地化录井技术及其参数的地质应用探讨

地化录井技术及其参数的地质应用探讨

代旭姣

大庆钻探地质录井一公司资料采集第一大队

摘要：地球化学录井技术已广泛应用于油气勘探开发，在评价生油岩生烃潜力和储集岩含油性方面具有快速、经济和有效的特点。为了进一步提升地化录井技术应用效果，对岩石热解录井技术、轻烃分析技术、岩石热解气相色谱录井技术进行了探讨，对录井现场地化技术的应用具有借鉴意义。

关键词：地化录井；岩石热解；轻烃分析；岩石热解气相色谱

1前言

地质录井在油田油气资源勘探与开发过程中发挥重要作用，通过收集第一手井筒地质及油气资料，为储层评价提供重要的依据。录井技术经过多年的发展，录井技术不断完善，形成了地质录井、工程录井、地化录井等技术系列，能够获取丰富的油气井资料。地球化学录井技术已广泛应用于油气勘探开发，在评价生油岩生烃潜力和储集岩含油性方面具有快速、经济和有效的特点。因而被国内外众多石油公司所采用，并作为探井必选录井项目。地球化学录井技术简称地化录井，主要包括录井现场应用的岩石热解分析、岩石热解气相色谱分析及轻烃分析技术等。近年来，地化录井技术的快速发展和在生产中已经取得的明显效果，使该项技术逐渐受到录井油气层解释评价人员的青睐。

地化录井发展的起源是岩石热解分析技术，最初仅用于烃源岩热解快速定量评价。法国最先研制出了岩石热解评价仪，我国最早于1978 年开始引进此仪器，用于评价烃源岩的成熟度、有机质类型、有机质丰度等，进行油气资源量评价等。20世纪90 年代初，我国成功地将岩石热解分析仪国产化，并将岩石热解分析技术应用于录井现场，仪器的应用范围也得到拓展。随着技术不断发展，目前地化录井技术发展为岩石热解、岩石热解气相色谱技术、轻烃录井技术等。

2 岩石热解录井技术

2.1 岩石热解技术原理及

岩石热解技术是通过地质录井岩样(岩屑、岩心、井壁取心) ，定量检测岩石中的含烃量。其原理是在特殊的裂解炉中，对分析样品进行程序升温，使样品中的烃类和干酪根在不同温度下挥发和裂解，然后通过载气的吹洗，使样品中挥发和裂解的烃类气体与样品残渣实现定性的物理分离，分离出来的烃类气体由FID(氢焰离子化)检测器进行检测; 样品残渣则先后进入氧化炉、催化炉进行氧化、催化后送入FID检测器进行检测，从而检测岩石样品中的烃类含量，达到评价生油岩和储油岩的目的。

分析流程:①将样品粉碎、称量置于热解坩埚，用加热至90 ℃的氮气吹洗2min，将样品内的轻烃吹入氢焰检测器，测得S0 峰;②样品被自动置于热解炉中，在炉温300 ℃时恒温3 m in，测得样品中的重烃S1峰;③热解炉从300 ℃程序升温到600 ℃，测出S2峰;④热解完毕的样品被转入到氧化炉内，通入空气，在600 ℃温度下恒温5min，把岩样中的残余碳燃烧成二氧化碳，由热导检测器测出S4峰。

岩石热解分析可获得14项参数，其中原始分析参数5个，派生参数9个，各参数意义表述如下:S₀为岩石中吸附的C₁-C₇烃类，在生油岩中表示生成的气态烃的的残余量。S₁为岩石中C₈-C₃₂液态烃量，可作为识别油层和原油性质指标。S₂为岩石中部分重质烃、胶质和沥青质，可作为识别油层和原油性质指标。S₄为岩石样品在600℃下不能裂解的残余有机碳，燃烧成二氧化碳由热导鉴定器测出的值，代表部分胶质和沥青质。T_max为S₂峰最高的裂解峰温度，反映干酪根成熟度。C_ot值为指岩石中总有机碳，是生油岩有机质丰度指标之一。I_h值为每克有机碳裂解产生的毫克热解烃量，用于判别有机质类型。C_p值为能生成油气的有机碳。D值为有效碳占有机碳的百分数，表示有机碳中能生成油气的百分数。P_g为生油岩的产油气潜量，在储集岩中表示含油气丰度，用于识别油气层。GP I、OP I、TP I 分别为气产率、油产率、油气产率指数(或称油质系数)，可用于判别生油岩有机质成熟度或原油性质。

3 岩石热解气相色谱录井技术

岩石热解气相色谱分析也称热解组分分析。该分析方法完全照搬正构烷烃分析方法，分析计算参数也完全与正构烷烃相同，不同点在于进样方式。正构烷烃分析用烃源岩抽提或者原油稀释进样分析得到饱和烃组分，而岩石热解气相色谱分析采用岩屑加热进样。两种分析方法只能分离正构烷烃，不能分离检测原油中占多数的芳烃、环烷烃，也不能定性计算异构烷烃，仅能对C₉-C₃₇ 的正构烷烃及两个异构烷烃(姥鲛烷、植烷)进行归一化计算，实质上分析的是石油中部分石蜡组分。样品的热解气相色谱图形态能充分反映其特性，可表征谱图形态的参数有主峰碳、碳数范围、各个烃组分含量、正构烷烃含量、异构烃含量等。岩石热解气相色谱分析方法在评价烃源岩类型、演化环境、原油的氧化和细菌降解程度方面有技术优势。

4 轻烃录井技术

轻烃是指岩层中的天然气(C₁-C₄)和轻质油馏分范围烃(C₄-C₉)。在地下岩层中，轻烃主要以游离态、溶解态或吸附态存在于石油、吸附水或岩石孔隙中，轻烃是天然气的主要成分，也是原油的重要组成，它的生成、运移、聚集等往往具有许多独特特征。轻烃包含正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、轻质芳烃等，即包含了原油中所有的烃类类别，这部分烃组分最丰富且相对含量高，对其分析可以得到100多个单体烃的相对百分含量，它们对水洗也最为敏感，特别是轻质芳烃可以作为油层含流动水及油层水洗的标志物。气测录井是最常用也最适用的现场录井色谱分析技术，分析参数是以正构烷烃为主的C

₁-C₅ 组分;岩石热解气相色谱分析技术能够检测到C₁₀-C₄₀的正构烷烃组分的含量。由于受取样技术、分析仪器和数据处理复杂性的限制，人们对储集层油气组分中C₆-C₁₂的分析研究很少。

轻烃分析技术的发展，完善了岩石热解气相色谱分析技术。通过轻烃组分分析仪(C₁-C₉ )和油气组分综合评价仪(C₁₀-C₄₀ )的配套使用，可以得到样品C₁-C₄₀完整的热解气相色谱谱图，为录井评价油气层提供强有力的技术手段。

5 结束语

录井新技术的现场应用，推动了勘探开发工作的发展。近年来，地化录井新技术的发展，又拓展了录井技术的应用范围。在录井行业相关人员的共同努力下，地化录井技术将逐渐走上常规的录井技术轨道，并会在勘探录井行业取得更大的成绩，具有广阔的应用前景，在油田勘探开发中发挥更大作用，为油田可持续发展提供技术支撑。

参考文献：

[1]地化录井技术现状与展望[J]. 黄德远.  中国石油和化工标准与质量. 2018(15)

[2]录井技术现状及发展趋势[J]. 李兆群.  石油科技论坛. 2010(06).

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[4] 邬立言，丁莲花，李斌等. 油气储集岩热解快速定性定量评价. 北京:石油工业出版社，2000. 177~185