石油鉆采工藝2001 年(第23卷)第3期鉆井液添加劑定量熒光評價方法的探討王富華邱正松鄢捷年王書琪朱金智《石油大學,山東東營257062) (石油大學,北京昌平 102200) (塔里木石油勘探開發(fā)指揮郵. 新疆庫爾勒841000)摘要分析了建立鉆井液添加劑定量熒光評價方 法的必要性,介紹了鉆井液添加劑的熒光機理。從提取溶劑的優(yōu)選、添加劑的處理方法和熒光測試方法3個方面,對鉆井液添加劑熒光評價方法進行了探討。同時,提出了一種添加劑熒光評價新方法一-“巖屑熱滾提取-熒光分光光度計法" ,并對塔里木油田2口井使用的鉆井液添加劑.及其體系進行了熒光對比評價。評價結果表明,環(huán)已烷是一種理想的鉆井液添加制熒光評價分析溶劑。文中提出.的新方法符合現場熒光錄井的實際,既能對鉆井液添加劑做到定量熒光評價,同時又能確定鉆井液添加劑所產生的熒光對原油熒光顯示的干擾程度,具有廣闊的應用前景。主題詞鉆井液舔加劑熒光分析評價鉆井液錄井原油巖屑溶劑作者簡介王富華。 1968年生。1991 年畢業(yè)于山東大學膠體化學專業(yè),1997年在石油大學獲工學碩士學位,現在石油工程素鉆井液研究室從事教學與科研工作,講師。為了改善鉆井液性能、確保鉆井施工順利進行，光”。利用物質的熒光特性,不僅可以定性地發(fā)現物鉆井液中常需要混入改性瀝青類添加劑和其它抗高質的存在,而且根據朗伯一比爾定律， 在溶液濃度很溫的添加劑。由于這類添加劑在紫外燈照射下發(fā)射稀時,可對熒光物質進行定量測定[2]。熒光,使熒光錄井變得困難,有時甚至完全失效(1]。二、鉆井液添加劑提取溶劑的優(yōu)選因此,石油地質部門要求在探井鉆井中使用的鉆井對鉆井液添加劑進行熒光評價的目的是確定添液添加劑必須是無熒光或低熒光的，這就需要在鉆加劑對原油熒光顯示是否存在影響,因此,鉆井液添井液設計時了解鉆井液添加劑的熒光特性,對于初加劑提取溶劑的選擇應遵循有利于原油熒光顯示次使用的未知熒光級別的添加劑產品還要進行熒光(或巖屑熒光錄井)的原則。評價。目前，鉆井液添加劑的熒光評價還未建立統(tǒng)1.溶劑本身的熒光強度低。如果溶劑本身的熒一的標準方法，而且大多數方法還停留在定性或半光強度高,有可能掩蓋原油熒光(特別是輕質油),對定量階段,尚未與原油熒光顯示(熒光錄井)建立直原油熒光顯示產生干擾。接的定量關系。因此,對鉆井液掭加劑開展定量熒2.提取原油的能力強。溶劑對原油的溶解程度光評價方法的探討具有重要的現實意義。大,提取原油熒光信息多。-、鉆井液添加劑的熒光機理3.提取外來熒光干擾物質少。鉆井液掭加劑是熒光是一種光致光，可分為原子熒光和分子熒原油熒光的千擾物質,因此,所選擇的溶劑對鉆井液光,鉆井液添加劑發(fā)射的熒光屬于分子熒光。帶有添加劑的溶解提取能力越弱越好。生熒團(指分子結構中呈剛性平面結構的--些不飽4.成本低。為了節(jié)約測試成本,最大限度地提和雙鍵,特別是共軛雙鍵以及苯環(huán)等可以吸收紫外高經濟效益,所選擇的溶劑價格越低越好。光并且發(fā)射熒光的官能團)的鉆井液添加劑基態(tài)分s.污染程度低。要求溶劑對環(huán)境和人身危害盡子吸收紫外輻射能后,處于激發(fā)態(tài)，.一部分以振動能可能小。的形式消耗掉,變?yōu)樽畹驼駝幽芗?。當由激發(fā)態(tài)的傳統(tǒng)熒光錄井使用的溶油試劑氯仿是-種無色最低振動能級轉化為基態(tài)時,則發(fā)出比激發(fā)光波長透明稍有甜味的液體,但其在空氣中易分解生成劇稍長、能反映化合物特性的一種光能,即稱為“熒毒的光氣及氦化氫、二氧化碳、氯氣。另外,氯仿有中國煤化工。 中國石油天然氣集團公司“九五"項目96002602 - 3部分階段成果。MHCNMHG2石油鉆采工藝2001 年(第23卷)第3期很強的麻醉作用，氯仿蒸氣會損害眼角膜,進入眼球(3)巖屑熱滾污染模擬。將巖屑和模擬鉆井液會患眼球震顫癥。體系按- -定質量、體積比加入滾動杯中,在77C溫通過文獻[3]的分析發(fā)現，環(huán)已烷本身熒光強度度下密閉滾動3h。低,其沸點高于正己烷,且其價格(13元/瓶)是正己(4)巖屑的洗滌。將巖屑從滾動杯中取出用自烷價格(54元/瓶)的1/4, 對環(huán)境和人身危害小，可來水沖洗干凈,干燥,并研磨至- -定粒度。作為鉆井液添加劑熒光評價分析的理想溶劑。(5)溶劑提取。取研磨好的巖樣與溶劑按- - 定三鉆井液添加劑處理方法的比較比例混合,充分震蕩15min。在3500r/min轉速下離1.常溫溶劑直接提取法- 般按固液比1:5(g心5min,取出離心液作為測試基液。:mL)的比例,準確稱取2g鉆井液掭加劑于20mL具該方法能夠真實反映鉆井液添加劑對巖屑熒光塞試管中,加入10mL優(yōu)選有機溶劑，充分展蕩錄井的影響,這是因為只有在含油巖屑表面發(fā)生吸15min。將上述提取液離心分離(或過濾)后作為測附,并能夠被溶劑溶解脫附下來的添加劑所發(fā)射的試基液。熒光才有可能對原油熒光產生干擾;如果添加劑不該方法溶解提取的添加劑組分較復雜,添加劑在巖屑表面發(fā)生吸附,或者吸附在巖屑表面而不會的油溶成分不論是否能夠在巖屑表面產生吸附一脫被溶解下來,即使其本身熒光很強也不會對巖屑熒附作用,皆能被溶劑溶解提取出來,其熒光評價結果光錄井產生干擾,那么,這種強熒光添加劑就可以在并不能準確反映添加劑對巖屑熒光錄井的影響,只鉆井液中使用。能進行添加劑熒光對比參考。但該方法的技術要求四、熒光測試方法的確定不高,操作簡便,易于對添加劑進行快速定性熒光評添加劑提取液的熒光測試方法目前有2種,即用簡單的紫外燈照射法和用熒光分光光度計定量測2.鉆井液溶劑萃取法該方法的評 價試驗程序如下。1.紫外燈法紫外燈法又可分為點滴法和系列(1)配漿。按照添加劑在鉆井液中的實際使用對比法2種[5]。濃度,將其加入膨潤土基漿中。(1)點滴法。用玻璃櫸蘸1滴提取液于濾紙上,(2)熱滾。將配好的鉆井液裝入滾動杯，放入滾用熒光燈觀察光環(huán)的顏色和亮度,根據顏色和亮度子爐中恒溫滾動一定時間(溫度及時間視鉆井的井確定該樣品的熒光級別。下實際情況而定)。(2)系列對比法。將提取液移入比色管，在紫外(3)提取。向盛有0.5mL熱滾鉆井液的20mL燈照射下與原油系列標準溶液進行對比,目測定級，具塞試管中加入5mL優(yōu)選溶劑,充分展蕩10min,離從而將鉆井液添加劑分為1~15級。心5min,取上部離心清液作為添加劑樣品的測試基紫外燈法未考慮熒光依度消光現象(即熒光自液(其濃度定義為Co)。身猝滅),不能準確地確定各種添加劑的熒光發(fā)射波相對于溶劑直接提取法來說,雖然該方法較能長及強度,更不能確定掭加劑對原油熒光顯示的影反映添加劑與鉆井液其它成分的作用情況,但僅能響程度。該方法僅適合于所鉆地區(qū)的儲層原油是重反映添加劑在鉆井液中的熒光特性,未考慮與含油質油的情況。對于凝析油、輕質油和-些在400m巖屑的相互作用狀況,不能真正反映添加劑對巖屑以下波長范圍內發(fā)射熒光的添加劑,在進行熒光評熒光錄井的影響程度。價時會出現較大偏差,因為它們發(fā)射的熒光波長超3.巖屑熱滾提取法該方 法的評價試驗程序如出可見光的披長范圍(400~ 800m),僅憑肉眼無法下準確地進行熒光定級[6~7]。另外,由于受到測試人(1)巖樣的選取。首先選取有代表性的儲層巖對有色光顏色及亮度的分辨能力和現場工作經驗的樣。如果是生產井,應盡量選用鄰井同層位的巖屑制約,誤差有可能達到幾十納米?；驇r樣,經洗油處理并烘干。.2.熒光分光光度計法將提取液稀釋 至測試濃(2)鉆井液體系的配制。各種待評價添加劑一度,固定熒光分光光度計的激發(fā)和發(fā)射波長，在原油律按其在鉆井液體系中的實際加量，加入基漿配制特征峰位處直接測定提取液的熒光強度,然后與標成模擬鉆井液體系。中國煤化工級。.YHCNMHG王富華等:鉆井液添加劑定量熒光評價方法的探討該方法克服了熒光自熄現象,因為所有樣品的150C條件下，用新、舊2種熒光評價方法對塔里木測試濃度均符合郎伯-比爾定律,因此無濃度消光油田2口井3種鉆井液體系進行了評價。這3種鉆問題，測試結果的有效性強;該方法是在所鉆地區(qū)代井液體系的配方如下:表性原油的特征峰位下進行的熒光強度的數值化測配方I(輪古6井):4%膨潤土漿+3%MMH試.測試結果誤差很小，其測試結果更有利于評價樣(7%的膠液) + 2%SMP-1 + 2% WFT- 666 + 3%品對原油熒光顯示的影響;對于凝析油、輕質油及熒AHSP- 1+0.2%SP-2+ 2% RH - 3D(或MHR -光發(fā)射波長小于400mm的鉆井液添加劑更有效。86D) +0.2%ABSN+ 2%QS-1+石灰石粉。五、“熒光分光光度計法"與“紫外燈目測系列對配方I(依南4井):3%膨潤土漿+ 0.2%KPAM比法”的實測對比分析+3%SMP- 1 + 2%DFD- 140+ 0. 3%LV- MC+分別利用“熒光分光光度計法”(記為新方法)與.6%KCl + 3%MHR - 86D + 0.2%ABSN+ 2%QS-1+“紫外燈目測系列對比法”(記為舊方法),使用2種1. 5%DYY-1+重晶石粉。提取溶劑一氯仿和環(huán)已烷, 對塔里木油田2口井配方皿(依南4井):3%膨潤土漿+ 0.2% KPAM3種鉆井液體系及其單劑進行了熒光評價。+3%SMP- 1 + 2% DFD- 140+ 0.3%LV - CMC +1.單劑熒光評價按照添加劑在鉆井液配方中6%KCl + 3%MHR- 86D+ 0.2% ABSN+ 2%QS-1 +的實際濃度,用密度為1. 04g/cm2的預水化膨潤土1. 5%FB- 2+重晶石粉。,漿配制成單劑鉆井液,巖屑用環(huán)己燒和氯仿分別提配方I和皿配方的差別在于所用的油溶性樹脂取,結果見表1。表中從1~10添加劑的測試濃度為不同,前者為DYY- 1,后者為FB- 2,評價試驗結果Co, 11.12的測試濃度為C/32, F366、F373分別為見表2。原油在環(huán)已烷和氯仿中的熒光發(fā)射主蜂強度。表2鉆井液體系的熒光評價表1鉆井液添加劑熒光評價結果熱淳濕度環(huán)已烷楗取液氟仿提取液配方熒光級利熒光級別環(huán)已烷提取液氧仿提取液心F366新方法舊方法F373 新方湖舊方法添加劑F366| F373新方法舊方法772.0 | 5.019.4 4.5新方法陽方法12%WFT-666(9.40 2.313.9 4.0I150|46.54.5|3.5|17.04.32| 3%J1888 7.30 2.0| 10.8| 3.8| 9.5 9.4|8 | 3.8 9.33 0.2%SMP-2j9.10| 2.2| 5.5 7.42| 3.2150 8.54 9.2 8 3.39| 9.1 84 2%RH- 101 43.6| 4.57.603.2.5鞏24.411.011.56.30 10.0 15 | 0.2%ABSN 5.12 1.55 4.06 2.2| 4150| 20.0| 10.5 11.56.40 10.0 13.55 0.2%KPAM 6.03 1.84.80 2.7表2中配方I的測試依度為Co,I、皿測試濃7| 3%SMP-1 17.0 3.15 |8.73 3.46度為Co/64,F366、F373同表1。從表2可以看出:8 2%DFD- 140|8.90 2.28.13| 3.4(1)對3種鉆井液體系來說, 2種溶劑條件下使9 4%SNH 30.7| 4.06 33.0 5.4用新方法所測得的結果基本一致,而舊方法則存在10 0.3%LV.ac2.36| 0.5| 3 5.05| 2.81 1.5%DYY-1|6.70| 5.0| 6.5 3.00 8.0較大差別;12| 1.5%FB-2|32.419.5 11 5.30 8.810_(2)在新方法中,用環(huán)己烷作溶劑可以提高熒光從表1可以看出,大多數鉆井液添加劑的氯仿級別的分辨能力;提取液的熒光強度高于環(huán)己烷提取液,說明用氯仿(3)高溫使這3種鉆井液體系熒光強度稍有降作溶劑,增大了鉆井液添加劑對原油熒光顯示的干低,但對其熒光級別影響不大;擾,限制了添加劑的廣泛使用。用環(huán)己烷作溶劑的(4)配方I低于熒光5級，配方I為熒光9.5新評價方法能夠較準確地評價添加劑的熒光級別,級,配方M低于熒光11級。如DYY- 1的熒光級別為5.0,FB-2則為9.5;而使六、結論用氯仿作溶劑時,不論用新方法還是用舊方法,都不1.分析榕劑最好選用環(huán)已烷,既可以降低測試能明顯分辨兩者的熒光級別(DYY-1為熒光9級，成本,有利于添加劑的熒光評價,又能減小溶劑對環(huán)FB-2則為熒光10級)。2.鉆井液體系的熒光評價 分別在77C和境的污勢中國煤化工莘取法、添加TYHCNMHG4石油鉆采工藝2001 年(第23卷)第3期劑直接溶劑提取法更能真實反映鉆井液添加劑對巖感謝。屑熒光錄井的影響,建議采用巖屑熱滾提取法。參考文獻3.紫外燈照射法僅適合于所鉆地區(qū)的儲層原油1冀朝民.推薦用一種新的熒光錄井試劑.錄井技術, 1997是重質油的情況。對于凝析油、輕質油和一些在(2):1~7400mm以下波長范圍內發(fā)射熒光的添加劑,在進行2趙菊英,排除鉆井液中柴油與磺化瀝青熒光干擾的方法.熒光評價時會出現較大偏差。另外測量精度較差，鉆井液與完井液，1991, 8(2):72~78受操作人員對有色光顏色和亮度的分辨能力及工作3王富華,邱正松等.巖屑熒光錄井試劑的對比實驗研究.經驗的制約。熒光分光光度計法克服了熒光自熄現錄井技術,2000, 1(2):14~18象,測試結果誤差很小,其測試結果更有利于評價樣4趙菊英.用已烷作為巖屑熒光最井替代試劑的探討.石品對原油熒光顯示的影響;對于凝析油、輕質油及熒油勘探與開發(fā), 1997;24(4) :83~86光發(fā)射波長小于400m的鉆井液添加劑更有效。5 中國石油天然氣總公司勘探局.勘揮地質錄井手冊，北4.“巖屑熱滾提取-熒光分光光度計法”與目前京:石油工業(yè)出版社, 1993:84- 89國內外其它同類方法相比，具有獨特的優(yōu)勢。該方6趙菊英等.消除改性瀝青對地質熒光錄井影響的方法.石油勘揮與開發(fā)。1996, 13(6):82~ 84法既能對鉆井液添加劑做到定量熒光評價,又能夠7靳紅敏等.如何判定改性瀝青對地質熒光錄井的影響.鉆同時確定鉆井液添加劑所產生的熒光對原油熒光顯井液與完井液, 1998, 15(1):20~23示的干擾程度。為鉆井液添加劑的研制和開發(fā),以程能林,胡聲聞.溶劑手冊(上冊). 北京:化學工業(yè)出版及現場應用推廣創(chuàng)造條件。社, 1986:76~288作者附言:本文的完成得到了石油大學(華東)(收稿日期2001-02-01)石油工程系的于連香老師和王毅同學以及資源系中(修改稿收到日期2001-02-21)心實驗室的張鎮(zhèn)靜實驗師、胡書毅高級工程師和方[編輯薛改珍]炎華工程師的大力支持和幫助，在此一并表示衷心未來的幾種新能源為緩解能源供應緊張的矛盾,各國科學家都在微生物世界 上有不少國家盛產甘蔗、甜萊、努力研究,積極尋找新能源。木薯等,科學家利用微生物發(fā)酵,可將它們制成酒本世紀,波能、可燃冰、煤成氣、微生物、綠藻將精。酒精具有燃燒完全、效率高、無污染等優(yōu)點,用成為人類廣泛應用的新能源。.其稀釋汽油所配制的“乙醇汽油”,功效可提高15%波能即海洋波浪能。 這是一種取之不盡、用左右。據報道,巴西已改裝“乙醇汽油"為燃料的汽之不渴的無污染再生能源。據科學家推測,地球上車幾十萬輛,減少了大氣污染。.海洋波浪蘊藏的電能高達90萬億千瓦。綠藻當石油和天然氣耗盡時, 氫是一種理想.可燃冰這是一種天 然氣與水結合在一起的的燃料,但問題在于能否找到一個廉價生產氫的方水合物,它的外型與冰相似，故稱“可燃冰”?？扇挤?。如今,科學家已經發(fā)現新方法,可以迫使綠藻冰在低溫高壓下呈穩(wěn)定狀態(tài)，主冰體融化所釋放的按要求生產氫氣,這種技術可能會無限量地為人類可燃氣體相當于原來固體水合物體積的100 倍。提供燃料。目前,1升綠藻培養(yǎng)液每小時可以生產據測算:可燃冰的蘊藏量比地球上的煤、石油和天出3毫升氫氣。研究人員認為,綠藻生產氫氣的效然氣的總和還多。率至少可以提高100倍。煤成氣煤在形成過程中 由于溫度及壓力增加,要釋放出可燃性氣體。從泥炭到褐煤,每噸煤(李輝供稿)產生400m氣?？茖W家估計,地※上煤成氣可達2000萬億立方米。中國煤化工MHCNMHG