岩石热解气相色谱法在TK地区录井解释评价中的应用
录井现场地球化学分析技术应用探讨
录井现场地球化学分析技术应用探讨摘要：地球化学录井技术已广泛应用于油气勘探, 在评价生油岩生烃潜力和储集岩含油性方面具有快速、经济和有效的特点。
文中对岩石热解、轻烃分析、热解气相色谱分析等地化录井技术的在录井现场的应用现状进行了探讨，对于提升地化录井技术在现场应用效果具有积极意义。
关键词：录井现场；地化录井；岩石热解；轻烃分析；热解气相色谱分析1 前言地质录井在钻井现场通过运用多种技术手段，实时监测油气显示，及时对储层含油气性进行评价，在油气勘探中发挥重要作用。
地球化学分析技术在原油性质、含油丰度、烃源岩评价方面具有独特优势，随着地球化学技术由实验室分析走向录井现场，形成了岩石热解录井、气测录井、轻烃录井、罐顶气分析、热解气相色谱组分分析等地化录井技术系列，能够随钻测定地球化学参数、油气参数的录井。
为了进一步推动地化录井技术的发展，本文将就地化录井技术现状及在录井现场应用进行探讨。
2 岩石热解分析技术岩石热解录井技术采用有机地球化学的热解分析方法, 并完全照搬其烃源岩评价技术, 对生储油岩分析可得到4个直接参数和5个派生参数。
残余碳分析仪和地化录井仪配套使用, 使直接分析参数增加到5个, 派生参数增加到11个。
在储油岩定量评价方面建立了一套完整的理论体系和评价方法, 是目前应用广泛的定量录井技术, 也是唯一的可以评价烃源岩的录井技术, 得到了大面积推广和应用, 近年来岩石热解录井在评价已开发油层的水淹程度方面取得了较大的进展。
在烃源岩评价方面岩石热解录井利用温度和时间可以互相补偿的原理, 用高于烃源岩成熟所需的温度, 促使烃源岩在天然条件下需数千万年才能完成的生油过程在十几分钟时间内完成, 因而烃源岩热解分析过程就是烃源岩热演化模拟生油过程。
热解分析烃源岩己作为一种经典的烃源岩评价方法列为必备分析项目, 对盆地早期石油勘探及资源量评价具有重要作用, 也是地化录井的主要工作内容之一。
岩石热解录井主要评价烃源岩的成熟度、有机质丰度和类型, 确定成熟门限。
地球化学录井技术探讨
众所周知，有机质在加热状态下会分解，地球化学录井正是利用有机质的这一特点，通过专用的岩石热解仪器对样品进行分析，进而评价地层的含油气特性。
地球化学录井技术在对生油岩评价和储集层评价方面具有快速、高效、准确的特点，因此被国内外石油公司广泛的应用到石油勘探开发领域。
这只是地球化学录井的一个方面，更为广义的地球化学录井还包括气测录井、轻烃录井、罐顶气分析、热解气相色谱组分分析等。
由于地球化学录井方法众多，特点各不相同，因此应用中实际效果也有很大差别。
1 岩石热解录井技术早在20世纪的70年代，法国石油研究院在前人研究的基础上成功的研制出了岩石评价仪器，并生产出第三代样机。
国外很多大的石油公司应用这项技术对生油岩层的生油能力进行系统评价，在油气勘探过程中发挥了极大的作用。
在我国的石油工业发展过程中，岩石评价仪的应用范围更为广阔，除了评价生油岩层外，还用来评价储集层。
1988年我们自行研制出了岩石热解录井仪，通过岩石热解录井仪定量检测岩石中的烃值含量，来达到发现和评价油气层的目的。
在岩石热解录井仪器的使用过程中，可以得到直接参数和派生参数两个指标，通过岩石热解录井仪对生油层和储集层的分析，可以得到5个直接参数，11个派生参数，这些参数在评价烃源岩和储集层岩石时所代表的意义又各不相同。
1.1 岩石热解录井技术原理岩石热解录井技术的基本原理是在特殊的热解炉中对生油岩石和储油岩石进行程序加温，迫使不同岩石样品中的不同成分和烃类在不同温度下进行挥发和热解，应用氢气进行吹洗使岩石样品中不同成分分离开来，并随着氢气一起进入离子化检测器，将其浓度的变化转换为电信号，通过计算机接收并运行处理，记录各个组分的含量，根据各组分含量的不同来评价生油岩石和储油岩石的优劣。
1.2 评价生油岩石岩石热解分析已经成为评价生油岩石的必分析项目，对石油勘探和储量的评价具有非常重要的意义。
在进行岩石热解录井分析时，主要包括评价生油岩石的有机质含量、成熟度和岩石类型。
热解气相色谱技术在吐哈油田录井生产中的应用
（） ５ 气层 图谱 特征 。正 构烷烃 组分 不全 ， 呈尖梳
状 结构 ， 数分 布范 围窄 （ ～Ｃ ， 峰碳 为 ｎ 碳 Ｃ ） 主 Ｃ ～ｎ ， Ｃ 。 轻重 比（ Ｃ－ ∑ｎ ２） ∑ｎ ２ ￣ ／ Ｃ＋ 大于 ３ 具 有 明显 的 ２ ， 轻 烃综 合 峰 。形 成 的不 可 分 辨 物含 量 较 低 ， 色谱 区 基 线较 平直 ， 整个 储集 层上 下样 品分析 差异 不大 。
见 到 了 良好 的油 气显 示 ， 热解 气 相 色谱谱 图表 现 出
表 １ 雁 ６井 地 化 解 释 结 论 和 试 油 结 果 对 比
明显 的油 气特 征 ： 数 分布 为 ｎ ～ｎ ， 峰碳 为 碳 Ｃ Ｃ。 主
产 油 ４ ． ， １ ． ， ３ ３ 。 ０ ９ｍ。 水 ２ ７ｍ。 气 ６２ ５ｍ。
的不可 分辨 物含 量较 低 ， 色谱 区基 线平 直 ， 个储 集 整
层 上下 样 品分析 差异 不大 。
（） ２ 油水 同层 图谱 特征 。对于 油水 同层 ， 其样 品 热解 色 谱 图谱 特 征 与油 层 差 别 较 大 。主 要 表 现 在 ：
正构 烷 烃组 分齐 全 ， 数 分 布范 围窄 （ ～ （ ， 碳 Ｃ ） 主
有一定 的深 度 限制 外 ， 力分 异 、 化 、 物 降解 及 重 氧 生
响（ 如样 品 自然挥 发 或 散 发） 通 常 能够 检 测 到 的碳 ，
数范 围在 ｎ ７ Ｃ７ 间ｕ 。 Ｃ ～ｎ ３之 ｊ
水溶 这几种 因素 是共 同起作 用 的 。利用 原油 改造后 的气 相色谱 谱 图变化 特征 就可 以对储集 层流 体性 质
热解 气 相 色谱 技 术在 吐 哈油 田录 井 生产 中的应 用
ROCK-EVAL6岩石热解仪在油田开发中的应用
ROCK-EVAL6岩石热解仪在油田开发中的应用摘要 ROCK-EVAL6岩石热解仪应用自动化及计算机枝术，允许在Windows操作系统下由模拟仪器控制软件ROCK-SIX直接对仪器进行操作控制，使操作更直观便捷，温度与流量测量更准确，热解方法定义的温度范围更宽，拓展了岩石热解方法的应用领域，所获取的数据更为准确，在油田开发中的应用更为有价值。
关键词热解方法计算机应用技术模拟仪器控制程序岩石热解技术发展于上世纪70年代，是由法国石油研究院的专利技术而建立起的岩石热解评价方法，数十年来被世界各国的机构及公司用于进行沉积盆地内的油藏潜力预测。
ROCK-EVAL6型热解仪使用新技术拓展了岩石热解方法的应用领域，准确的温度测量使设备可用生烃动力学分析、油气地球化学、储层及土壤污染研究。
1 岩石热解仪工作原理ROCK-EVAL 6岩石热解仪由热解炉、氧化炉、检测器、温度及流量控制系统、自动进样系统、数据采集处理系统构成。
采用多温阶的体积流热解技术，在缺氧条件下，对岩样作快速加热，使岩样中的烃类、干酪根、胶质、沥青质、碳酸盐在不同的温度点挥发、裂解并从岩石中脱析，进行连续的热脱附-热裂解分析，脱析气体经载气携带进入检测器后完成定量分析。
2 主要检测器工作原理仪器使用对有机化合物具有很高的灵敏度，而对无机气体（如N2、CO、CO2、O2）、水、四氯化碳等含氢少或不含氢的物质，灵敏度低或不响应，氢火焰离子化检测器FID对烃类进行检测，灵敏度高、响应速度快、可连续检测的高精度红外线气体检测器IR，对CO和CO2检测物进行检测。
2.1 氢火焰离子化检测器工作原理当有机物进入氢火焰离子化检测器FID时，有机物在高温火焰中产生化学电离，在极化电压作用下，喷嘴与收集极间的电流增大，电流信号经检测和记录放大形成谱图，通过积分运算得到热解基本参数S0（气态烃）、S1（热挥发的游离烃）、S2（有机质裂解生成烃）和S2峰顶温度（Tmax）值等。
地化录井技术在录井现场的应用现状及发展
2021年第5期西部探矿工程*收稿日期：2021-01-03作者简介：周波（1983-），男（汉族），重庆人，工程师，现从事现场地球化学技术应用研究工作。
地化录井技术在录井现场的应用现状及发展周波*（大庆钻探工程公司地质录井一公司资料采集第一大队，黑龙江大庆163000）摘要：地化录井技术最早是由岩石热解技术发展而来，衍生出一系列的烃类分析化验技术，在储层特征分析及含油气性评价等方面发挥重要作用。
通过对应用较为普遍的岩石热解气相色谱分析、轻烃分析、定量荧光分析技术的应用现状及优缺点进行了探讨，对提升地化技术在录井现场的应用效果具有一定参考价值。
关键词：地化录井；岩石热解气相色谱；轻烃分析；定量荧光分析中图分类号：TE24文献标识码：B 文章编号：1004-5716(2021)05-0095-021概述地化录井是地球化学录井技术的简称，地化录井技术通过对岩石样品、钻井液中烃类物质检测，实现对地层含油气信息的分析与评价。
广义的地化录井技术包含随钻气测分析、岩石热解、轻烃分析、定量荧光分析等，由于随钻气测分析以分析钻井液中分离出来的烃类气体为主，是一种近似于连续分析的技术，分析结果直接存入综合录井仪数据库，多作为综合录井参数。
因此，现阶段地化录井多指岩石热解、轻烃、定量荧光分析等技术，地化技术最早是由岩石热解技术发展而来了，衍生出其它的烃类分析技术，形成了一个技术系列[1]。
地化录井技术通过分析岩屑、钻井液、岩芯等样品，实现对烃源岩生烃潜力和储层含油气性的评价，在石油勘探开发中发挥重要作用。
2岩石热解技术原理及应用现状岩石热解技术最开始是由法国石油研究院开发出来的，并且在录井进行了应用，取得了较好的应用效果，在20世纪80年代地化录井技术得到了快速发展，在快速评价烃源岩有机质类型和丰度、有机质成熟度方面，具有明显的技术优势，因而应用广泛。
我国各油田研究院在20世纪70年代末引进岩石热解分析装置，用于评价烃源岩成熟度及有机质丰度、有机质类型，取得了较好的应用效果[2]。
热解气相色谱分析技术在石油地质中的应用
·研究与探讨·
热解气相色谱分析技术 在石油地质中的应用
韩 方 3 李 荣 韩敏欣 孙国华 郎东升 郭树生 孙述文 宫荣臻
(大庆石油管理局勘探开发研究院) (大庆石油管理局地质录井公司)
3137 0176
E 凝析油层 C4～C26 nC19 6142
F
气层 C1～C21 nC7
6 nC17 6 nCn 0135
1125
0133 0115 0146 1175
6 nC22～25 6 nCn
8130
6 nC30 + 6 nCn
0113
0123 0129 0113
Hale Waihona Puke 0111Pr Ph 1103
图具有各自的特征性 ,称为指纹热解谱图 ,可作为定性的依
据 。此外并可利用热解图中能反映物质结构组成的特征碎
片 ,来定性和定量地分析混合物中的各组分 。油砂岩热解烃 图 5 生油岩 、干酪根 、砂岩热解烃
与生油岩和干酪根的热解烃图形是不相同的 (图 5) ,油砂岩
组分分析色谱流出曲线
谱图特点是 :前部为斜列式成对的峰型 ,而高碳部分为一尖刀状单峰形 ,主要以正构烷烃组成 ,
(2) 氧化或细菌降解层砂岩 ,孔 、渗 、饱物性值高 ,颜色似红糖而疏松 ,正构烷烃梳状结构
不发 育 。图 形 呈 锯 齿 状 , 主 峰 碳 是 nC17 , 碳 数 范 围 nC9 ～ nC24 。 6 nC21 - / 6 nC22 + 和 6 nC17 - / 6 nCn比值高 ,分别为 7106 和 1125 。显示较多的低质量分数异构烃类 。碳数分布和
YQ - Ⅲ型油气显示评价仪对储集岩进行热解分析 ;另一方面 ,利用 P YQ 88 - 2 热解装置与
岩石热解参数在石油勘测中的应用
岩石热解参数在石油勘测中的应用摘要：岩石的热解技术已经广泛应用于石油的勘测中，在烃源岩层的识别和储集岩的含油性评价中具有快速、经济的特点。
本文首先对岩石热解技术的原理和分析流程进行了简要的介绍，随后阐述了热解参数在石油勘测中的应用，最后评价了储集岩的含油性。
关键词：岩石热解参数；储层；含油性1 岩石热解原理及分析流程岩石裂解是定量检测岩石中烃类含量的一种方法，其原理是将岩石样品投入裂解炉中，对裂解炉持续升温，在不同的温度段内，将岩石样品中裂解和挥发的的烃类和干酪经载气的吹洗，便达到挥发和裂解出来的烃类气体会同样品的剩余残渣分离，接着将烃类气体送入氢焰离子化（FID）进行检测，将样品残渣经氧化催化处理后，再送入氢焰离子化检测[1]。
通过检测得到的烃类的含量，在根据含量的不同达到评价生油岩的目的。
分析流程如下：（1）取适量岩石样品粉碎，置于热解坩埚中，用90℃氮气对其吹洗2分钟，这样可以将岩石样品内的烃吹入FID中，测到峰；（2）将岩石样品放入热解炉内，将炉温加热到300℃，在此状态下持续3分钟，测得岩石样品的重烃峰；（3）将热解炉温度由300℃逐渐升至600℃，测得峰值；（4）将热解完成后的残渣置于氧化炉内，在600℃空气流下恒温5分钟，测得峰。
2 岩石热解参数及其意义岩石热解可以得到14项参数，其各参数的意义如表一所示，我们可以通过储集岩的热解参数与其含有性质的主要组分之间一定的对应关系来对储集岩的含油性进行评价[2]。
3 岩石热解参数的地质应用3.1 烃源岩层的识别和评价通过钻井可获得岩屑后，对岩屑进行取样分析，可以得到有机质丰度Cot，类型Ih和成熟度参数，在此基础上可标定有效烃源岩的富基层段[3]。
（1）评价有机质丰度Cot：根据总有机碳和产油潜力，可以讲生油岩分为4个等级，进而确定生油岩的有机质丰度。
（2）划分有机质类型Ih：划分有机质类型有两种方法，第一种是通过利用降解潜率和氢指数对有机质类型进行划分；第二种是通过将氢指数与Tmax值做比较，通过结果来综合划分有机质丰度；（3）评价成熟度：由于最大峰温值有着随着成熟度的增加而增加的特点，所以生油岩的成熟度可以通过热解烃峰顶温度Tmax来进行判断。
岩石热解气相色谱解释评价-2002
此处所说的油层是指试油测试只产油而无其它流体产出的储层,这类储层的存在有两种可能,一种是单层储层均质性强，孔渗物性好，含油饱和度值高，含水饱和度值低，多在束缚水范围内，故试油产纯油；另一类是储层非均质性强，孔渗物性差，以亲水为主的矿物，颗粒骨架对水的运移阻力大，即使含水饱和度很高，含油饱和度很低，如果不改善通道，试油测试也只产纯油。这类储层的组分流出曲线特征明显，它们都具含油特征，碳数分布范围宽，为nC13-nC32左右。主峰碳nC19-nC23，正构烷烃组分齐全，呈规则梳状结构。由于含水量相对较低，氧化和菌解作用弱，形成的未分辨化合物的含量低，基线较平直。
热解气相色谱工作原理:
是利用试样中各组份在气相和固定液液相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组份就在其中的两相间进行反复多次分配，由于固定相对各组份的吸附或溶解能力不同, 因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，按顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流讯号经放大后，在记录器上描绘出各组份的色谱峰。
三、热解气相色谱的地质应用
1、鉴别真假油气显示
在石油钻井过程中，为了预防钻井工程事故，获得较快进尺，在钻井液中加入的添加剂越来越多。这些添加剂大部分为有机物质，对岩屑和井壁取心造成污染，为正确判断油气层和评价油气带来了很大困难，因此鉴别真假油气显示的工作非常重要。
钻井液添加剂的来源主要有三个方面：
①钻井过程中，由于膨胀性地层的缩径和疏松性地层的垮塌，常常造成卡钻事故，所以在钻井液中加入原油、柴油和有机解卡剂。
若色谱峰分布曲线基本上是条直线，则说明无油气显示。
碳优势指数（CPI）和奇偶优势（OEP）
这两个参数的意义相同，表示方法有上述两种。都是说明一组色谱峰中，正烷烃奇数碳的质量分数与偶数碳的质量分数之比。因为生物体内的正烷烃中奇数碳高于偶数碳，存在着明显的奇偶优势，而有机质在演化过程中是大分子变成小分子，结构复杂的分子变成结构简单的分子，正烷烃奇数优势消失。所以奇偶优势值越接近于“ >1”，则说明该样品的演化程度和成熟度越高，反之越低。
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岩石热解气相色谱法在TK地区录井解释评价中的应用
摘要：本文根据岩石热解气相色谱的显示特征，对TK地区的Es1和Es4+Ek 两套生油源的色谱显示特征进行了区分，建立了分油源的气测解释图版，图例分析表明解释效果良好。
关键词：岩石热解气相色谱气测解释
一、引言
地层储集层的气测录井定性解释评价通常以气测组分特征图版法为主要方法之一，依据显示层气测组分的点、线在图片上的显示区域结合C1组份值，定性判断地层储层性质。
由于不同生油母质、不同的热演化程度生成的油气物理性质存在差别，在气测录井资料上的响应特征也存在一定差异，因此按照分区带、分层位做出的油气水显示特征图版会得到一些杂乱的分布线和分布点，代表特性受到影响。
本文通过岩石热解气象色谱法在TK区块录井解释评价中的应用，对自不同油源的油气层录井响应特征进行了研究，按分油源对油气层进行解释评价，有效提高了解释评价准确率。
二、岩石热解气相色谱法解释机理
在沉积的有机质中，正构烷烃主要来源于动植物体内的类脂化合物，如浮游生物中的脂肪酸、细菌内的类脂化合物以及陆生植物中的生物蜡、脂肪等，不同来源的正构烷烃，其组成特征也有较大差异。
Pr、Ph同属异戊间二烯型烷烃，Pr即iC19，Ph即iC20。
这是一组由叶绿素的侧链植醇或类脂化合物衍生的异构烷烃化合物，其热稳定性以及抵抗微生物侵蚀的能力均强于正构烷烃。
高等植物中的叶绿素在微生物的作用下都会分解，游离出植醇。
在成岩过程中，植醇进一步转化可形成Pr、Ph。
一般强还原条件下主要形成Ph，在弱氧化条件下主要形成Pr。
[1]利用岩石热解气相色谱图的形态和Pr、Ph峰的特征可以有效区别，地层含油特性。
三、TK地区两种油源解释识别方法
TK地区存在两套主要烃源岩，一是Es4+Ek暗色泥岩，二是Es1下富含烃油页岩。
Es4+Ek暗色泥岩埋藏深，成熟度较高，有机质类型以Ⅱ2型为主，部分为Ⅲ型，油质好，TK地区是其油气长期运移得指向；Es1下富含烃油页岩埋藏较浅，成熟度低，有机质类型为Ⅰ-Ⅱ2型，油质差，为自生自储或短距离运移。
通过引入岩石热解色谱法对区块内录井资料进行分析，发现热解色谱法植烷（Ph）峰为主要标志性参数可有效地对显示层油源进行了分别。
1.不同油源原油在热解色谱上的响应特征
通过对本地区大量的井进行分析，来自Es4+Ek暗色泥岩的原油Ph值较低，
烷烃峰齐全，呈正态分布；而来自Es1下富含烃油页岩的原油Ph值较高，生标带部分杂峰较多。
图1左为Es4+Ek暗色泥岩油源谱图，右为Es1下富含烃油页岩油源谱图。
属于Es4+Ek暗色泥岩油源的井主要有G68、G69、G70、D21、Y80井等；Y63区块则多以Es1下富含烃油页岩为油源，在Y63区块多以Es4+Ek暗色泥岩为油源，有的井存在混油源油层。
2.解释图版
按地层做出的解释图版点、线均显示混杂，代表性不好。
按分油源建立图版后分异性较好，尤其是Es4+Ek油源气测图版。
2.1Es1油源气测解释图版
纯油层较少，多为油水同出，因油水在气测组分上分异的不好，在图版上表现的比较扎堆，见图2。
2.2Es4+Ek油源气测图版
油、水在皮克斯勒、轻重烃、烃类比值和相对比值图版中有较好的分区，见图4。
四、解释应用实例
G88井是在TK构造带G69井南构造岩性圈闭上的一口预探井。
实钻在Es1尾砂岩和Es2顶部见到较好油气异常，见图4。
Es1尾砂岩共井壁取心6颗，对其中2颗做热解色谱分析，烷烃峰呈梳状正态分布，可以确定油源来自Es4+Ek油源，见图5。
根据热解色谱分析出本井储层来自Es4+Ek油源，使用相应的解释图版和评价标准，取得了理想的效果。
Es1尾砂岩的解释（气测1-3#层）。
三层的全烃显示值分别为0.986%、1.713%、3.311%，气测显示值随着储层物性变好而增大，但3#层峰形欠饱满，呈底水特征。
随钻烃组分齐全，C1相对含量在16-19%之间，C3>C2；全脱C1相对含量在14-25%之间，C3>C2，组分构成符合TK地区Es4+Ek油源油层特征；图版交汇，1、2#层落于油区，3#层处于油水过渡带。
综合评价1#为差油层、2#层为油层、3#层为油水同层。
试油结果与认识相吻合。
五、结论
通过岩石热解气相色谱法在TK地区录井解释评价中的应用，建立起来的解释评价图版分异性要好于按地层分类的解释图版。
岩石热解气相色谱法可以有效地对显示层的生油源加以区分，再分油源的基础上利用解释评价图版对目地层进行解释可以有效提高了TK地区储层录井解释准确率。
参考文献：
[1].李芳，邹筱春.利用Pr、Ph判断储集层性质的解释评价方法[J]录井工程2012.23（1）：30-33.
②工程师，渤海钻探工程有限公司华北石油工程事业部。