CN1211738A - 一种石油荧光光谱录井仪 - Google Patents

Abstract

本发明是一种分析石油钻屑、岩心含油量的录井仪器,由光学和数据处理部分组成,其激发滤光片可通过250～300nm波长光,样品池与光电倍增管间有光栅,激发滤光片前有光导纤维,其另一端连接监测光电倍增管,照射样品的激发光和发射光垂直,发明可准确定量岩样含油量,灵敏度达0.1mg/L,可扫描二维荧光图谱,给出图谱的峰值对应荧光波长和峰值,能消除泥浆添加剂的荧光干扰,适检各类原油,避免了漏掉油气层的可能性。

Description

一种右油荧光光谱录井仪

本发明涉及荧光分析方法，是一种石油勘探开发钻井中分析钻屑、井壁取心岩心含油量及成份的石油荧光光谱录井仪器。

荧光录井技术作为钻井过程中检测分析和发现石油的一种方法已经使用了60多年，这种方法所用的仪器目前多采用一个简单的、波长为365nm带暗箱的紫外汞灯，靠人的肉眼在暗箱内观察样品的荧光颜色和强度，然后与参比标准油分别对比，达到粗略定量的目的。

90年代初期，美国Texaco公司开发了一种定量荧光仪(QFT)，仪器的激发光源为汞灯，在仪器内部采用了254nm光通过的激发滤光片，发射接收端采用了一个320nm光通过的发射接收滤光片，仪器以数字显示的形式输出记录单一波长320nm的荧光数据，比较手工的方法，取得了一定的进步：1．激发光波长集中在对石油荧光较敏感的光谱区；2．可分析紫外光激发下石油发射的肉眼所观察不到的大部分荧光。3．克服了录井地质人员判断的因人而异，增强了描述的准确性。4．可区分石油与矿物的荧光。但是，定量荧光仪(QFT)仍存不足，其一，原油依据其轻重及产地不同，在相同的激发光波长下，产生的荧光谱图有很大不同，QFT的单一波长接收发射光不能很好地反映每一种原油样品的二维荧光全貌，而每一个原油的荧光高峰出峰波长代表该种原油中所含的产生荧光的主要化学成分，从地质意义上讲，它直观地表明所钻地层油质的轻重，客观反映所钻地层的油源，能为地层对比提供一定的依据。所以QFT不能全面客观地反映样品的品质。其二，由于钻井液添加剂对地质荧光录井有荧光干扰问题，QFT在使用时无法扣除背景干扰，只能由人工根据测定相对量的大小，分析判断确定荧光显示是否为真正地层中的荧光显示，测定结果先受人为因素及经验影响较大。其三，QFT的流动池进样法一次性消耗材料太多，浪费较大。

本发明针对上述仪器的缺点，设计了一种石油荧光光谱录井仪，其目的是把激发光集中于对石油荧光最有效的光谱区，采用光谱连续接收，在对中质油、重质油有效检测的同时，避免凝析油、煤成油及其它一些轻质油在荧光录井过程中被漏检，实现自动定量检测，完全排除矿物的荧光和钻井液添加剂的荧光干扰，使仪器适合钻井现场使用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

石油荧光光谱录井仪由光学部分和数据处理部分组成，光学部分包括：光源1、聚光镜2、光栏3、激发滤光片4、样品池5、镯面镜6、狭缝7、光栅8、光电倍增管9，数据处理部分包括放大器12、A/D转换器13和计算机14，激发滤光片4允许通过250～300nm之间特定波长的光，在样品池5与光电倍增管9之间装有光栅8；在光源1与激发滤光片4间装有光导纤维10，光导纤维10另一端连接监测光电倍增管11；照射样品池5的激发光和发射光相互垂直。

本发明还采用如下技术方案：光栅8允许通过200～800nm波长的光进行连续光谱接收，样品池5的石英比色皿17放在样品池托架16中，样品池托架16在相互垂直的方向上有两个孔15，光电倍增管9输出的电信号由放大器12放大后经A/D转换器13输入计算机14处理。

本发明计算机处理依照如下过程：①计算机完成背景图谱扫描并存储；②扫描并记录岩样浸泡液荧光图谱与背景图谱的差谱，若仍含有全部或部分背景荧光图谱特征，需重选背景并测得图谱；③扣除背景荧光图谱，给出岩样含油荧光图谱和分析结果。

本发明的效果如下：

1．可准确定量检测岩样(包括岩心、井壁取心、岩心)中所含原油的量，检测灵敏度可达0.1mg/L。

2．可扫描石油的二维荧光图谱，给出图谱的峰值时对应的荧光波长、峰值大小，在有标准油样时，自动给出未知样品的含油浓度。

3．可消除各种泥浆添加剂(例如磺化沥青、润滑剂、解卡剂等)的荧光干扰，能检测从凝析油，煤成油、轻质油到中质油，重质油的各类原油，避免漏掉油气层的可能性。

4．仪器操作方便，可使钻井现场荧光分析灵敏度提高10～35倍。

本发明附图说明如下：

图1为石油荧光光谱录井仪的结构示意图；

图2为石油荧光光谱录井仪样品池的结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为石油荧光光谱录井仪计算机处理逻辑框图。

以下结合附图详述本发明实施例。

本发明光源1，可以采用汞灯，激发滤光片4选用能通过254nm光波的产品，狭缝7可选用5nm宽，样品池5可选用带保护托架设计的，发射光栅8可选用通过270～500nm波长光，光电倍增管9可根据需要选择个数和性能，放大器12和A/D转换器13可采用市售的产品，数据处理可用PC机或单片机。

本发明另一实施例是：光源1采用氙灯，激发滤光片4采用265nm的滤光片，狭缝选用10nm的；样品池可采用流动注射泵式的自动进料装置(QFT使用)，以做到整个系统密封，发射光栅选用能通过200～800nm光波的光栅。本发明为了避免操作中弄脏和损坏石英比色皿17，样品池5的石英比色皿17放在样品池托架16中，样品池托架16在相互垂直的方向上有两个孔15，供激发光和发射光通过。

本发明计算机处理主要是排除矿物和泥浆添加物的荧光干扰，自动给出岩样含油荧光图谱和分析结果，其过程是：

①将选作背景的样品浸泡液放入仪器中，设定仪器的灵敏度及纵标标尺，选择背景扫描存储功能，仪器自动完成背景图谱扫描及存储。

②按地质录井要求选好岩样(岩屑井壁取芯)，浸泡液放入仪器中，选择仪器的扣除背景功能及扫描起止波长，扫描扣除背景的荧光图谱，仪器自动同时给出石油含油量等。

③将上述过程②中得到的图谱与过程①中得到的图谱进行比较，若不带有过程①中背景图谱的特征，则说明干扰已扣除，所得图谱即为扣除干扰的原油荧光谱图；若所得谱图仍有过程①中干扰图谱的全部或部分特征，则重选距待测井深最近，干扰情况与待测井段最相近的岩样重测背景，然后重复上述过程①～③。

Claims (5)

1．一种石油荧光光谱录井仪，由光学部分和数据处理部分组成，光学部分包括：光源(1)、聚光镜(2)、光栏(3)、激发滤光片(4)、狭缝(7)、样品池(5)、光栅(8)、光电倍增管(9)，数据处理部分包括：放大器(12)、A/D转换器(1 3)和计算机(14)，其特征在于：激发滤光片(4)允许通过250～300nm之间特定波长的光；在样品池(5)与光电倍增管(9)之间装有光栅(8)；在光源(1)与激发滤光片(4)间装有光导纤维(10)，光导纤维(10)另一端连接监测光电倍增管(11)；照射的激发光和样品池(5)的发射光相互垂直。

2．根据权利要求1所述的一种石油荧光光谱录井仪，其特征在于：光栅(4)允许通过200～800nm波长的光进行连续光谱接收。

3．根据权利要求1所述的一种石油荧光光谱录井仪，其特征在于：由光电倍增(9)管输出的电信号由放大器(12)放大后经A/D转换器(13)输入计算机(14)处理。

4．根据权利要求1所述的一种石油荧光光谱录井仪，其特征在于：样品池(5)的石英比色皿(17)放在样品池托架(16)中，样品池托架(16)在相互垂直的方向上有两个孔(15)。

5．根据权利要求1所述的一种石油荧光光谱录井仪，其特征在于：计算机处理依照如下过程：①计算机完成背景图谱扫描并存储；②扫描并记录岩样浸泡液荧光图谱与背景图谱的差谱，若仍含有全部或部分背景荧光图谱特征，需重选背景并测得图谱；③扣除背景荧光图谱，给出岩样含油荧光图谱和分析结果。

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