实时同位素录井技术简介(培训材料)
录井技术简介及应用
例3
N48井的气测录井图，从图中可 以看出：6#、7#层随钻C1相对百 分比在78％左右，两层合试日 产油23.0 m3为油层；12#层随钻 C1相对百分比为86.62％，试油 日产油1.04m3，水21.4m3为含油 水层；13#层随钻C1相对百分比 为92.82％，试油日产水29.9 m3 为水层。自上而下从油层向水 层过渡。
富含 油
70%95%
浓
油浸
40%70%
较浓
油斑
5%40%
含油不饱满，不均匀或较均匀，呈条 带或斑块状分布。 肉眼只能见到含油痕迹，用有机溶剂 溶释可见棕黄、黄色，荧光照射显示 明显。 肉眼观察不到含油痕迹，荧光滴照有 显示或荧光系列对比≥7级。
多为岩石本色，灰色为主，含油部分 呈褐、灰褐、深褐色等。
储集层（储油层）分析参数： 油气总产率指数TPI=（S0+S1）／（S0+S1+S2）（判断油质）
气产率指数GPI=S0／（S0+S1+S2） 油产率指数OPI=S1／（S0+S1+S2） 原油轻重组分指数PS=S1/S2
生油层分析参数： 产烃潜量Pg=S0+S1+S2 （判断含油量多少）
有效碳Cp =0.083（S0+S1+S2） 总有机碳含量TOC= Cp +Cr Cr为残余有机碳量（单位质量岩石热解后残余有机碳的碳占岩石质量的百分数，%）。 降解潜率D= Cp /TOC×100% 氢指数HI= S2/ TOC×100% 烃指数HCI= S0+S1/ TOC×100% 氧指数OI= S3/ TOC×100%
分析2：气层特征？油层特征？
全烃曲线形态特征分析
全烃曲线形态呈“手指状”
录井技术在钻井井控中的作用探讨
录井技术在钻井井控中的作用探讨随着石油工业的不断发展和钻井技术的不断创新，录井技术在钻井井控中扮演着越来越重要的角色。
录井技术可以通过对井底情况的准确记录和分析，为井控人员提供有力的参考和支持，帮助其科学合理地制定钻井方案、优化井下钻井操作、及时发现并解决井下问题，保证钻井工作的安全高效进行。
本文从录井技术的定义、分类、流程以及在钻井井控中的作用等方面，对录井技术进行探讨。
一、录井技术的定义录井技术是指利用各种测井工具，测量井壁和井内的各种物理参数，并将其记录下来并处理的一项技术。
一般通过电测井、自然伽马测井、声波测井、中子测井、密度测井等工具进行测量，从而获得地层各种物理参数的数据，如电性、自然伽马、密度、声波速度、中子数等。
这些参数数据可以反映地层的性质和结构，为井控人员进行井作业提供了可靠的依据。
根据测井工具的不同，录井技术可以分为多种类型，常见的测井类型如下：1. 电测井：通过测量地层电阻率的变化，反映地层中各种岩矿和流体的分布情况，可以派生出地层含水、孔隙度和渗透率等参数；2. 自然伽马测井：测量地层中天然放射性元素的辐射强度，可以区分地层中不同的矿物成分，反映地层岩性、厚度和构造等信息；3. 声波测井：通过计算声波在地层内传播的时间和速度，反演出地层的声波速度，可以计算出地层的泊松比、弹性模量、井壁孔隙度等参数；录井技术一般包括测量、记录、处理和解译四个步骤，具体流程如下：1. 测量：使用测井工具在井内进行测量，获取地层各项物理参数数据。
2. 记录：将测量数据记录下来，包括时间、深度和测量数据等信息。
3. 处理：对录取的测量数据进行初步的处理，包括校正、滤波、叠加等处理过程，以便准确反映地层的物理特征。
4. 解译：根据处理后的测量数据，结合钻井日报和其他资料，进行地层解释和参数计算，得出有价值的结论和建议。
录井技术在钻井井控中具有不可替代的作用，主要体现在以下几个方面：1. 钻井方案的制定：通过对地层性质、含水率、孔隙度、渗透率等参数的准确测量和分析，为钻井方案的制定提供重要的参考。
常规地质录井培训教材
地质录井：随钻采集各项地质资料,实时发现、保护、评价油气层，为油气勘探开发提供依据。
地质录井的主要任务：根据井的设计要求，取全取准反映地下情况的各项资料,以判断井下地质及含油、气情况。
现场录井的主要方法：常规地质录井、气测录井、综合录井、物化录井等。
常规地质录井包括：钻时录井、岩屑录井、荧光录井、岩心录井（钻井取心、井壁取心)、钻井液录井.地质录井全过程：接井位坐标—井位出、复测—设计—队伍、设备、材料及资料准备—设计交底、录井条件检查-各项录井—完井讨论-完井作业—完井资料整理上交、验收评级—打印装订归档.钻时录井相关概念和计算公式补心高:转盘面到地面的高度.单位m。
方入：钻进时转盘面以下方钻杆的长度.单位m。
井深=钻具总厂+方入(转盘面至井底的距离）钻具总厂=钻头长度+接头长度+钻铤长度+钻杆长度+其它钻具长度（扶正器、螺杆等）到底方入=方钻杆有效长度－单根长（正常钻进中)或=井深－钻具总长（下钻或换钻具时）整米方入=整米井深－钻具总长或=打完单根时的整米方入－新接单根长钻时的概念：钻时是指每钻进一定厚度的岩层所需要的时间，通常1m记录一次，单位为min/m，是钻速（m/h）的倒数。
把记录的钻时绘成曲线，对比分析所钻地层岩性变化称为钻时录井。
钻时录井的方法：有手工记录方法、简易计时法、钻时录井仪方法（综合录井仪）。
影响钻时的因素：1．岩石性质(岩石的可钻性）2．钻头类型与新旧程度3．钻井措施与方法4．钻井液性能与排量5．人为因素影响钻时曲线的绘制:录井队长应及时将钻时数据绘制在规定格式的录井草图上,采用透明方格厘米纸的背面，以纵坐标表示井深，单位m,比例尺1:500,横比例尺可视钻时变化大小合理选择，具体绘制方法按标准执行.钻时曲线的应用：可以直观的反映地层可钻性的变化情况，确定不同岩性的分层界面。
在无电测资料或尚未电测的井段,根据钻时曲线结合录井剖面，可以进行地层划分和地层对比。
根据钻时的大小,既可以帮助判断井下地层岩性的变化和缝洞发育情况,又能帮助工程人员掌握钻头使用情况，提高钻头利用率,并改进钻进措施，提高钻速，降低成本。
录井技术2
分析仪器方面的发展
一、定量荧光分析技术（Quantitative Fluorescence Technique —QFT）
➢荧光检测技术的产生与发展 由于石油具有荧光的特性，国外地质学家于20世纪30年
代将荧光检测技术应用于钻井现场，对钻井中返出岩屑进 行紫外光照，以了解地层岩屑是否含油，从而判断地层的 生油及储藏特性。
• 泥浆录井
– 60年代中期：气测录井 – 701,882
• 综合录井
– 70年代末，TDC – 80年代中,我国引进，开始全面应用 – 90年代,快速发展
常规地质录井
• 钻时录井 • 岩心录井 • 岩屑录井 • 钻井液录井 • 荧光录井 • 井壁取心 • 其它录井资料的收集
综合录井
综合录井技术是一项集应用电子、传感器、气相及液 相色谱分析、计算机数字采集处理、地质、钻井工程 专家系统评价软件技术于一体，并进行连续随钻录井 和钻井过程监控的综合应用技术。该技术在国外一般 称为泥浆录井(Mud logging) 。 主要功能：随钻发现并评价油气层、实时钻井过程监 控、地层压力监测预报、特殊工艺施工井的数据录取 及评价。 突出特点：采集数据多、精度高、数据连续、资料实 时性强、评价速度快、应用灵活及受地层干扰小等。
20世纪80年代，TEXACO公司与A&M大学成功研制了新 一代荧光录井仪——QFT数字滤波荧光仪，它的诞生为定量 荧光录井技术的产生和发展奠定了基础。
QFT数字滤波荧光仪是单发单收的定量荧光仪，它是通过紫 外光源发出连续的紫外光对样品进行激发，经激发的样品发 射荧光光波，通过检测转换为电信号，放大、处理后输出一 个荧光强度的数字量。
含油率,%
22.02 12.79 28.74 23.25 22.97 29.42 23.20 70.57 85.47 78.02 52.53 50.68 51.60 54.15 54.57 54.36 37.50 39.33 38.41
同位素示踪注水剖面测井
同位素曲线一般测试2条，每条间隔时间根据井况不同而定（射孔井段的厚 度、释放深度、注入量等）
四、原始资料的验收 资料验收执行标准 ------Q/SY DG 1098-2010 生产测井原始资料质量要求
验收包括5大部分：图头填写、测井深度及速度、原始图面要求、数字记录
资料质量要求
、单项测井原始
1、放射性同位素示踪注水剖面测井：
si
s
i 1
n
100%
i
s
i 1
n
为全部注水层放射性示踪面积总和。
i
2）计算绝对日吸水量：假设该井日注量为Q，则计算分层绝对日吸水量Qi为： Qi=Q×βi 3）计算分层注水强度为：Bi=Qi/hi 式中：Bi为单层的吸水强度 hi为单层的厚度
二、示踪测井基本原理及相关概念
仪器指标
长度：2080mm 外径：26、38、43mm 耐温：150℃ 耐压：80MPa
一、概述 1、注水管柱结构（笼统注水）
油 管
套 管
油管
套管
油管
套管
i
n
s
i 1
si
100%
i
喇叭口
丝堵
图1-1a 笼统注水正注
图1-1b 笼统注水反注
一、概述
1、注水管柱结构(偏心分注)
油管
油管 套管
套管 水嘴
水嘴
封隔器 水嘴封隔器ຫໍສະໝຸດ 封隔器水嘴水嘴
球座
图1-2a 偏心分注一级两段结构示意图
根据现场施工经验,131Ba - G TP 微球示踪剂在进入地层之前, 应在井筒内形成比较 均匀的悬浮液体, 这一过程一般需要 6～10 min 才能完成。根据这个规律, 对不同注水量 的井进行分析, 得出如下经验。 ①对于注水量不大于 72 m3/ d 的注水井, 释放深度应在注水层上部 100～200 m 处。 ②对于注水量大于 72 m3/ d, 小于 140 m3/ d 的注水井, 释放深度应在注水层上部 200～ 400 m 处。 ③对于注水量大于 140 m3/ d, 小于 200 m3/ d 的注水井, 释放深度应在注水层上部 400～ 500 m 处。
地质录井技术介绍
地质录井技术介绍关键信息项：1、地质录井技术的定义与分类定义：＿___________________________分类：＿___________________________2、地质录井技术的应用领域领域 1：＿___________________________领域 2：＿___________________________领域 3：＿___________________________ 3、地质录井技术的工作流程流程 1：＿___________________________流程 2：＿___________________________流程 3：＿___________________________ 4、地质录井技术的数据采集与分析方法采集方法：＿___________________________分析方法：＿___________________________5、地质录井技术的优势与局限性优势：＿___________________________局限性：＿___________________________6、地质录井技术的发展趋势趋势 1：＿___________________________趋势 2：＿___________________________趋势 3：＿___________________________11 地质录井技术的定义地质录井技术是在地质勘探和钻井过程中，通过直接或间接的方法，获取、记录和分析地质信息的一系列技术手段。
它旨在为地质研究、油气勘探与开发提供准确、详细的地下地质资料。
111 地质录井技术的分类地质录井技术主要包括岩屑录井、岩心录井、气测录井、钻井液录井、荧光录井等多种类型。
112 岩屑录井通过对钻井过程中返出井口的岩屑进行观察、描述和分析，以了解地层的岩性、矿物组成、沉积特征等地质信息。
113 岩心录井对钻井取出的岩心进行详细的观察、测量、描述和分析，获取地层的地质结构、孔隙度、渗透率等重要参数。
综合录井培训讲义
综合录井基本原理及资料应用
出口区：出口密度、出口温度、出口电导率、 1 号体积、 2号体积、粘度、出口流量、硫化氢；
综合录井基本原理及资料应用
● 绞车传感器
绞车传感器由定子和转子组成，超小型双脉冲霍尔探 头以 90 度相位差平卧在定子槽中，当转子转动时，转盘上 的 12 个磁感应器不断从霍尔元件表面扫过，产生使霍尔元 件工作的变化磁场，霍尔元件随着磁通密度增减而产生或 有或无的数字信号，从传感器输出端就得到具有 90 度相位 差的两组脉冲信号。
综合录井基本原理及资料应用
(一)传感器组
综合录井系统基本配置共包含13种传感器，所有的传感器分 为三个区（井台、入口、出口），在各自的接线箱汇总，经传感 器信号总线电缆引入仪器的主机柜。其中模拟量传感器10种，采 用4-20mA的电流二线制方式传送，数字量传感器3种，采用大电 压（0-8V）脉冲方式传送。 系统配接的传感器列表如下（以SLZ-2A为例）： 井台区：大钩负荷、立管压力、套管压力、转盘扭矩、绞车、 转盘转速、硫化氢； 入口区：1号泵冲、2号泵冲、3号泵冲、入口密度、入口温度、 入口电导率、3号体积、4号体积、5号体积；
综合录井基本原理及资料应用
综合录井基本原理及资料应用
● 钻井液密度传感器
采用差压式原理。当传感器垂直放于钻井液中，由于 两只法兰所处深度不同，其表面所受压力也不同，而两只 法兰间的距离恒定，故压差仅与液体密度有关。 D=10*P/H 式中： D ：钻井液密度 P ：压差 H ：两只法兰间垂直距离 测量范围 ：0.90-2.76 g/cm3 精 度 ：0.01 g/cm3 安装位置 ：泥浆罐及出口管线
综合录井基本原理及资料应用
输出信号：2*12脉冲/圈 精 度： 0.1/10m 安装位置：滚筒两端两
综合录井技术介绍
（2）国产化研究与初步推广：90年代初期，国内研究开发了氢焰色谱仪，逐步改 造TDC，保留部分二次仪表，微机处理，模仿进口技术开发了汉化软件系统（SS-1 等），后期各种国产仪相继投产，国外第三代设备大量引进（ALS-2、Drillbyte、 SDL-9000等）。
哈31-28-28井异常描述： 2008年2月9日11:15分钻进至 井深4361.25米时，扭矩波动 增大，扭矩由正常钻进的 3.02～5.25KN.M之间波动变为 2.08～8.74KN.M之间。波动幅 度增大且异常频率增加，而钻 压无变化，转盘转速有蹩跳现 象，钻头使用时间为34.5小时， 进尺为74.17米，钻头型号为 J11型牙轮钻头，地层为石英 岩地层。操作员根据扭矩分析 为钻头异常，及时通知钻井队， 钻井队继续钻进至4368.16米 起钻。起出牙轮矿动严重，即 将脱落，钻头磨损严重。
二、综合录井主要功能
地质综合图：把与地质相关的信息集成化，有利于快速、准确恢复地质 剖面，有利于资料归档保存，有利于再次利用。
二、综合录井主要功能
气体评价:不仅能快速发现油气水显示，同时也是现场快速解释评价油气水 层性质的重要方法之一。通用的解释方法有三角解释版图、皮克斯勒解释版 图，3H法等，同时充分利用后效测量、邻井资料（包括试油结果）准确解 释油气层。
综合录井在石油勘探开发中的作用
一是应用先进的油气分析解释技术，在勘探开发中及时发现 和解释评价油气层。
二是工程参数的采集计算，对钻井施工实施监控，保证安全 打井和指导科学打井。
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GC-IRMS流程
➢ 运送问题
1. 周期长（几周-几月）； 2. 存在安全隐患。
➢ 样品质量的不确定性
1. 受取样人员影响； 2. 漏气、凝析作用。
➢ 取样品点离散，不连续。
取样品方式-Isotube
现场同位素测量基本条件
工作原理
利用红外光吸收原理测量稳定碳同位素比值 (13C/12C)
Determination of the transmitted intensity on specific 13CH4 and 12CH4 wavelengths :
资料提交—level2
– [Field] Depth Ascii data ( d13C-C1 only, not filtered)
– [Field] Depth QC Composite log
– [Domain] Depth ASCII data (d13CC1, d13C-C1 «QC filtered », QC flag)
–
[C1]
DELT
A
[C2 [C1
] ]
•
X
DELT
A
ISO
and [C2] from ES
– X = Equipment specific factor (written on back of the
analyzer)
– For client in report, plot, data only DELTA
12CH4
13CH4
Interference: 13C depletion
影响因素4—甲醇
Injection: Methanol vapor into 10,000 ppm C1
12CH4
13CH4
Interference: extreme 13C depletion
影响因素5—乙烯
Injection: 0.1% C2H4 in N2
FLEX脱气 负压传送 样气预处理
实时检测 资料解释
实时显示截图
Decay part
12CH4
13CH4
技术特点
实时同位素录井技术的技术特点主要表现在以下几方面：
抽屉式，体积小，便于现场安装、搬运； 直接与FLAIR等气体设备配套使用，无需单独脱气器； 气体在亚真空状态下，被传送到分析仪； 不用色谱仪，不燃烧，直接测量并计算稳定碳同位素比率； “连续、实时”进行样品分析，可在10秒到100秒之间自由选择
▪ Raw values = DELTA ISO
▪ NH3, CH3OH, C2H4
– Removal – destruction
▪ Peltier effect (NH3, CH3OH)
– Condensation
▪ Filter (NH3, CH3OH)
– Removal due to polarity
四
资料应用
资料解释及应用（I）
鉴别原油生成环境和油气母质类型研究； 判断生成天然气有机质成熟度； 对天然气进行成因分类和判识； 进行油气源对比研究； 油气运移方向研究； 研究油气的次生变化； 研究天然气的混合情况； 进行油气藏地球化学研究； 储层封闭及连通性研究。
油气母质类型识别
资料提交—level1
– [Field] Depth Ascii data (d13C-C1 only, not filtered)
– [Field] Depth QC Composite log
– [Domain] Depth ASCII data (d13C-C1, d13CC1 «QC filtered », QC flag)
气体成因分析及类型划分
after Bernard (1989) Whiticar (1990)
-5.50E+01
-5.70E+01
-5.90E+01
-6.10E+01
-6.30E+01
-6.50E+01
标样 : -54.5 ‰；标准偏差 : 0.3 ‰；平均值 : -55.2 ‰ ；最大与最小值差 : 1.3 ‰。
同位素稀释检查
CH4 浓度超过8000 ppm，将会被设备稀释至8000ppm， 最后delta 值在 +/- 1 ‰波动 ， 自动稀释系统正常。
GC, RSVL -42 sec cycle
- Remove contaminants,
e.g. DBM or mud (NH3, alcohols)
Filter Cartridge
Spot-sample port
PRE
- Remove DBM contaminants, esp. C2H4 and Remaining ammonia and alcohols
实时同位素技术优势
✓ 能直接提供连续实时甲烷同位素录井图； ✓ 甲烷值在0.05%-25%之间测量精度1‰； ✓ 严格的质量控制体系； ✓ 不需要增加人员!？
Isotope
GC _RSV Spot sample manifold
GZG脱气器
实时同位素设备组成
Ethene Sensor
实时同位素录井流程
分析周期，保证每10秒到每100秒有一个测量点； 能自动稀释，分析浓度0.1-5%,最大15％； 设备稳定，重复性好，测量精度高，200ppm至500ppm浓度样
气，测量精度小于3‰， 500ppm至50000ppm浓度样气，测量 精度小于1‰。
实时同位素录井优势
同位素录井与Isotubes对比
工作原理（CRDS）
利用CRDS原理测量CH4浓度
T = mirror transmissivity L = mirror losses c = concentration a = sample absorption coefficient l = cavity length
对固定波长光波，特定气体 组分同位素信号衰减时间只 与其浓度有关.
Increasing Thermal Maturity
Cracking of Cracking of oilKerogen to oil & gas Cracking of wet gas
国内标准（据王国建等）
主要内容
一
同位素基础
二
实时同位素录井系统简介
三
实时同位素录井质量控制
四
资料应用
传统同位素测量-GC-IRMS
▪ PRe (NH3, CH3OH, C2H4)
– Molecule destruction
……污染的处理
Degasser, GZG
-1500 cc mud flow, - 500 cc gas flow, - no heating of mud
Ethene Sensor
设备组成（最佳组合）及工作流程
Valid
Non valid
Reduced Accuracy
实时QAQC警报管理
– Depth Ascii data ( d13C-C1 only, not filtered)
– Depth QC Composite log
▪ Includes automatic Qc column & d13C-C1 values (non filtered)
– [Domain] End of Section Report
资料提交—level3
资料提交—level4
Special studies (Well to well comparison, multisegment studies…)
主要内容
一
同位素基础
二
实时同位素录井系统简介
三
实时同位素录井质量控制
二ห้องสมุดไป่ตู้
实时同位素录井系统简介
三
实时同位素录井质量控制
四
资料应用
– 设备的稳定性 – 样品处理和分析不合规 – Ethane（乙烷） – Ammonia（NH3） – Methanol（甲醇） – Ethene （乙烯）
实时同位素影响因素
稳定性对比实验
甲烷稳定碳同位素比 (‰)
时间 (分钟)
-4.50E+01
实时同位素录井技术介绍
China-France BOHAI GEOSERVICES Co.,Ltd.
主要内容
一
同位素基础
二
实时同位素录井系统简介
三
实时同位素录井质量控制
四
资料应用
1
具有相同质子数， 不同中子数的同 一元素的不同核 素互为同位素
同位素定义
2
中子数不同的同一 种元素的一种原子 形式，包括稳定同 位素和放射性同位 素。
影响因素1—纯净甲烷
Injection: 2,500 ppm C1 in N2; δ13C = -38.3‰
12CH4
13CH4
影响因素2—纯净乙烷
Injection: 100% C2
12CH4
13CH4
Interference: 13C enrichment
影响因素3—NH3
Injection: 4% NH3
Standard
vs.V PDB)
以美国南卡罗莱纳州白垩系Pee Dee组拟箭石化石(简称PDB)作为标准品
自然界碳同位素分布
同位素在不同领域运用
碳同位素分馏作用
Gases generated
Types Hydrocarbons %Ro
利用δ13C-C1趋势解释
d13C-C1, Process -80‰ -50 -20
QAQC要求及操作程序
• Calibration: start of each well section (with 3 standards)