气体其导热能力的不同来检测其浓度，相同气体其浓度不同热导能力不同。另外温度的不同，其导热能力也不相同。工作原理是：在电桥中加上固定电压测量臂道过样品气，由于气体的浓度不同所带走的热量不同，从而导致热敏电阻阻值变化电桥产生不平衡，因而通过检测电桥的桥流通过桥流变化值转化成浓度值即可。,TCD的优点：可测量到100%的气体浓度。可以检测非烃。检测器寿命长，成本低而且可靠性高 TCD的缺点：气体浓度低于1%时灵敏度低。零线漂移大。其它气体可能导致相同的响应。,热导检测器又称热导池鉴定器，是在一不锈钢块体上钻出四个细长的孔作为池体，在每个池体中都固定有一根长短、粗细、阻值相同的钨丝热敏电阻，四个池体对对相同，其中一对通载气，称为测量臂，一对通空气，成为参考臂。将四个钨丝热敏电阻接成惠斯登（wheatstone）电桥，用于进行气体浓度的检测。,热导池结构,热导池桥路,TCD鉴定器可检测H2、CO2等非烃气体。,第二部分气相色谱分析,氢焰离子化鉴定器是利用有机物在氢气空气火焰中燃烧，发生离子化反应，在加一定电压的两极间形成离子流，通过测量离子流的强度，即可对该组分进行检测。离子室是鉴定器的核心部分，一般是由不锈钢制作而成，主要包括气体入口、火焰喷嘴、极化电极和收集极等,当样品组分从色谱柱馏出后，由载气(氢气)携带进入鉴定器从喷嘴喷出，在离子室氢火焰高温作用下，样品组分被电离形成正离子和电子，在直流电场作用下，正离子和电子各向其相反极性的电极移动，从而产生微电流信号。,第二部分气相色谱分析,FID鉴定器可检测C1、C2、C3、iC4、nC4、iC5、nC5等烃类气体。,离子化过程CH4CH3-1+H+CH3-CH3+e-C2H62CH3-2CH3+2e-,FID的优点：气体浓度响应的线性好而且稳定。具有极高的灵敏度以及较大的检知范围从百万分之一到100%。FID的缺点：高压H2的存在对传感器及工程环境存在潜在的危险。造价较高。不能检测非烃。气体样品中的杂质容易导致基线漂移，需要不断地调整基线。,第二部分气相色谱分析,红外线鉴定器是基于不同气体对红外线有选择吸收这一原理而制成的。吸收关系遵循朗伯比尔定律。红外光源发出的红外线强度为I0，它通过一个长度为I的气室后，能量变为I1。如果气室中没有吸收红外线能量的气体时，可以为：I0 I1，如果气室中有吸收红外线能量的气体，这时I1满足下式：I0 I1e-kcl。其中：c被测气体的浓度。k气体的红外线吸收系数，当气体的种类一定时，k就为一定值。l气室的长度，当l一定时，I1的大小仅与气体浓度有关，所测量得到I1的变化即为被测气体浓度的变化。,光源,滤光片,气室,检测器,原理,红外线鉴定器,第二部分气相色谱分析,红外线鉴定器 IFR,红外线鉴定器可检测CO2、CO、CH4 等。,第二部分气相色谱分析,利用铂丝的热敏性，在反应燃烧池中，通过催化剂的作用使烃类气体燃烧，从而产生热量，导致铂丝电阻发生变化，其变化引起连接铂丝的惠丝登电桥的失去平衡，检测电桥的电流，从而检测烃类气体的浓度。,第二部分气相色谱分析,第三部分 资料解释评价方法,资料解释评价方法,气测录井资料油气水层显示特征,气测录井资料油气水层解释评价方法,气测录井资料在石油勘探中的作用,及时发现油气层；,评价油气层；,为防井涌井喷等灾难性事故提供监测、预报。,资料解释评价方法,气测录井资料油气水层显示特征,气测录井资料油气水层解释评价方法,工业油气流标准,解释符合率统计标准,1 油层：经测试产油，产量达到工业油流标准，含水率小于20%（重量百分比）2气层：经测试产气，产量达到工业气流标准，含水率小于20%（为1000方气折 合1000Kg油后的重量百分比）3油水同层：经测试油水同出，产油量达到工业油流标准，含水率20%-95%之间4气水同层：经测试产气量达到工业气流标准，含水率20%-95%之间,5差油层：经测试产油量低于工业油流标准，高于干层产油量，含水率小于20%6差气层：经测试产气量低于工业气流标准，高于干层产气量，含水率小于20%7水层：经测试产水量高于干层产水量标准，油气产量均低于干层产油、产气标 准，或产油气量虽达到工业油气流标准，但含水率大于90%8干层：经测试产油气水量均低于或等于产液量标准,一、气测录井资料油气水层显示特征,气测录井三项资料：原始录井资料、全脱分析资料、后效录井资料，主要有全烃、烃组分（C1C5）、非烃（H2、CO2)。,油层 全烃含量较高，峰宽且较平缓，幅度比值较大，烃组分齐全，重烃含量较高，钻时低，后效反应明显。,气层 全烃含量高，曲线呈尖峰状，幅度比值较大，烃组分不全，C1的相对含量一般在95以上，钻时低，后效反应明显。,水层 不含溶解气的纯水层气测无异常，含有溶解气的水层一般全烃值较低，组分不全，主要为C1，非烃组份较高，无后效反应或反应不明显。,资料解释评价方法,气测录井资料油气水层显示特征,气测录井资料油气水层解释评价方法,二、气测录井资料油气层解释评价方法,一）气测录井资料油气层解释评价发展史,1、手工绘制油气层解释评价图版阶段,2、半自动绘制油气层解释评价图版阶段,3、计算机处理油气层解释评价图版阶段,4、油气层解释评价系统阶段,简述,二）气测录井资料油气层解释评价方法,流程图,将读取的数据调入解释图版，进行图版解释评价。,读取原始录井曲线图，选地层信息数据。,划分不具备储集层条件而有异常的井段。,根据全烃曲线、烃组分分析，划分出储集层的异常井段。,根据钻时曲线划分出具有渗透性地层的厚度。,将全烃曲线形态解释评价结果和图版解释评价结果及纵向连续曲线解释评价结果相结合，进行综合解释评价。,应用全烃曲线形态，进行解释评价。,应用纵向连续曲线解释评价油气层。,（一）全烃曲线形态特征分析技术,在气测录井过程中，全烃曲线是唯一连续测量的一项重要参数，全烃曲线幅度的高低、形态变化，均富含储层信息（油气水信息、地层压力信息等）。全烃曲线形态特征分析技术解释评价油气层，就是应用这些直观的信息对储层流体性质进行判别。在钻开地层时，储集层中的油气一般是以游离、溶解、吸附三种状态存在于钻井液中。如果储层物性好，含油饱和度高，储层中的油气与钻井液混合返至井口时，气测录井就会呈现出较好的油、气显示异常。所以，建立全烃曲线形态特征与油气水的关系，其意义重大。,二）气测录井资料油气层解释评价方法,全烃曲线形态特征分析技术,基本原理 对于储层而言，其孔隙间被流体所充填，在同一储层中，可以认为孔隙间非油即水。由于全烃曲线的连续性，当地层被钻开后，流体的特性通过全烃曲线的形态特征表现出来。所以，全烃曲线形态特征反映地层信息。,二）气测录井资料油气层解释评价方法,全烃曲线形态特征分析技术,全烃曲线形态呈“箱状”进入储层后，全烃曲线形态呈上升速度快，上升幅度较大，到达最大值后出现一段较平直段，后下降到一值上，峰形跨度较大，峰形饱满，形如一“箱体”，如图所示。呈现“箱状”形态特征的层段，全烃曲线的异常显示厚度基本上与储层度相等；钻进该井段时，钻时较快（普遍为几分钟1m或更小）。烃组分含量中主要以C1为主，重烃含量齐全，有时呈C3的含量高于2的含量趋势。呈现这种形态时，多解释为气层和油层。,二）气测录井资料油气层解释评价方法,全烃曲线形态特征分析技术,全烃曲线形态呈“手指状”进入储层后，全烃曲线形态呈忽高忽低的趋势，但低的部位未能低过原基值，同一层段内出现若干尖形峰，形如“手指状”如图所示。这种形态的地层，钻时普遍较快，钻井过程中有时出现放空现象。钻开储层后，全烃曲线呈现出上升、下降速度快、幅度大的形态。烃组分为高C1，低重烃的趋势。全脱分析常出现分析值低于现场烃组分分析值。一般情况下，将具有该形态特征的地层判断为“气层”。对于裂缝型油藏，一定要根据实际情况进行分析，做出正确的判断。,二）气测录井资料油气层解释评价方法,全烃曲线形态特征分析技术,全烃曲线形态呈“单尖峰状”全烃曲线上升的速度和下降的速度均较快，曲线峰形跨度较小，形成一单尖峰如图所示。烃组分分析以C1为主或重组分含量高低不均。全烃曲线形态特征为“单尖峰状”的有效地层一般较薄，钻时为十几分钟左右，一般将具有该种形态特征的地层解释为“差油层”或“干层”。,二）气测录井资料油气层解释评价方法,全烃曲线形态特征分析技术,全烃曲线形态呈“三角形状”1)钻开储层后，全烃曲线上升的趋势较为缓慢，接近到储层的中、底部时达到最大值，后急速下降到基值上，形如一“正三角形”，如图所示。2)钻开储层后，全烃曲线上升速度较快，在较短的时间内达到最大值，后缓慢下降到某基值上，形如“倒三角形”，如图所示。,全烃曲线形态无论是呈现“正三角形状”或“倒三角形状”的井段，普遍存在钻时较快的特征。在全烃曲线低值时，烃组分主要以C1为主，重烃含量低或没有；而全烃曲线在高值时，烃组分含量明显增加，C1的相对含量在50以上，重烃组分齐全。一般将具有该曲线形态的地层解释为“含油水层”或“油水同层”。如果在全烃曲线高值时，出现一些小的“指状”尖峰，则将该层段解释为“含气水层”或“气水同层”。,二）气测录井资料油气层解释评价方法,二）气测录井资料油气层解释评价方法,（二）解释图版评价技术,在油气层解释评价过程中，对于某个地区来说，在掌握了大量的油气层试油资料的基础上，运用统计学的方法，寻求该地区的油气层的特征，运用不同的算法，对统计数据进行图版交绘，得到油气层解释评价图版。以此做为油气层图版解释评价依据。这种方法就叫做图版解释评价油气层方法。这里介绍的是以往常用的和我们近年来自行开发研制的气测录井资料油气层解释评价方法。,（二）解释图版评价技术,常用方法一,三角形图版解释方法,三角形解释图版是由三角形座标系和三角形内价值区组成。三角形座标实质上是个极座标，极角为60，极边为20单位，构成等边三角形。等边三角形的三个顶点分别为座标系的零点，各轴上刻度为逆时针分别对应C2/C、C3/CnC4/C的值，其中C=C1+C2+C3+nC4C1、C2、C3、nC4分别为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷百分比含量。用实测数据中的C2/C做C3/C的平行线；C3/C做 nC4/C的平行线；nC4/C做C2/C的平行线，构成一个内三角形。通过三角形的大小及形状判断储层中油气的性质。,用三角形座标系与内三角形的 顶点对应相连，其连线交于一点M，此点在三角形解释图版上为价值点，由已探 明多层位的多个价值点M，构成了价值区。以此来判断有无生 产价值。,三角形形状与油气水层的关系,在油气层中含有大量烃类气体，主要成份是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷及氢气、氮气、二氧化碳和硫化氢等非烃气体。当地层被钻开后，油气层中的油气以不同的方式进入到钻井液中。气测录井是测量钻井液中油气含量的一种录井方法。所以，分析研究气测录井资料，成为地质勘探中寻找油气的重要手段之一。,常用方法二,皮克斯勒图版解释方法,分别选用C1/C2、C1/C3、C1/C4、C1/C5四个比值绘制在纵坐标为对数的图上，将其各 点相连，构成皮克斯勒图版。,在解释图版上一般规律可分 为油区、气区和两个非生产区，解释层的比值数据落在哪个区带内，即为那种流体特性。C1/C2小于2或大于45，一般情况下判断为非生产层；C1/C2的值在油层的底部时，而C1/C4的值在气层的顶部，则可能为非生产层；C1/C3与C1/C4的值基本接近或C1/C4小于C1/C3时一般情况下判断为含水层或水层。,（二）解释图版评价技术,常用方法三,地层含气量图版解释方法,所谓地层含气量就是在地层条件下，每钻进单位体积岩石所释放出的气体体积。破碎单位体积岩石气体体积量的变化，反映出岩石相对孔隙度的变化和岩石中含气饱和度的变化。,地层含气量 定义,DingYi,（二）解释图版评价技术,理论依据,地层含气量图版,参数说明,a钻井液含气量：是指钻井液中经校正后气体的真实含量，用G表示。G=X*(d/b)式中：G-钻井液含气量 X-各组分浓度之和 X=C1+C2+C3+C4 d-钻井液蒸馏后所收集的 气样量（即脱气量）ml b-蒸馏时所用钻井液量，一般取250ml。,b地面含气量：指破碎单位体积岩石释放出的气体在地面所测量得到的体积，用C表示。C=0.01*G*（Q*T/（/4）*d2）式中：C-地面含气量 Q-钻井液排量（方/分钟）T-钻时 分钟/米）d-钻头直径（米）G-钻井液含气量,c地层含气量：实际意义上指在地层温度、地层压力条件下，每钻进1米3岩石所得到的烃类气体体积，也可以称之为是地面含气量经气体压缩系数校正后得到的结果。用C表示。C=B*C*100 式中：C-地层含气量 C-地面含气量 B-气体压缩系数 一般经验值取。,常用方法三,（二）解释图版评价技术,地层含气量解释图版,常用方法三,（二）解释图版评价技术,当钻井液含气量在20100时为极高值区域，图版上一般为气区。,当钻井液含气量在2-20时为高值区域，图版上一般为油气过渡带；,当钻井液含气量在00.02时为极低值区域，图版上一般为水区；,当钻井液含气量在0.020.15时为低值区域，图版上一般为水区和油水过渡带；,当钻井液含气量在0.152.0时为中值区域，图版上一般为油区；,相对比值解释图版,方法之四,相对比值图版以C1 为横坐标，以相对比值为纵坐标，形成的解释评 价图版。,华北某地区解释评价图版,（二）解释图版评价技术,轻重烃比值解释图版,方法之五,华北某地区解释评价图版,用轻烃组分与重烃组分的比值来判别地层流体性质是由于油气层中轻烃、重烃组分含量较多，而水层中含轻烃组分多而重烃组分较少。其意义在于区别油、水层。,以C1做为横坐标轻重烃比值为纵坐标形成轻重烃比值图版。,（二）解释图版评价技术,烃气指数图版,方法之六,在油气层解释评价时常有干气与湿气之分，用此来表述烃组分的干、湿度关系。在色谱分析资料的解释方法上，用（C1+C2）与（C3+C4）的比值，表示为烃气干度；用（C2+C3+C4）与C1的比值，表示烃气湿度。而用（C3+C4）与C4的比值，表示表示烃气轻密度；用C4与C3的比值表示气重密度。,新,（二）解释图版评价技术,气体密度解释图版,方法之七,华北某地区解释评价图版,在解释评价油气层过程中，组分气油比与实际气油比基本接近，所以组分气油比的估算值基本能反映实际气油比。,以气体密度为横坐标，组分气油比为纵坐标，构成气体密度解释评价图版。,（二）解释图版评价技术,气体湿度解释图版,方法之八,华北某地区解释评价图版,以湿度比为横坐标，以组分气油比为纵坐标，形成气体湿度解释图版。,（二）解释图版评价技术,轻质烷烃比值法3H图解,方法之九,该方法是在原皮克斯勒烃比值法的基础上，通过测定大量的皮克斯勒法所用的烃比值和其他变量后确定出来的一种解释方法。轻质烷烃比值法图解 简称3H图解。,a.湿度比，用Wh表示 Wh=100*(C2+C3+C4+C5)/(C1+C2+C3+C4+C5)b.烃平衡比，用Bh表示 Bh=(C1+C2)/(C3+C4+C5)c.特征比，用Ch表示 Ch=(C4+C5)/C3,定义,将湿度比、平衡比作在一栏中做图，取对数坐标，另将特征比作在一栏中做图，取线性坐标，