荧光分析法在油气化探中的应用

第26卷第5期物探与化探Vol 26. No 52002年10月GEOPHYSICAL GEOCHEMICAl EXPlOrationOct.,2002荧光分析法在油气化探中的应用宋继梅,吴杰颖,王凌峰(1.安徽大学化学化工学院,安徽合肥230039;2.中国石油化工集团公司石油勘探开发研究院,安徽合肥230022)摘要:荧光光谱法是分析芳烃的灵敏、快速、髙效旳方法,通过样品的同步荧光光谱和三维荧光光谱特征,可以进行油气属性的判断;区别油气信息和煤信息,区分油气信息和泥浆污染信息,提高钻井预测的准确度。某些情况下,可以用简单、便捷的同步荧光光谱取代三维荧光光谱分析,达到事半功倍的效果。关键词:荧光光谱;油气;化探;有机地球化学中图分类号:P32文献标识码:A文章编号:1000-8918(2002)05-0347-03多环芳烃化合物在原油和生油岩中普遍存在,550m。使用截止滤光片消除散射光干扰。含量从15%~32%不等,较之烷烃复杂而稳定,在油气地球化学勘探中占有举足轻重的地位。油气2结果与讨论化探样品的常规分析法大多用于烷烃分析,用于芳2.Ⅰ芳烃标准物质的荧光光谱烃的很少,对芳烃的研究远远不及烷烃。荧光光谱选定激发波长和发射波长之差值Δλ=10nm,和紫外光谱是化探中常用的芳烃分析法2,由于芳处理过的乙醇作溶剂,室温下对芳烃标准物质进行烃的荧光特性和石油样品的复杂性,荧光光谱分析固定波长同步荧光光谱测定。280nm为苯系物(具有明显的优势。荧光分析法快捷、灵敏、方便、检环)峰,300~320m为萘系物(二环)峰,340~380测限低不仅能够分析石油、天然气,而且也能够分m为三环峰(340mm为菲、360m为、380m为析岩屑(芯)、水体、土壤中的芳烃。笔者对油气及蒽),410m为芘峰,480mm为丁省及五环系列的其相关样品的鼓光光谱进行了较深入广泛地研究,特征峰。在激发波长200-350m发射波长30以期荧光分析法在油气勘探领域得到更好的运用500nm范围内,三维全扫描荧光光谱图中,激发波长/发射波长等于230/342及275/344附近为二环1样品处理和实验方法及其同系物的荧光光谱峰,(252~272)/(350所有样品均来自中国石油化工集团公司化探中424)附近为三环及其同系物的荧光光谱峰,265/322心,芳烃标准物质购于中国国家标准物质中心。土附近为单环及其同系物的荧光光谱峰。壤样品用石油醚冷溶萃取、油气样品用石油醚溶解2·2应用实例(可以加入少量助溶剂)、芳烃标准均用无水乙醇配荧光分析法用于寻找石油由来已久。用紫外灯置。所用溶剂必须进行脱芳烃处理,并且经检验符照射钻井岩屑(芯),根据岩屑(芯)发出的荧光颜色合测定要求。由于存在荧光淬灭现象,测定时溶和荧光强度通过对比的方法判断其含油气性,是岩液浓度要控制在荧光测定的线性范围内。屑荧光录井最简便、直观、有效的方法。随着科学技各类样品的提取液用美国PE公司生产的LS5术的迅猛发展,仪器分析逐渐取代化学分析,极大地和IS50B荧光光谱仪进行分析,采用相对荧光强提高工作效率降低劳动强度。油气化探中,荧光光度,扫描速度为450mm/min,激发和发射狭缝都是5谱分析法得到了长足的发展。传统的测试方法是mn扫描范围同步荧光光谱为250~510m;三维固定激发波长读取不同发射波长的荧光强度,据荧光光谱的激发波长200-350mm、发射波长300它们与油气之间的关系,应用不同发射波长的荧光收稿日期:2001-11-06基金项目:安徽省教委自然科学基金2002KJ011项目资助中国煤化工CNMHG34物探与化探26卷强度预测油气藏。由于油气样品的复杂性,应用效意,砂岩和油气层密切相关,荧光强度与油气层密切果一般。在此基础上,同步荧光光谱和三维全扫描相关。图中,实线代表激发波长为300m的荧光强荧光光谱应运而生取得良好的应用效果度,虚线代表激发波长为330mm的荧光强度,2条2.2.1井中化探曲线基本同步,荧光强度高的层段恰恰与油气层相荧光分析法可用于井中化探判识油气层。图1吻合,荧光强度低的层段,无油气显示。由此不难推为新疆某井钻井岩屑的荧光强度随钻井深度变化示断,在井中化探中根据样品荧光强度的大小,可以预月性井荧光强度测判断油气层。2.2.2地表化探--我们曾对新疆的雅克拉和轮台地区进行大面积的地表化探,以1km×1km网度取样2714个,实施酸解烃、物上气、荧光光谱等项目分析。笔者选择雅克拉已知区进行研究,以300mm与340mm同步荧光光谱峰的荧光强度比值为指标,根据荧光光谱的特征及相关地质资料,取2.7为异常下限圈定了化探异常(图2a),已知油气井均落在异常范围之内。图1井中油气化探异常模式示意a雅克拉地区油气化探异常[1[o]3区4[区图2同步荧光光谱技术在地表化探中的应用图2b为松辽盆地南部后五家户气田的地表土壤样比值推断,该原油属重质油。所以,根据油气样品的品的同步荧光光谱340mm指标的等值线图,已见三维荧光光谱特征能够判识油气属性,通过钻井岩油气井全部位于荧光强度高值处,而空井均在等值屑的荧光光谱分析也能推测井中油气属性线的低值处,并且异常区域与油田范围基本吻合因此,根据化探异常可以预测下伏地层的含油气性为石油钻探缩小和确定靶区提供依据。2.2.3判断、预测油气属性569.5通过对我国主要含油气盆地的几十处原油的三维荧光光谱分析,发现石油与天然气都存在共性峰257,2而不同属性的油气又存在不同的特征峰(表1)。随表1各种油气的三维荧光光谱特征特征峰(A/A)268/32228436256/360228/34255.2油气属性气凝析气凝析油、轻质油中质、重质油共性峰图3陕北某原油的三维荧光光谱及其等值线Ex为激发波长,Em为发射波长2.2.4识别油气地球化学录井中的干扰着由气到油、轻质油到重质油的变化,特征峰的发射在钻井过程中,为了防止井下事故的发生,提高波长由短波长向长波长方向移动。图3是陕北某油钻井速度,增强钻具的润滑度,常常在钻井液中加入井典型重质油的三维荧光光谱,无论从立体图还是成品油、原油,或在泥浆中混入大量的磺化沥青。这等值线图均可看出,256/360处有强的荧光光谱峰,给常规的地质中国煤化工到是气测异反映中、重质油特征由特征峰与共性峰的荧光强度常无法判断荧CNMHG,在气测录5期宋继梅等:荧光分析法在油气化探中的应用349井、井中化探录井中,煤层常常是全井段荧光强度最气层顶、底板;分析地表土壤,能够判断下伏地层的高显示层,同时煤系地层的后效作用会抬高下伏地含油气性,为石油布钻缩小或确定靶区提供依据。层的荧光强度,难以准确划分油气层位。采用三维4.常规荧光分析适用于大面积地表化探,目的荧光光谱分析能够解决上述问题。通过对样品的三在于圈定化探异常或用于井中化探的油气层预测维荧光光谱及其等值线图分析,分别找出煤、磺化沥其特点是快速、方便。为了预防偏差,可以选取若干青和油气的指纹特征,进而加以识别样品进行荧光光谱扫描,或以同步荧光光谱分析取煤层样品的三维荧光光谱图往往出现252/而代之。三维荧光光谱可以全方位观测样品的荧光378、252402、2521425等一系列特征峰,通常油气性质,有助于结构分析,通过等值线图找出样品指纹样品均没有这些峰;磺化沥青的加入往往会在激发特征,提高判识的准确性,但其费用较高、时间较长,波长4l0mm和438mm处岀现一系列相同发射波长通常适用于典型样品及钻井岩屑的分析。同步荧光的荧光光谱峰,样品的主峰常常被干扰峰掩盖卬。光谱分析具有光谱简单、谱带窄、重叠少、散射光干对于加入的原油或成品油,通过对比分析,可以视其扰小、操作方便等优点,既能用于大量样品的分析为背景而消除。选择恰当的Δλ,也能起到三维荧光光谱的功效。3几点认识1.多环芳烃大多数为非极性化合物,在水中溶参考文献解度很小,一般在μg/L~mg/L范围内,但在有机1]王启军陈建渝石油地球化学M北京石油化学工业出版溶剂中具有较大的溶解度,因此,可用有机溶剂萃取社,198水体、土壤中的芳烃。实验室中常用溶剂为环己烷[2]刘崇禧,赵克斌油气化探发展中的若干问题[A].油气化探文集[C],北京:地质出版社,1995正己烷、辛烷及石油醚,环己烷的萃取率明显高于石[3]陈国珍黄贤智,许金钩,等.荧光分析法(第二版)[M,北京:油醚,但是生产实践中多用石油醚作溶剂。科学出版社,19902.荧光光谱法是分析芳烃的灵敏、快速、高效4]杨天红秦中会,于连香偏振同步荧光法测定土壤中的芳的方法,可以半定量或相对定量地测定样品中芳烃烃[J].物探与化探,1997,21(5)的含量。通过样品的三维荧光光谱特征,可以进行51宋继梅,程桂伍大俊原油样品芳烃同步荧光光谱测定技术J].石油勘探与开发,1998,25(4)油气属性的判断,预测油砂、生油岩所含油气的属(61宋继梅,唐碧莲原油样品的三维荧光谱特征研究门,光谱性;识别油气信息和煤信息,区分油气信息和泥浆学与光谱分析,2000,20(1)染信息,提高钻井预测的准确度。7]宋继梅,邓平.荧光分析法在综合录井中的应用[J].石油勘探通过钻井岩屑的荧光光谱强弱,能够预测油与开发,2000,27(5)THE APPLICATION OF FLUORESCENCE SPECTRAL ANALYTICAL METHOD TOOIL AND GAS GEOCHEMICAL EXPLORATIONSONG Ji-mei, WU Jie-ying, WANG Ling-feng(1. Anhui University, Hefei 230039, China; 2. Center of Petroleum Geochemistry, CPCC, Hefei 230022, ChinaAbstract: The fluorescence spectral method is a sensitive, rapid and highly efficient technique for analyzing aromatic materials. Withthe help of the synchronous fluorescence spectral and 3D fluorescence spectral characteristics, the attributes of oil and gas can bedged, the information of oil, gas and coal can be recognized, the information of oil and gas can be distinguished from that of mud pollution, and the accuracy of drill hole prediction can be improved. In some cases, the simple, convenient and easy synchronous fluores-cence spectral analysis can be used in place of 3 D fluorescence spectral analysis, so as to attain the aim of "getting twice the result withhalf the efforKey words fluorescence spectrum; oil and gas; geochemical exploration; organic geochemistry作者简介:宋继梅(1963-),女,1990年毕业于安徽大学化学系,获硕士学位。现H中国煤化工授,发表论文近20篇。CNMHG