1、三维荧光录井技术在油水层特征判识中的应用摘要：荧光检测技术的不断创新和发展，促使着荧光录井技术的不断飞跃和进步。三维荧光录井技术由于其具有更高的灵敏度和检测上限、激发波长和发射波长的任选性、更多的图谱表现形式和更丰富的参数信息等特征，较好的弥补了二维荧光录井技术的一些缺陷和不足。通过对三维荧光录井技术的研究、推广和初步应用，掌握了三维荧光录井技术的技术原理及技术特点，初步建立了三维荧光技术评价油水层特征的标准，并在实际应用中取得了较好的效果。通过实践证明该技术在判识油水层方面，具有独特的技术优势，具有良好的应用前景。关键词： 三维荧光 谱图特征 储集层油水层特征 应用前言随着二维荧光录井技术的
2、发展和成熟，在胜利油区取得了较好的应用效果，定量荧光录井技术也已获得甲方的一致认可。但是在生产应用中，也逐渐暴露了二维荧光录井技术的一些不足，比如：254nm 的固定激发波长对于轻质油较为适合，但对于原油性质较重的原油则不适合；仪器线性范围太窄，含油浓度过高的样品需要稀释上百倍，极易造成误差等等。三维荧光录井技术的出现，是石油荧光分析检测技术的一个革新，较二维荧光在技术上更先进、数据上更可靠，是对二维荧光录井技术的拓展和补充。2005 年底我公司引进北京石油勘探开发研究院研制的三维石油荧光分析仪（OFA-3DI）2 台，通过室内试验和现场实际应用，在仪器原理、分析方法、三维分析技术研究、三维图
3、谱特征研究、真假油气显示识别、原油性质、油水层特征评价方面获得了一些认识，并在实际应用过程中见到了良好的效果。1 三维荧光录井检测工作原理及主要参数1.1 理论基础仪器所测得的荧光强度与该物质的荧光效率有关，当被测物质浓度相对较稀的情况下，则测得荧光强度和物质浓度成正比 1，上述关系可用下式表示：F=KIA式中 F荧光相对强度K 与仪器增益（检测效率）有关的常数I 激发光强度 荧光物质的荧光效率A 荧光物质的浓度（mg/l）当仪器的有关参数选定以及被测物质和介质条件确定后，所测定荧光相对强度仅与 A 成正比，因而仪器可进行定性测试。对于不同的荧光物质具有不同的荧光光谱，只要进行发射光谱扫描，即
4、可得到被测物的荧光光谱特性。1.2 工作原理荧光的产生即由于物质在受光激发后可发射出较受光波长长的光谱。当光源辐射出的光束经激发光单色器（EX）后照射到样品池上，样品中的荧光物质接收激发光后产生能量跃迁而发射荧光（EM）。荧光由大孔径非球面镜的会聚及光栅的分光后，入射在光电倍增管上，光电倍增管把光信号转换成电信号，电信号经放大送至计算机进行处理。然后再以数字显示或图谱打印的方式提供给用户 1。三维荧光仪的基本工作原理如图 1。1.3 分析的主要参数及意义三维荧光的分析参数主要有荧光强度 INT、含油浓度 C（单位 mg/l）、荧光系列对比级别 n 和油性指数 R 等。荧光强度 INT：原油中荧
5、光物质所发射荧光的强弱，反映被测样品中含荧光物质的多少。含油浓度 C(mg/l)：指 1 克岩石样品中被正己烷试剂萃取出的原油物质的含量；是由荧光强度（INT）派生的参数，C=a*INTb，（其中 a、b 均为经验常数）。荧光系列对比级别 n2：反映 1 克样品中含油荧光级别的高低；是由含烃浓度（C）派生的参数。n=15-(4-LogC)/0.301油性指数 R3：发射波长 350nm500nm 最大荧光强度与发射波长200nm350nm 最大荧光强度之比，即 RINT(350500nm) / INT (200350nm)。最佳激发波长、最佳发射波长：是指获得最大荧光强度 INTmax所对应的
6、激发波长和发射波长，最佳激发波长和最佳发射波长可以反映不同油种及不同添加剂的各自特性。2 三维荧光录井图谱的表现形式2.1 三维图谱三维图谱是一种直观的三维立体投影图，空间坐标 X、Y、Z 轴分别表示发射波长、激发波长和荧光强度（图 2 左）。从图上容易观察到荧光峰的位置和高度以及荧光光谱的某些特征，可作为一种有价值的光谱指纹技术。但不易提取任何激发发射波长对所对应的荧光强度信息。2.2 等值图谱以平面坐标的横轴表示发射波长，纵轴表示激发波长，平面上的点即表示由两个波长所决定的荧光强度。将荧光强度相等的各个点连接起来，便在 EmEx构成的平面上显示了由一系列等强度线组成的等值图谱（图 2 右）
7、。该图谱能获得较多的信息，容易体现出与普通的激发图谱、发射图谱的关系。2.3 发射图谱采用激发波长激发后检测一定范围发射波长段不同波长所对应的荧光强度，然后记录荧光强度对发射波长的关系曲线，所得到的图谱即称为发射图谱。二维荧光录井就是采用固定激发波长 Ex254nm 时测得的发射图谱，即 Em-INT 图谱。图 3 是提取某样品在激发波长为 300nm、350nm 和 400nm 时产生的发射图谱。2.4 激发图谱荧光物质的激发图谱是指采用不同的激发波长激发而引起物质发射某一波长荧光的相对效率。也就是固定发射波长，改变激发波长，所得的荧光强度与激发波长的关系曲线即为激发图谱，即 Ex-INT
8、图谱。图 4 是提取某样品在发射波长为 320nm、370nm 和 420nm 时产生的激发图谱。2.5 密集椭圆对于等值图存在一个以（Ex1, Em1）为中心的椭圆（图 5 红色区域），这一椭圆称之为对应于一个已知分布的密集椭圆。一个二维域上分布所对应的密集椭圆反映了该分布的基本特征：椭圆中心即分布的重心；椭圆长轴方向为该分布在二维域上的主方向；椭圆长短轴长度之比反映分布在主轴方向的密集程度，比值越大则密集程度越大；椭圆面积反映该分布在二维域上的密集性，若有二维域中的二个分布，它们有相同的重心，而且一个椭圆完全处于另一个椭圆中，那么前一分布将称为比后者具有较大的密集性。可见，一个三维荧光谱的
9、密集椭圆可以比较全面的反映出其在 xy 平面上的分布特征。3 油水层特征的判识标准在借鉴二维荧光录井技术研究成果的基础上，从三维荧光录井参数的地质意义出发，结合录井、测井及试油资料，通过室内及现场应用，初步建立了油水层特征评价标准及图版（见表 1、图 6）。4 结束语通过初步应用，我们认为三维荧光录井技术原理先进、分析仪器可靠，在油水层特征判识方面见到了明显的效果。该项技术的成功应用，对于完善我公司现场录井配套项目、提高技术服务水平和资料应用解释水平具有重大意义。由于三维荧光资料的信息量更大，目前三维荧光技术进展还不够，很多图谱特征信息未能完全识别。另一方面由于试油资料相对滞后，很大一部分分析资料无试油结果作对照，因此标准和图版还不够完善，有待今后各项资料积累后继续改进。参考文献：1 陈俊男. 三维定量荧光录井技术应用探讨.录井工程，2005，16（2）2 安文武，苏金龙，刘树坤.定量荧光录井技术在石油勘探质的应用探讨.录井技术，2000，11（4）：35413 王志战.定量荧光录井技术应用探讨. 录井技术，2002，13（1）：3540
