專利名稱：鉆井液中含油氣在線光譜測定方法
技術領域：
本發明涉及一種測定鉆井液中油氣的種類和濃度的方法，尤其涉及一種測定鉆井液中油氣的種類和濃度的在線光譜法。
背景技術：
目前石油鉆井過程中的錄井方法包括測定鉆井液中含氣(即揮發性烴)的種類和濃度、測定鉆井液中含油的種類和濃度、根據油氣含量繪制錄井圖以及根據錄井圖判斷油氣層。
現有技術中的一種錄井方法為色譜法，通過色譜法測定鉆井液中含氣濃度，然后再通過所測定的含氣濃度推算含油濃度。這種方法在實現過程中需要將鉆井液所含的可揮發性組份分離出來，再傳輸到色譜分析儀中進行檢測。
現有技術中的另一種錄井方法為熒光錄井法，通過熒光法測定鉆井液中油含量，再通過所測定的含油濃度推算含氣濃度。如CN1172257A《一種巖屑熒光錄井方法》，該方法通過采用有機溶劑萃取隨鉆井液的返出巖屑中所含的油，而CN1399127A《鉆井液定量熒光錄井方法》則通過用有機溶劑直接萃取鉆井液中所含油，再用熒光光譜分析儀器對萃取液進行定量分析，從而測定巖屑或鉆井液中含油量。
上述方法的共同缺點在于1.上述方法都需要工作人員選取不同采樣點樣品處理后進行測定。工作人員的經驗與工作態度直接影響了所取樣品的質量，從而影響油氣層的判斷結果。因此這種方法人為因素太強，不利于客觀及準確地判斷油氣層。
2.上述方法都需要對樣品進行預處理，將可測組分分離出來，再傳輸到分析儀進行檢測，這樣導致分析周期長、測量效率低以及測量精度差。
3.隨著鉆井技術、工藝的改進，鉆進速度越來越快，返出的巖屑粒度越來越小，大部分直徑1mm以下，由此導致巖屑樣品撈取困難，尤其是儲層巖屑，幾乎無法挑出。如采用空氣或空氣泡沫鉆井，不但巖屑撈取困難，在線色譜法也存在氣體組份分離困難的問題，因此，上述錄井方法均存在無法得到分析樣品的困難。
4.上述方法采集的光信號為透射光信號，因此其無法直接測量形態為不透明乳濁液的鉆井液。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種鉆井液中含油氣在線光譜測定方法，包括將連接光源和光譜儀的探頭接近標樣，所述光源通過所述探頭照射到標樣，所述光譜儀記錄來自標樣的反射光信號并將其傳送至數據處理系統，所述數據處理系統采用化學計量學方法對信號進行解析，得出標樣中各成分的光譜以及各成分的濃度-光強校正曲線；將探頭接近鉆井液，得出鉆井液的光譜以及光強；在數據處理系統中，將所述鉆井液的光譜比對所述標樣中各成分的光譜，確定鉆井液中各成分的種類，并根據所述鉆井液的光強得到鉆井液中各成分的光強，將所述鉆井液中各成分的光強比對所述標樣中各成分的濃度-光強校正曲線，確定鉆井液中各成分的濃度。
在上述的在線光譜測定方法中，所述標樣為揮發性烴，所述光譜儀為紅外光譜儀。
在上述的在線光譜測定方法中，所述光源采用波長為220nm-380nm的光源，所述標樣為油，所述光譜儀為熒光光譜儀。
在上述的在線光譜測定方法中，所述鉆井液包括氣體、液體、乳濁液、懸浮液以及氣溶膠。
本發明使得檢測裝置可以直接置于鉆井液返出通道或其附近，通過接收來自鉆井液的反射光信號并對其采用化學計量學方法進行解析而得到鉆井液中的油種類和含量，其優點在于(1)樣品不需要預處理，由此可在線測定，縮短分析周期，提高數據精度。
(2)樣品可為氣體、液體、乳濁液、懸浮液或氣溶膠。
(3)可直接進行油、氣含量測定。
(4)可實現非接觸、非破壞性測定。
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明，其中圖1為包含本發明的錄井方法的流程圖；圖2示出測定鉆井液中含氣種類及濃度的裝置的光路圖；圖3為揮發性烴的紅外吸收光譜；圖4A為原油二維熒光光譜；圖4B為原油三維熒光光譜。
具體實施例方式
請參見圖1，圖1為包含本發明的錄井方法的流程圖。如圖所示，包含本發明的錄井方法為1.測定鉆井液中揮發性烴的種類及濃度，步驟包括(1)紅外光譜儀測定揮發性烴標準樣11。現請參見圖2，圖2為測定鉆井液中含氣種類及濃度的裝置。下面我們參照圖2詳述步驟(1)的具體實現過程將連接光源21和紅外光譜儀23的光纖探頭24接近標樣11(標樣11為已知種類和濃度的揮發性烴)，光源21通過光纖探頭24照射到標樣26表面，紅外光譜儀23記錄來自標樣的反射光信號，并將其傳送至數據處理系統25，數據處理系統25采用化學計量學方法對信號進行解析，得出揮發性烴標樣紅外吸收光譜12(反映了波長與透過率間的關系，具體請參見圖3)以及各種揮發性烴的濃度-光強校正曲線13(由朗伯一比爾定律可知，光的透過率倒數的對數與物質濃度呈線性關系)。
(2)紅外光譜儀測定鉆井液中揮發性烴14。將探頭接近鉆井液，得出鉆井液的揮發性烴紅外吸收光譜17以及鉆井液的光強18。步驟(2)的具體實現與步驟(1)類似，遂不在此重復敘述。
(3)在數據處理系統中，將鉆井液的揮發性烴紅外光譜17比對揮發性烴標樣紅外吸收光譜12，確定鉆井液中的揮發性烴種類15，并根據鉆井液的光強18得到鉆井液中各種揮發性烴的光強，將其比對標樣中各成分的濃度-光強校正曲線13，可確定鉆井液中揮發性烴濃度16。
2.測定鉆井液中油的種類及濃度，步驟包括(1)熒光光譜儀測定油標準樣111，用波長為220nm-380nm的光源直接照射鉆井液，得出二維或三維的油標樣熒光光譜112(反映了波長與熒光值間的關系，具體請參見圖4)及各種油的濃度-光強校正曲線113。
(2)熒光光譜儀測定鉆井液中油114，得出鉆井液的油熒光光譜117以及鉆井液的波長為250nm-400nm的熒光強度118。
(3)確定鉆井液中油種類115以及濃度116。
步驟2的具體實現與步驟1類似，僅將紅外光譜儀23換成熒光光譜儀以及將揮發性烴標準樣11換成油標準樣，遂不在此贅述。
3.根據揮發性烴以及油的種類及濃度，繪制實時錄井圖以及判斷油氣層19。
上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，并不是對本發明的范圍的限制。對于本技術領域的一般人員來說，可以在不脫離本發明的精神的情況下，做出種種變化。因此，本發明所主張的范圍應以權利要求書中的權利要求所述的為準。
權利要求
1.一種鉆井液中含油氣在線光譜測定方法，包括(1)連接光源和光譜儀的探頭接近標樣，所述光源通過所述探頭照射到標樣，所述光譜儀記錄來自標樣的反射光信號并將其傳送至一數據處理系統，所述數據處理系統采用化學計量學方法對信號進行解析，得出標樣中各成分的光譜以及各成分的濃度-光強校正曲線；(2)將探頭接近鉆井液，依如步驟(1)中相同的步驟得出鉆井液的光譜以及光強；(3)在數據處理系統中，將所述鉆井液的光譜比對所述標樣中各成分的光譜，確定鉆井液中各成分的種類，并根據所述鉆井液的光強得到鉆井液中各成分的光強，將所述鉆井液中各成分的光強比對所述標樣中各成分的濃度-光強校正曲線，確定鉆井液中各成分的濃度。
2.如權利要求1所述的在線光譜測定方法，其特征在于，所述標樣為揮發性烴，所述光譜儀為紅外光譜儀。
3.如權利要求1所述的在線光譜測定方法，其特征在于，所述光源采用波長為220nm-380nm的光源，所述標樣為油，所述光譜儀為熒光光譜儀。
4.如權利要求2或3所述的在線光譜測定方法，其特征在于，所述鉆井液包括氣體、液體、乳濁液、懸浮液以及氣溶膠。
全文摘要
本發明涉及一種測定鉆井液中油氣的種類和濃度的方法，尤其涉及一種測定鉆井液中油氣的種類和濃度的在線光譜法。本發明所要解決的技術問題是提供一種鉆井液中含油氣在線光譜測定方法，包括將連接光源和光譜儀的探頭接近標樣，得出標樣中各成分的光譜以及各成分的濃度－光強校正曲線；將探頭接近鉆井液，得出鉆井液的光譜以及光強；確定各成分的濃度和含量。本發明使得檢測裝置可以直接置于鉆井液返出通道或其附近，測定鉆井液中的油氣種類和含量，其優點在于樣品不需要預處理，由此可在線測定，縮短分析周期，提高數據精度；樣品可為氣體、液體、乳濁液、懸浮液或氣溶膠；可直接進行油、氣含量測定；可實現非接觸、非破壞性測定。
文檔編號G01N21/64GK1982870SQ20051011140
公開日2007年6月20日 申請日期2005年12月13日 優先權日2005年12月13日
發明者袁建新, 李 榮 申請人:上海神開科技工程有限公司