CN100460858C - 钻井液中含油气在线光谱测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测定钻井液中油气的种类和浓度的方法，尤其涉及一种测定钻井液中油气的种类和浓度的在线光谱法。本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井液中含油气在线光谱测定方法，包括将连接光源和光谱仪的探头接近标样，得出标样中各成分的光谱以及各成分的浓度-光强校正曲线；将探头接近钻井液，得出钻井液的光谱以及光强；确定各成分的浓度和含量。本发明使得检测装置可以直接置于钻井液返出通道或其附近，测定钻井液中的油气种类和含量，其优点在于：样品不需要预处理，由此可在线测定，缩短分析周期，提高数据精度；样品可为气体、液体、乳浊液、悬浮液或气溶胶；可直接进行油、气含量测定；可实现非接触、非破坏性测定。

Description

钻井液中含油气在线光谱测定方法

技术领域

本发明涉及一种测定钻井液中油气的种类和浓度的方法，尤其涉及一种测定钻井液中油气的种类和浓度的在线光谱法。

背景技术

目前石油钻井过程中的录井方法包括测定钻井液中含气(即挥发性烃)的种类和浓度、测定钻井液中含油的种类和浓度、根据油气含量绘制录井图以及根据录井图判断油气层。

现有技术中的一种录井方法为色谱法，通过色谱法测定钻井液中含气浓度，然后再通过所测定的含气浓度推算含油浓度。这种方法在实现过程中需要将钻井液所含的可挥发性组份分离出来，再传输到色谱分析仪中进行检测。

现有技术中的另一种录井方法为荧光录井法，通过荧光法测定钻井液中油含量，再通过所测定的含油浓度推算含气浓度。如CN1172257A《一种岩屑荧光录井方法》，该方法通过采用有机溶剂萃取随钻井液的返出岩屑中所含的油，而CN1399127A《钻井液定量荧光录井方法》则通过用有机溶剂直接萃取钻井液中所含油，再用荧光光谱分析仪器对萃取液进行定量分析，从而测定岩屑或钻井液中含油量。

上述方法的共同缺点在于：

1.上述方法都需要工作人员选取不同采样点样品处理后进行测定。工作人员的经验与工作态度直接影响了所取样品的质量，从而影响油气层的判断结果。因此这种方法人为因素太强，不利于客观及准确地判断油气层。

2.上述方法都需要对样品进行预处理，将可测组分分离出来，再传输到分析仪进行检测，这样导致分析周期长、测量效率低以及测量精度差。

3.随着钻井技术、工艺的改进，钻进速度越来越快，返出的岩屑粒度越来越小，大部分直径1mm以下，由此导致岩屑样品捞取困难，尤其是储层岩屑，几乎无法挑出。如采用空气或空气泡沫钻井，不但岩屑捞取困难，在线色谱法也存在气体组份分离困难的问题，因此，上述录井方法均存在无法得到分析样品的困难。

4.上述方法采集的光信号为透射光信号，因此其无法直接测量形态为不透明乳浊液的钻井液。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井液中含油气在线光谱测定方法，包括：

将连接光源和光谱仪的探头接近标样，所述光源通过所述探头照射到标样，所述光谱仪记录来自标样的反射光信号并将其传送至数据处理系统，所述数据处理系统采用化学计量学方法对信号进行解析，得出标样中各成分的光谱以及各成分的浓度-光强校正曲线；

将探头接近钻井液，得出钻井液的光谱以及光强；

在数据处理系统中，将所述钻井液的光谱比对所述标样中各成分的光谱，确定钻井液中各成分的种类，并根据所述钻井液的光强得到钻井液中各成分的光强，将所述钻井液中各成分的光强比对所述标样中各成分的浓度-光强校正曲线，确定钻井液中各成分的浓度。

在上述的在线光谱测定方法中，所述标样为挥发性烃，所述光谱仪为红外光谱仪。

在上述的在线光谱测定方法中，所述光源采用波长为220nm-380nm的光源，所述标样为油，所述光谱仪为荧光光谱仪。

在上述的在线光谱测定方法中，所述钻井液包括气体、液体、乳浊液、悬浮液以及气溶胶。

本发明使得检测装置可以直接置于钻井液返出通道或其附近，通过接收来自钻井液的反射光信号并对其采用化学计量学方法进行解析而得到钻井液中的油种类和含量，其优点在于：

(1)样品不需要预处理，由此可在线测定，缩短分析周期，提高数据精度。

(2)样品可为气体、液体、乳浊液、悬浮液或气溶胶。

(3)可直接进行油、气含量测定。

(4)可实现非接触、非破坏性测定。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为包含本发明的录井方法的流程图；

图2示出测定钻井液中含气种类及浓度的装置的光路图；

图3为挥发性烃的红外吸收光谱；

图4A为原油二维荧光光谱；

图4B为原油三维荧光光谱。

具体实施方式

请参见图1，图1为包含本发明的录井方法的流程图。如图所示，包含本发明的录井方法为：

1.测定钻井液中挥发性烃的种类及浓度，步骤包括：

(1)红外光谱仪测定挥发性烃标准样11。现请参见图2，图2为测定钻井液中含气种类及浓度的装置。下面我们参照图2详述步骤(1)的具体实现过程：将连接光源21和红外光谱仪23的光纤探头24接近标样11(标样11为已知种类和浓度的挥发性烃)，光源21通过光纤探头24照射到标样26表面，红外光谱仪23记录来自标样的反射光信号，并将其传送至数据处理系统25，数据处理系统25采用化学计量学方法对信号进行解析，得出挥发性烃标样红外吸收光谱12(反映了波长与透过率间的关系，具体请参见图3)以及各种挥发性烃的浓度-光强校正曲线13(由朗伯—比尔定律可知，光的透过率倒数的对数与物质浓度呈线性关系)。

(2)红外光谱仪测定钻井液中挥发性烃14。将探头接近钻井液，得出钻井液的挥发性烃红外吸收光谱17以及钻井液的光强18。步骤(2)的具体实现与步骤(1)类似，遂不在此重复叙述。

(3)在数据处理系统中，将钻井液的挥发性烃红外光谱17比对挥发性烃标样红外吸收光谱12，确定钻井液中的挥发性烃种类15，并根据钻井液的光强18得到钻井液中各种挥发性烃的光强，将其比对标样中各成分的浓度-光强校正曲线13，可确定钻井液中挥发性烃浓度16。

2.测定钻井液中油的种类及浓度，步骤包括：

(1)荧光光谱仪测定油标准样111，用波长为220nm-380nm的光源直接照射钻井液，得出二维或三维的油标样荧光光谱112(反映了波长与荧光值间的关系，具体请参见图4)及各种油的浓度-光强校正曲线113。

(2)荧光光谱仪测定钻井液中油114，得出钻井液的油荧光光谱117以及钻井液的波长为250nm-400nm的荧光强度118。

(3)确定钻井液中油种类115以及浓度116。

步骤2的具体实现与步骤1类似，仅将红外光谱仪23换成荧光光谱仪以及将挥发性烃标准样11换成油标准样，遂不在此赘述。

3.根据挥发性烃以及油的种类及浓度，绘制实时录井图以及判断油气层19。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，并不是对本发明的范围的限制。对于本技术领域的一般人员来说，可以在不脱离本发明的精神的情况下，做出种种变化。因此，本发明所主张的范围应以权利要求书中的权利要求所述的为准。

Claims (3)

1.一种钻井液中含油气在线光谱测定方法，包括：

(1)连接光源和光谱仪的探头接近标样，所述光源通过所述探头照射到标样，所述光谱仪记录来自标样的反射光信号并将其传送至一数据处理系统，所述数据处理系统采用化学计量学方法对信号进行解析，得出标样中各成分的光谱以及各成分的浓度-光强校正曲线；

(2)将探头接近钻井液，依如步骤(1)中相同的步骤得出钻井液的光谱以及光强；

(3)在数据处理系统中，将所述钻井液的光谱比对所述标样中各成分的光谱，确定钻井液中各成分的种类，并根据所述钻井液的光强得到钻井液中各成分的光强，将所述钻井液中各成分的光强比对所述标样中各成分的浓度-光强校正曲线，确定钻井液中各成分的浓度；

其中，所述标样为挥发性烃或油，所述光谱仪为红外光谱仪或荧光光谱仪。

2.如权利要求1所述的在线光谱测定方法，其特征在于，所述光源采用波长为220nm-380nm的光源。

3.如权利要求1或2所述的在线光谱测定方法，其特征在于，所述钻井液包括气体、液体、乳浊液、悬浮液以及气溶胶。

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