熒光分析法在油氣化探中的應用

第26卷第5期物探與化探Vol. 26 ,No.52002年10月GEOPHYSICAL & GEOCHEMICAL EXPLORATIONOet. ,2002熒光分析法在油氣化探中的應用宋繼梅',吳杰穎',王凌峰2(1.安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，安徽合肥230039;2. 中國石油化工集團公司石油勘探開(kāi)發(fā)研究院,安徽合肥230022)摘要:熒光光譜法是分析芳烴的靈敏快速高效的方法,通過(guò)樣品的同步熒光光譜和三維熒光光譜特征,可以進(jìn)行油氣屬性的判斷;區別油氣信息和煤信息,區分油氣信息和泥漿污染信息,提高鉆井預測的準確度。某些情況下,可以用簡(jiǎn)單便捷的同步熒光光譜取代三維熒光光譜分析,達到事半功倍的效果。關(guān)鍵詞:熒光光譜;油氣;化探;有機地球化學(xué)中圖分類(lèi)號: P632文獻標識碼: A文章編號: 1000 - 8918(2002 )05 -0347 -03多環(huán)芳烴化合物在原油和生油巖中普遍存在，550 nm。使用截止濾光片消除散射光干擾。含量從15% ~32%不等川,較之烷烴復雜而穩定,2結果與討論在油氣地球化學(xué)勘探中占有舉足輕重的地位。油氣化探樣品的常規分析法大多用于烷烴分析,用于芳2.1芳烴 標準物質(zhì)的熒光光譜烴的很少,對芳烴的研究遠遠不及烷烴。熒光光譜選定激發(fā)波長(cháng)和發(fā)射波長(cháng)之差值Oλ = 10 nm,和紫外光譜是化探中常用的芳烴分析法[21,由于芳處理過(guò)的乙醇作溶劑,室溫下對芳烴標準物質(zhì)進(jìn)行烴的熒光特性和石油樣品的復雜性,熒光光譜分析固定波長(cháng)同步熒光光譜測定。280nm為苯系物(一具有明顯的優(yōu)勢。熒光分析法快捷、靈敏、方便、檢環(huán))峰,300 ~ 320 nm為萘系物(二環(huán))峰,340 ~ 380測限低，不僅能夠分析石油、天然氣,而且也能夠分nm為三環(huán)峰(340 nm為菲、360 nm為苗、380 nm為析巖屑(芯)、水體、土壤中的芳烴。筆者對油氣及蒽),440nm為花峰,480nm為丁省及五環(huán)系列的其相關(guān)樣品的熒光光譜進(jìn)行了較深入、廣泛地研究,特征峰。在激發(fā)波長(cháng)200 ~ 350 nm、發(fā)射波長(cháng)300 ~以期熒光分析法在油氣勘探領(lǐng)域得到更好的運用。500 nm范圍內，三維全掃描熒光光譜圖中，激發(fā)波長(cháng)/發(fā)射波長(cháng)等于230/342及275/344附近為二環(huán)1 樣品處理和實(shí)驗方法及其同系物的熒光光譜峰, (252 ~ 272)/(350 ~所有樣品均來(lái)自中國石油化工集團公司化探中424)附近為三環(huán)及其同系物的熒光光譜峰,265/322心，芳烴標準物質(zhì)購于中國國家標準物質(zhì)中心。土附近為單環(huán)及其同系物的熒光光譜峰。壤樣品用石油醚冷溶萃取、油氣樣品用石油醚溶解2.2應用實(shí)例(可以加入少量助溶劑)、芳烴標準均用無(wú)水乙醇配熒光分析法用于尋找石油由來(lái)已久。用紫外燈置。所用溶劑必須進(jìn)行脫芳烴處理,并且經(jīng)檢驗符照射鉆井巖屑(芯) ,根據巖屑(芯)發(fā)出的熒光顏色合測定要求。由于存在熒光淬滅現象[],測定時(shí)溶和熒光強度,通過(guò)對比的方法判斷其含油氣性,是巖液濃度要控制在熒光測定的線(xiàn)性范圍內。屑熒光錄井最簡(jiǎn)便、直觀(guān)、有效的方法。隨著(zhù)科學(xué)技各類(lèi)樣品的提取液用美國PE公司生產(chǎn)的LS50術(shù)的迅猛發(fā)展，儀器分析逐漸取代化學(xué)分析,極大地和LS50B熒光光譜儀進(jìn)行分析,采用相對熒光強提高工作效率、降低勞動(dòng)強度。油氣化探中,熒光光度,掃描速度為450 nm/min ,激發(fā)和發(fā)射狹縫都是5譜分析法得到了長(cháng)足的發(fā)展。傳統的測試方法是:nm。掃描范圍:同步熒光光譜為250 ~510 nm;三維固定激發(fā)波長(cháng),讀取不同發(fā)射波長(cháng)的熒光強度,依據熒光光譜的激發(fā)波長(cháng)200~ 350 nm、發(fā)射波長(cháng)300 ~它們與油氣之間的關(guān)系,應用不同發(fā)射波長(cháng)的熒光收稿日期:2001 -11 -06.基金項目:安徽省教委自然科學(xué)基金2002KJ011項目資助●348.物探與化探26卷強度預測油氣藏。由于油氣樣品的復雜性,應用效意,砂巖和油氣層密切相關(guān),熒光強度與油氣層密切果一般。在此基礎上,同步熒光光譜和三維全掃描相關(guān)。圖中，實(shí)線(xiàn)代表激發(fā)波長(cháng)為300 nm的熒光強熒光光譜應運而生，取得良好的應用效果14 -6] 。度,虛線(xiàn)代表激發(fā)波長(cháng)為330 nm的熒光強度,2條2.2.1井 中化探熒光分析法可用于井中化探判識油氣層。圖1曲線(xiàn)基本同步，熒光強度高的層段恰恰與油氣層相為新疆某井鉆井巖屑的熒光強度隨鉆井深度變化示吻合,熒光強度低的層段，無(wú)油氣顯示。由此不難推斷,在井中化探中根據樣品熒光強度的大小,可以預黃光強度測判斷油氣層。2.2.2地表化探我們曾對新疆的雅克拉和輪臺地區進(jìn)行大面積的地表化探，，以1 kmx1 km網(wǎng)度取樣2 714個(gè)，實(shí)施酸解烴、物上氣熒光光譜等項目分析。筆者選擇雅克拉已知區進(jìn)行研究,以300 nm與340 nm同步熒光光譜峰的熒光強度比值為指標,根據熒光光譜的特征及相關(guān)地質(zhì)資料,取2.7為異常下限圈定了化探異常(圖2a),已知油氣井均落在異常范圍之內。圖1井中油氣化探 異常模式示意日O.雅克控地區心油氣化探異?？?網(wǎng)3 04圖2同步 熒光光譜技術(shù)在地表化探中的應用圖2b為松遼盆地南部后五家戶(hù)氣田的地表土壤樣比值推斷，該原油屬重質(zhì)油。所以,根據油氣樣品的品的同步熒光光譜340 nm指標的等值線(xiàn)圖，已見(jiàn)三維熒光光譜特征能夠判識油氣屬性,通過(guò)鉆井巖油氣井全部位于熒光強度高值處,而空井均在等值屑的熒光光譜分析也能推測井中油氣屬性01線(xiàn)的低值處,并且異常區域與油田范圍基本吻合。因此,根據化探異?？梢灶A測下伏地層的含油氣性、目3為石油鉆探縮小和確定靶區提供依據2.2.3判斷、預測油氣屬性L(fǎng)335 410485S60通過(guò)對我國主要含油氣盆地的幾十處原油的三413.維熒光光譜分析,發(fā)現石油與天然氣都存在共性峰,而不同屬性的油氣又存在不同的特征峰(表1)。隨350表1各種油氣的三維熒光光譜特征10250特征峰268./322284/336256/360228/34233540485 36o20油氣屬性氣 凝析氣凝析油、輕質(zhì)油中質(zhì)、重質(zhì)油共性峰圖3陜北某原油的三 維熒光光譜及其等值線(xiàn)Ex為激發(fā)波長(cháng), Em為發(fā)射波長(cháng)2.2.4識別油氣地球化學(xué)錄井中的干擾著(zhù)由氣到油、輕質(zhì)油到重質(zhì)油的變化,特征峰的發(fā)射在鉆井過(guò)程中,為了防止井下事故的發(fā)生,提高波長(cháng)由短波長(cháng)向長(cháng)波長(cháng)方向移動(dòng)。圖3是陜北某油鉆井速度,增強鉆具的潤滑度,常常在鉆井液中加入.井典型重質(zhì)油的三維熒光光譜,無(wú)論從立體圖還是成品油、原油,或在泥漿中混入大量的磺化瀝青。這等值線(xiàn)圖均可看出,256/360處有強的熒光光譜峰,給常規的地質(zhì)錄井帶來(lái)了許多困難,特別是氣測異反映中.重質(zhì)油特征,由特征峰與共性峰的熒光強度常無(wú)法判斷、熒光異常無(wú)法區分。此外,在氣測錄;期宋繼梅等:熒光分析法在油氣化探中的應用.349.井、井中化探錄井中，煤層常常是全井段熒光強度最氣層頂、底板;分析地表土壤，能夠判斷下伏地層的高顯示層，同時(shí)煤系地層的后效作用會(huì )抬高下伏地含油氣性,為石油布鉆縮小或確定靶區提供依據。層的熒光強度,難以準確劃分油氣層位。采用三維4.常規熒光分析適用于大面積地表化探,目的熒光光譜分析能夠解決上述問(wèn)題。通過(guò)對樣品的三在于圈定化探異?；蛴糜诰谢降挠蜌鈱宇A測，維熒光光譜及其等值線(xiàn)圖分析,分別找出煤、磺化瀝其特點(diǎn)是快速、方便。為了預防偏差,可以選取若干青和油氣的指紋特征,進(jìn)而加以識別。樣品進(jìn)行熒光光譜掃描,或以同步熒光光譜分析取煤層樣品的三維熒光光譜圖往往出現252/而代之。三維熒光光譜可以全方位觀(guān)測樣品的熒光378、252/402、252/425等-系列特征峰,通常油氣性質(zhì),有助于結構分析，通過(guò)等值線(xiàn)圖找出樣品指紋樣品均沒(méi)有這些峰;磺化瀝青的加入往往會(huì )在激發(fā)特征,提高判識的準確性,但其費用較高時(shí)間較長(cháng),波長(cháng)410nm和438nm處出現-系列相同發(fā)射波長(cháng)通常適用于典型樣品及鉆井巖屑的分析。同步熒光的熒光光譜峰,樣品的主峰常常被干擾峰掩蓋”。光譜分析具有光譜簡(jiǎn)單、譜帶窄、重疊少、散射光干對于加入的原油或成品油,通過(guò)對比分析,可以視其擾小、操作方便等優(yōu)點(diǎn),既能用于大量樣品的分析,為背景而消除。選擇恰當的Aλ,也能起到三維熒光光譜的功效。3幾點(diǎn)認識1.多環(huán)芳烴大多數為非極性化合物，在水中溶參考文獻:解度很小，一般在μg/L ~ mg/L范圍內"1 ,但在有機[1]王啟軍 ,陳建渝.石油地球化學(xué)[ M ].北京:石油化學(xué)工業(yè)出版溶劑中具有較大的溶解度,因此，可用有機溶劑萃取社,1984.水體、土壤中的芳烴。實(shí)驗室中常用溶劑為環(huán)己烷、2]劉崇禧,趙克斌.油氣化探發(fā)展中的若干問(wèn)題[A].油氣化探文集[C] ,北京:地質(zhì)出版社，1995.正己烷、辛烷及石油醚,環(huán)己烷的萃取率明顯高于石[3] 陳國珍, 黃賢智許金鉤, 等.熒光分析法(第二版)[M],北京:油醚，但是生產(chǎn)實(shí)踐中多用石油醚作溶劑?？茖W(xué)出版社, 1990.2.熒光光譜法是分析芳烴的靈敏、快速、高效4] 楊天紅，秦中會(huì ),于連香偏振- -同步熒光法測定土壤中的芳的方法,可以半定量或相對定量地測定樣品中芳烴烴[J].物探與化探,1997,21(5).的含量。通過(guò)樣品的三維熒光光譜特征,可以進(jìn)行[5]宋繼梅，程桂,伍大俊.原油樣品芳烴同步熒光光譜測定技術(shù)[J]石油勘探與開(kāi)發(fā),1998 ,25(4).油氣屬性的判斷，預測油砂、生油巖所含油氣的屬[6]宋繼梅 ,唐碧蓮.原油樣品的三維熒光光譜特征研究[J].光譜性;識別油氣信息和煤信息,區分油氣信息和泥漿污學(xué)與光譜分析20020(1)0染信息,提高鉆井預測的準確度。[7]宋繼梅 鄧平.熒光分析法在綜合錄井中的應用[J].石油勘探3.通過(guò)鉆井巖屑的熒光光譜強弱,能夠預測油與開(kāi)發(fā)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 GeochemistryCPCC, Hefei 230022 , China)Abstract: 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 characterstics, the atributes of oil and gas can bejudged, the information of oil, gas and coal can be recognized, the information of oil and gas can be distinguished from that of mud pol-lution, 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 3D fluorescence spectral analysis, so as to attain the aim of " getting twice the result withhalf the effort" .Key words: fluorescence spectrum;oil and gas ;geochemical exploration;organic geochemistry作者簡(jiǎn)介:宋繼梅( 1963 -),女，1999年畢業(yè)于安徽大學(xué)化學(xué)系獲碩士學(xué)位?，F為安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院副教授，發(fā)表論文近20篇。