[00139822]地层流体高分辨率在线检测技术

1.研究背景： 在石油钻探过程中,地层中的流体被释放到钻井液中,通过钻井液循环带回地面。因此,对钻井液中的油气组分和含量进行检测一直是随钻发现、评价地层油气性质和产能最主要、最经济的技术手段。其技术现状为： 在钻井液含气性检测方面,国内对钻井液所携带的气态烃类进行检测的过程是,采用电动脱气器在钻井液出口对其进行搅拌、分离,通过抽气泵将分离的气体输送到在离钻井液出口约30m处的录井仪器房内,进行快速气相色谱分析,分析范围是C1～C5的气态烃类。其局限性为：一是及时性不强,有30m的管路延迟,不利于油气显示的实时发现：二是定量化不足,分离方式受钻井液密度、粘度、温度和液面等因素的影响,只能定性发现地层气体异常显示。三是分辨率不高,该气测技术自上世纪从国外引进以来,原理没有质的改变,分辨率已明显落后国外相关技术,不满足当前国际市场的准入标准。国外斯伦贝谢等石油服务公司实现了定量脱气和高分辨率检测,将气体分析范围扩大至C1～C10,获得了巨大的经济和社会效益。国际油气检测市场已将C1～C8定量检测列入了准入标准,但国外公司只租设备,不转让技术和售卖设备,造成技术上的垄断。 在钻井液含油性检测方面,在国内、外一直是录井的技术空白。目前,PDC钻头已广泛使用,PDC钻头的钻屑成粉末状,表面积大,钻井液冲刷严重,含油级别大幅度降低甚至没有油气显示,基于岩屑的含油气性分析已失去了物质基础：聚磺、混油、油基等荧光钻井液一直是影响钻井提速提效与油气层及时发现的矛盾,由于定量程度不足,通过常规录井手段也难以解决这一瓶颈：低气油比油层日趋增多,该类油层含气量低,通过气测技术难以准确发现,若采用PDC钻头,通过岩屑分析也不能发现油层。基于以上三种情况,迫切需要采用有效的技术在线检测钻井液的含油性。 2.主要技术创新： 该成果实现了地层流体中气和油的全方位、高分辨率、定量、在线、及时检测。主要由基于气相色谱原理的含气性检测和基于核磁共振原理的含油性检测两部分构成,具有集成度高、体积小、分析速度快、检测精度高、远程测控等特点,安装于钻井液出口,有效增强了油、气检测的实时性和真实性。 在含气性检测方面：成果实现了总烃、C1～C10、苯、甲苯、H2S、CO2、N2等气体组分的检测,突破了C6及之后的气体组分检测的技术瓶颈,分析周期为：C1～C8、苯、甲苯、CO2＜50s：C1～C10、苯、甲苯、CO2、N2＜120s。机械定量脱气器脱气效率达到了45%～50%,远大于常规电动脱气器5%～10%的脱气效率。脱气和分析等主要指标达填补了国内空白,达到国际先进水平。 在含油量检测方面：成果实现了钻井液连续、定量进样,小型化钻井液核磁共振传感器系统大幅缩小了传感器的体积和重量,重量约为20kg,共振频率达到了20MHz,实现了钻井液含油量连续、在线分析,室内最低含油量检测40mg/L（相当于7级荧光）,分析周期＜1min,建立了不同荧光钻井液体系下的含油量及含油性评价模型,填补了国内外技术空白,达到国际领先水平。 3.成果产生的价值 该成果为随钻油气发现和储层评价提供了全面的油气资料,成果形成的技术和系统适用于非常规油气层、常规油气层、低油气比油层等勘探对象,适合于PDC钻头、荧光钻井液等工程条件,也适用于陆上、海上、高寒、沙漠等作业环境。成果建立了油、气定量检测方法和精细评价模型,提高了油、气在线定量检测的技术水准,技术优势突出,满足了国际油气检测市场技术准入标准,有效提升了国内、外市场竞争力,在国内石油行业和国外油气检测市场中具有广阔的推广和应用前景。 该成果目前已初步实现了推广和应用,实现仪器销售和横向科研收入191万元,得到了业界的认可。在胜利、江汉、西南、中原等油区进行了10多口井的应用,油气发现率100%,仪器性能稳定,在薄储层界面划分、油气性质评价、荧光钻井液条件下的油层发现、地层含水性判别等方面体现了常规录井技术无可比拟的技术优势。 该成果已获授权发明专利7件,获申请号发明专利3件,2项中石化认定专有技术,制定行业标准1项,一级企业标准2项,发表正式期刊论文16篇（核心期刊论文13篇）,国际会议口头报告1次,全国会议论文2篇。 该成果在2014年北京石油装备展上进行了展出,得到了客户及高层的普遍认可：目前已列入了中石化推广应用项目,正在实施仪器工业化生产和规模化推广,包括中石油、中石化在内的多家油气服务公司表达了购置和应用的积极愿望,展现出良好的市场和经济前景。