气测录井讲课知识

1、第第一一部部分分气测录井基础理论气测录井基础理论第第二二部部分分气相色谱分析气相色谱分析第第三三部部分分资料解释评价方法资料解释评价方法第第四四部部分分录井资料的应用录井资料的应用第第一一部部分分气测录井基础理论气测录井基础理论石油天然气性质石油天然气性质石油天然气进入钻井液的方式与分布状态石油天然气进入钻井液的方式与分布状态地层中石油与天然气的储集状态地层中石油与天然气的储集状态气测录井资料的影响因素气测录井资料的影响因素第一部分第一部分 气测录井理论基础气测录井理论基础 气测录井属随钻天然气地面测试技术，主要是通过对钻井液中天然气测录井属随钻天然气地面测试技术，主要是通过对钻井液中天然气的

2、组成成份和含量进行测量分析，判断地层流体性质，间接地对储层气的组成成份和含量进行测量分析，判断地层流体性质，间接地对储层评价。气测录井技术所研究的对象是地层流体，充分了解石油、天然气评价。气测录井技术所研究的对象是地层流体，充分了解石油、天然气的成份、性质、天然气在钻井液中的存在形式、脱气器气体分离等基础的成份、性质、天然气在钻井液中的存在形式、脱气器气体分离等基础理论，才能更好地分析钻井液中所含天然气含量与油气藏的关系。理论，才能更好地分析钻井液中所含天然气含量与油气藏的关系。 成成份份 石油是一种以烃类为主的混合物，由、和少量的、等元石油是一种以烃类为主的混合物，由、和少量的、等元素组成，

3、常温常压下，素组成，常温常压下，C1-C4以气态的形式溶解在石油中。石油的成份组以气态的形式溶解在石油中。石油的成份组成依成因、生成的条件和生成年代等诸多因素的不同有很大的差异，因此，成依成因、生成的条件和生成年代等诸多因素的不同有很大的差异，因此，不同油田生产的石油所含各类碳氢化合物不尽相同。我国大多数油田所产不同油田生产的石油所含各类碳氢化合物不尽相同。我国大多数油田所产的石油以烷烃为主，其次是环烷烃，而芳香烃一般较少。的石油以烷烃为主，其次是环烷烃，而芳香烃一般较少。 一、石油与天然气的成分及性质一、石油与天然气的成分及性质 天然气就广义上指的是岩石圈中一切天然生成的气体。主要成份是甲天

4、然气就广义上指的是岩石圈中一切天然生成的气体。主要成份是甲烷烷 (CH4)含量一般在含量一般在80%-90%之间，其次是乙烷之间，其次是乙烷 (C2H6 )、丙烷、丙烷 (C3H8 )、丁烷丁烷 (C4H10 )和少量的氮气和少量的氮气 (N2 )、二氧化碳、二氧化碳 (CO2 )、一氧化碳、一氧化碳 (CO )、氢气、氢气 (H2 )、硫化氢、硫化氢 (H2S )等非烃气体。等非烃气体。 我们所研究的天然气是地层的天然气，主要以油田气、气田气、煤田我们所研究的天然气是地层的天然气，主要以油田气、气田气、煤田气、地层水含气为主要对象。气、地层水含气为主要对象。 以气测录井角度来分析石油与天然气

5、主要有以下特性以气测录井角度来分析石油与天然气主要有以下特性 性质性质 a. a.可燃，发热量高可燃，发热量高 b.b.密度一般在密度一般在0.75-0.980.75-0.98之间之间 c.c.具有一定的粘度，且随温度升高而降低具有一定的粘度，且随温度升高而降低 d.d.易溶于有机溶剂易溶于有机溶剂 ( (三氯甲烷、四氯化碳三氯甲烷、四氯化碳) )，基本不溶于水。，基本不溶于水。 e.e.具有荧光性具有荧光性 f.f.一般原油呈黑色，由于透射光的影响，不同原油有不同颜色，重一般原油呈黑色，由于透射光的影响，不同原油有不同颜色，重质油呈黑色，轻质油呈桔黄色。质油呈黑色，轻质油呈桔黄色。 石油的特

6、性石油的特性 第一部分第一部分 气测录井理论基础气测录井理论基础以气测录井角度来分析石油与天然气主要有以下特性以气测录井角度来分析石油与天然气主要有以下特性 性质性质 天然气的特性天然气的特性 天然气中的烷烃极易燃烧，燃烧后的产物为天然气中的烷烃极易燃烧，燃烧后的产物为CO2和和H2O。它与空气混合。它与空气混合后，当温度在后，当温度在800850时，在铂丝的催化作用下全部燃烧，而在温度为时，在铂丝的催化作用下全部燃烧，而在温度为500550时，只有重烃才能燃烧。时，只有重烃才能燃烧。 导热性是指气体传播热量的能力，一般用导热系数或导热率来表示。导热性是指气体传播热量的能力，一般用导热系数或导

7、热率来表示。 导热导热系数是指单位距离上温度变化系数是指单位距离上温度变化1 时，在单位时间内垂直通过单位截面的热量。时，在单位时间内垂直通过单位截面的热量。不同成份的气体，其导热系数不同。不同成份的气体，其导热系数不同。 一般天然气中烷烃的导热系数随分子量的增一般天然气中烷烃的导热系数随分子量的增加而逐渐减小。加而逐渐减小。第一部分第一部分 气测录井理论基础气测录井理论基础 由于固体表面分子和气体表面分子间存在着引力，当气体分子与固体表面发由于固体表面分子和气体表面分子间存在着引力，当气体分子与固体表面发生碰撞时，气体分子会暂时停留在固体表面上，这种现象称做吸附。生碰撞时，气体分子会暂时停留

8、在固体表面上，这种现象称做吸附。 天然气具有被某种物质吸附的特性，吸附量除与温度和压力有关外，主要与天然气具有被某种物质吸附的特性，吸附量除与温度和压力有关外，主要与吸附能力以及气体本身分子量有关吸附能力以及气体本身分子量有关 分子量越大，越易被吸附。这种吸附特性分子量越大，越易被吸附。这种吸附特性是气相色谱分离技术的理论基础。是气相色谱分离技术的理论基础。 天然气易溶于石油，微溶于水，其溶解能力一般用溶解度来表示，天然气易溶于石油，微溶于水，其溶解能力一般用溶解度来表示，即在一定的温度和压力下，单位体积溶剂所能饱和溶解某气体的体积，即在一定的温度和压力下，单位体积溶剂所能饱和溶解某气体的体积

9、，叫做气体的溶解度。叫做气体的溶解度。 反映天然气溶解于石油和水中的能力。反映天然气溶解于石油和水中的能力。性质性质 第一部分第一部分 气测录井理论基础气测录井理论基础二、二、地层中石油与天然气的储集状态地层中石油与天然气的储集状态 一般情况下，大多数的石油与天然气以不同的数量和储集一般情况下，大多数的石油与天然气以不同的数量和储集形式存在于沉积岩层中，储集岩性一般是砂岩和碳酸盐类地层。形式存在于沉积岩层中，储集岩性一般是砂岩和碳酸盐类地层。在岩层的裂隙中和节理发育的地方以及泥质岩类的地层中，有在岩层的裂隙中和节理发育的地方以及泥质岩类的地层中，有时也会有油气的聚集。时也会有油气的聚集。 石油

10、、天然气不仅储集在不同的地层和岩性中，而且在同石油、天然气不仅储集在不同的地层和岩性中，而且在同一地层和岩性中，它的储集形态也不同。烃类气体的储集状态一地层和岩性中，它的储集形态也不同。烃类气体的储集状态一般有：游离状态、溶解状态和吸附状态三种。一般有：游离状态、溶解状态和吸附状态三种。二、二、地层中石油与天然气的储集状态地层中石油与天然气的储集状态 游离气的储集是指纯气藏形成的天然气储集和油气藏中气顶形成游离气的储集是指纯气藏形成的天然气储集和油气藏中气顶形成的天然气储集。这种类型的气体储集，是以游离状态存在于地层中。的天然气储集。这种类型的气体储集，是以游离状态存在于地层中。 游离气的储集

11、溶解气的储集 天然气具有溶解性。它不仅能溶解于石油，而且还能溶解于水，这天然气具有溶解性。它不仅能溶解于石油，而且还能溶解于水，这样就形成了溶解气的储集。天然气的各组分在石油和水中的溶解度极不样就形成了溶解气的储集。天然气的各组分在石油和水中的溶解度极不相同，烃类气体和氮气在水中的溶解度很小，二氧化碳和硫化氢的溶解相同，烃类气体和氮气在水中的溶解度很小，二氧化碳和硫化氢的溶解度较大。烃类气体在石油中的溶解度比在水中的溶解度大得多，属于最度较大。烃类气体在石油中的溶解度比在水中的溶解度大得多，属于最易溶解在石油中的气体。易溶解在石油中的气体。 以甲烷为例，在石油中的溶解度为水中溶解度的以甲烷为例

12、，在石油中的溶解度为水中溶解度的1010倍。而不同的烃倍。而不同的烃类气体在石油中的溶解度也不同，它随烃气的分子量的增大而增大。假类气体在石油中的溶解度也不同，它随烃气的分子量的增大而增大。假如：甲烷在石油中的溶解度为如：甲烷在石油中的溶解度为1 1，则乙烷为，则乙烷为5.55.5，丙烷为，丙烷为18.518.5，丁烷以上，丁烷以上的烃气，可按任意比例与石油混合。的烃气，可按任意比例与石油混合。 二氧化碳和硫化氢在石油中的溶解度比在水中要稍大一些，氮气则二氧化碳和硫化氢在石油中的溶解度比在水中要稍大一些，氮气则不易溶解于石油中。不易溶解于石油中。 总之，烃类气体属于极易溶解于石油而难溶解于水的

13、气体。所以，总之，烃类气体属于极易溶解于石油而难溶解于水的气体。所以，在油藏内有大量的烃气储集，一般以液态形式存在于油田内或以气态的在油藏内有大量的烃气储集，一般以液态形式存在于油田内或以气态的形式存在于凝析油田内。在地层水中，烃气的储集量很少，特别是含残形式存在于凝析油田内。在地层水中，烃气的储集量很少，特别是含残余油的水层，天然气的含量更少。余油的水层，天然气的含量更少。 吸附状态的天然气多分布在泥质地层中，它以吸附着的状态吸附状态的天然气多分布在泥质地层中，它以吸附着的状态存在于岩石中，如储集层上、下井段的泥质盖层，或生油岩系。存在于岩石中，如储集层上、下井段的泥质盖层，或生油岩系。这种

14、类型的气体聚集，称为泥岩含气。一般没有工业价值，但在这种类型的气体聚集，称为泥岩含气。一般没有工业价值，但在特殊情况下，大段泥岩中夹有薄裂隙或孔隙性砂岩薄层等，会形特殊情况下，大段泥岩中夹有薄裂隙或孔隙性砂岩薄层等，会形成具有工业价值的油气流。成具有工业价值的油气流。 二、二、地层中石油与天然气的储集状态地层中石油与天然气的储集状态吸附状态的储集 三、三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态 在钻井过程中，石油、天然气以两种方式进入钻井液。在钻井过程中，石油、天然气以两种方式进入钻井液。其一是来自钻碎的岩石中的油气进入钻井液；其二是由钻穿的油其一是来自钻

15、碎的岩石中的油气进入钻井液；其二是由钻穿的油气层中的油气，经渗滤和扩散的作用而进入钻井液。气层中的油气，经渗滤和扩散的作用而进入钻井液。 1. 1.被钻碎的岩屑中的油气被钻碎的岩屑中的油气进入钻井液进入钻井液 形成破碎气形成破碎气 油气层被钻开后，岩屑和其中所携带的油气进入钻井液中与之混合，岩屑中的油气又有一部分逐渐扩散到钻井液中，单位时间钻开的油气层体积越大，进入钻井液的油气越多。 油气层被钻开后，岩屑中的油气由于受到钻头的机械破碎油气层被钻开后，岩屑中的油气由于受到钻头的机械破碎的作用，有一部分逐渐释放到钻井液中。单位时间钻开的油气层体的作用，有一部分逐渐释放到钻井液中。单位时间钻开的油气

16、层体积越大，进入钻井液的油气越多积越大，进入钻井液的油气越多。 三、三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态 2. 2.被钻穿的油气层中的油气，被钻穿的油气层中的油气，经渗滤和扩散作用进入钻井液经渗滤和扩散作用进入钻井液 1)1)油气层中的油气经扩散作用油气层中的油气经扩散作用进入钻井液进入钻井液 油气层中油气的扩散是指油气分子通过某种介质从浓度高油气层中油气的扩散是指油气分子通过某种介质从浓度高的地方向浓度低的地方移动而进入钻井液。的地方向浓度低的地方移动而进入钻井液。 2)2)油气层中的油气经渗油气层中的油气经渗滤作用进入钻井液滤作用进入钻井液 油气

17、层中油气的渗滤是指油气层中油气的渗滤是指油气层的压力大于液柱压力时，油气层的压力大于液柱压力时，油气在压力差的作用下，沿岩油气在压力差的作用下，沿岩石的裂缝、孔隙以及构造破碎石的裂缝、孔隙以及构造破碎带，向压力较低的钻井液中移带，向压力较低的钻井液中移动动。 三、三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态 3. 3.石油、天然气进入钻井液后的分布状态石油、天然气进入钻井液后的分布状态 游离气以气泡形式与钻井液混合，然后逐渐游离气以气泡形式与钻井液混合，然后逐渐溶于钻井液中。一般情况下，天然气与钻井液接溶于钻井液中。一般情况下，天然气与钻井液接触面积越大，溶

18、解越快；接触时间越长，溶解程触面积越大，溶解越快；接触时间越长，溶解程度越大。度越大。 1)油气呈游离状态与钻井液混合油气呈游离状态与钻井液混合 三、三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态 2) 2)油气呈凝析油状态油气呈凝析油状态与钻井液混合与钻井液混合 凝析油和含有溶解气的石油凝析油和含有溶解气的石油从地层进入钻井液后，在钻井液从地层进入钻井液后，在钻井液上返过程中，由于压力降低，凝上返过程中，由于压力降低，凝析油大部分会转化为气态烃；高析油大部分会转化为气态烃；高油气比地层油气比地层C C1 1-C-C4 4含量较高。随含量较高。随着钻井液的上返

19、，含有溶解气的着钻井液的上返，含有溶解气的石油，由于压力降低，会释放出石油，由于压力降低，会释放出大量的天然气。大量的天然气。（释放出天然气的数量（释放出天然气的数量取决于石油的含量与质量）。取决于石油的含量与质量）。 3)3)天然气溶解于地天然气溶解于地层水中与钻井液混合层水中与钻井液混合 溶解于地层水中的天然气进入钻溶解于地层水中的天然气进入钻井液后与之混合，一般而言地层水量井液后与之混合，一般而言地层水量比钻井液量少得多，因而会被钻井液比钻井液量少得多，因而会被钻井液所冲淡，这时地层水中的天然气将以所冲淡，这时地层水中的天然气将以溶解状态存在于钻井液中，而且钻井溶解状态存在于钻井液中，而

20、且钻井液中的天然气浓度不会太大。随着钻液中的天然气浓度不会太大。随着钻井液的上返，压力降低，天然气将不井液的上返，压力降低，天然气将不会游离出来而变成气泡。只有在地层会游离出来而变成气泡。只有在地层水较大情况下，水被钻井液冲淡不大水较大情况下，水被钻井液冲淡不大当地层水中溶解气量较大时，才会天当地层水中溶解气量较大时，才会天然气游离成气泡状态。然气游离成气泡状态。 三、三、石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态石油、天然气进入钻井液的方式与分布状态 4) 4)油气被钻碎的岩油气被钻碎的岩屑吸附着与钻井液混合屑吸附着与钻井液混合 当油气被钻碎的岩屑所吸当油气被钻碎的岩屑所吸附与钻井液混合后，随着

21、钻井附与钻井液混合后，随着钻井液的上返，压力降低，岩屑孔液的上返，压力降低，岩屑孔隙中所含的游离气或吸附气体隙中所含的游离气或吸附气体积将会膨胀而脱离岩屑进入钻积将会膨胀而脱离岩屑进入钻井液。岩屑返出后，孔隙中以井液。岩屑返出后，孔隙中以重质油为主。重质油为主。 上述的这些过程在某种程度上上述的这些过程在某种程度上可能相互重叠。在地层的孔隙中，可能相互重叠。在地层的孔隙中，可能有游离气和凝析油同时存在，可能有游离气和凝析油同时存在， 或者游离气与石油同时存在，但总或者游离气与石油同时存在，但总体认为：进入钻井液中的油气，随体认为：进入钻井液中的油气，随着钻井液由井底返至井口过程中，着钻井液由井

22、底返至井口过程中，在井底部主要是游离气溶解在钻井在井底部主要是游离气溶解在钻井液中，而随着钻井液的上返压力降液中，而随着钻井液的上返压力降低，钻井液中所溶解的天然气已达低，钻井液中所溶解的天然气已达饱和，此时溶解气可从钻井液中分饱和，此时溶解气可从钻井液中分离出来形成气泡离出来形成气泡。 根据以上分析可将石油、天根据以上分析可将石油、天然气进入钻井液的方式归纳为：然气进入钻井液的方式归纳为： 破碎气破碎气 在钻井过程中，钻头机械在钻井过程中，钻头机械破碎岩石而释放到钻井液中的破碎岩石而释放到钻井液中的气体称之为破碎气。气体称之为破碎气。 压差气压差气 接单根气接单根气 接单根作业时刻接单根作业

23、时刻在延迟一个钻井液上返时间和管在延迟一个钻井液上返时间和管路延迟时间后检测到的一个假异路延迟时间后检测到的一个假异常。常。 后效气后效气 在钻开上部油气在钻开上部油气层后工程进行起下钻作业，由于层后工程进行起下钻作业，由于钻井液在井筒中的静止时间较长钻井液在井筒中的静止时间较长和钻具的抽汲作用，使地层中的和钻具的抽汲作用，使地层中的油气在压差的作用下，不断地往油气在压差的作用下，不断地往钻井液中渗透。下钻到底钻井液钻井液中渗透。下钻到底钻井液循环后，会出现后效气异常。循环后，会出现后效气异常。 扩散气扩散气 在富含气的地层中，地层在富含气的地层中，地层流体的浓度高于钻井液成分的流体的浓度高于

24、钻井液成分的浓度时，将产生扩散气。浓度时，将产生扩散气。漫长漫长 再循环气再循环气 产生再循环气的原因其一产生再循环气的原因其一是钻井液中所携带的天然气不是钻井液中所携带的天然气不可能经过脱气器而全部脱出，可能经过脱气器而全部脱出，一般情况下现用的脱气器的脱一般情况下现用的脱气器的脱气效率只有气效率只有30307070。其二。其二循环的钻井液只有一小部分流循环的钻井液只有一小部分流经脱气器，大部分流入钻井液经脱气器，大部分流入钻井液池内。当这种脱气不完全的钻池内。当这种脱气不完全的钻井液再次入井后，将会出现假井液再次入井后，将会出现假异常。异常。 再循环气的特征再循环气的特征 时间上比首次出现

25、气显示时间上比首次出现气显示晚一个钻井液循环周期。曲线晚一个钻井液循环周期。曲线的峰型较宽。幅值平缓。烃组的峰型较宽。幅值平缓。烃组分以重烃为主，烃组分结构呈分以重烃为主，烃组分结构呈反顺序排列。反顺序排列。 在录井过程中，气体录井资料受到来自地层因素的影响、来自在录井过程中，气体录井资料受到来自地层因素的影响、来自钻井技术条件的影响和录井技术自身条件的影响。钻井技术条件的影响和录井技术自身条件的影响。1、储集层特性及地层油气性质的影响储集层特性及地层油气性质的影响 气体录井是直接分析钻井液中油气含量的一种录井方法。在钻井过程气体录井是直接分析钻井液中油气含量的一种录井方法。在钻井过程中，钻井

26、液中的油气主要来自被钻碎的岩石中的油气和被钻穿油气层中的中，钻井液中的油气主要来自被钻碎的岩石中的油气和被钻穿油气层中的油气经过渗滤和扩散作用而进入钻井液的油气。当油气层的厚度越大、地油气经过渗滤和扩散作用而进入钻井液的油气。当油气层的厚度越大、地层孔隙度和渗透率越大、地层压力越大，则在钻穿油气层时，进入钻井液层孔隙度和渗透率越大、地层压力越大，则在钻穿油气层时，进入钻井液中的油气含量多，气体录井异常显示值高。中的油气含量多，气体录井异常显示值高。 对于储层渗透性的影响可分为两种情况：其一是当钻井液柱压力大对于储层渗透性的影响可分为两种情况：其一是当钻井液柱压力大于地层压力时，钻井液发生超前渗

27、滤。由于钻井液滤液的冲洗作用，向于地层压力时，钻井液发生超前渗滤。由于钻井液滤液的冲洗作用，向地层深处挤跑了一部分油气，使进入钻井液的油气含量减少气体录井异地层深处挤跑了一部分油气，使进入钻井液的油气含量减少气体录井异常显示值降低。其二是当钻井液柱压力小于地层压力时，储集层的渗透常显示值降低。其二是当钻井液柱压力小于地层压力时，储集层的渗透滤越高，进入钻井液中的油气含量越多，气体录井异常显示值越高。滤越高，进入钻井液中的油气含量越多，气体录井异常显示值越高。四、气测录井资料的影响因素四、气测录井资料的影响因素2 2、钻井技术条件的影响、钻井技术条件的影响钻头直径的影响钻头直径的影响 进入钻井液

28、中的油气，其中一部分是来自被钻碎的岩屑中，由于钻进入钻井液中的油气，其中一部分是来自被钻碎的岩屑中，由于钻头直径的不同，破碎岩石的体积和速度不同，单位时间破碎岩石体积与头直径的不同，破碎岩石的体积和速度不同，单位时间破碎岩石体积与钻头直径成正比。因此，当其它条件一定时，钻头直径越大，破碎岩石钻头直径成正比。因此，当其它条件一定时，钻头直径越大，破碎岩石体积越多，进入钻井液中的油气含量越多，气体录井异常显示值越高。体积越多，进入钻井液中的油气含量越多，气体录井异常显示值越高。 钻井速度的影响钻井速度的影响 在相同的地质条件下，钻速越大，单位时间破碎岩石体积越大，在相同的地质条件下，钻速越大，单位

29、时间破碎岩石体积越大，进入钻井液中的油气含量越多。同时当钻速越大时，使单位时间破碎进入钻井液中的油气含量越多。同时当钻速越大时，使单位时间破碎岩石的表面增大，因在较短的时间内，钻井液未能在刚钻开的井壁表岩石的表面增大，因在较短的时间内，钻井液未能在刚钻开的井壁表面上全部生成泥饼，所以钻速的增加，钻井液渗滤的速度也在增加，面上全部生成泥饼，所以钻速的增加，钻井液渗滤的速度也在增加，在一定程度上影响了进入钻井液中的油气的含量，呈现出在较低钻时在一定程度上影响了进入钻井液中的油气的含量，呈现出在较低钻时的录井井段，气测录井异常显示值不是很高的情况。的录井井段，气测录井异常显示值不是很高的情况。 钻井

30、液排量的影响钻井液排量的影响 气体录井异常显示值的高低与钻井液排量有着密切关气体录井异常显示值的高低与钻井液排量有着密切关系，钻井液排量越大，钻井液在井底停留的时间越短，通系，钻井液排量越大，钻井液在井底停留的时间越短，通过扩散和渗滤方式进入钻井液中的油气含量相对减少，气过扩散和渗滤方式进入钻井液中的油气含量相对减少，气体录井异常显示值降低。体录井异常显示值降低。钻井液密度的影响钻井液密度的影响 在相同的地质条件下，钻井液密度增大，气体录井异常显示相在相同的地质条件下，钻井液密度增大，气体录井异常显示相应降低。若钻井液密度较小，钻井液柱压力低于地层压力，在压差应降低。若钻井液密度较小，钻井液柱

31、压力低于地层压力，在压差的作用下，地层中的油气易进入到钻井液中，使气测录井异常显示的作用下，地层中的油气易进入到钻井液中，使气测录井异常显示值增高。同时由于钻井液柱压力的降低，地层上部已钻穿的油气层值增高。同时由于钻井液柱压力的降低，地层上部已钻穿的油气层中的油气，可能会因泥饼的剥落而进入钻井液中，会产生后效影响。中的油气，可能会因泥饼的剥落而进入钻井液中，会产生后效影响。钻井液粘度的影响钻井液粘度的影响 钻井液粘度大，降低了气体录井的脱气效率，使气体录井异钻井液粘度大，降低了气体录井的脱气效率，使气体录井异常显示值较低。但由于油气长时间保留在钻井液中，气体录井的常显示值较低。但由于油气长时间

32、保留在钻井液中，气体录井的基值会有不同程度的增加。钻井液粘度大，油气的上窜现象不明基值会有不同程度的增加。钻井液粘度大，油气的上窜现象不明显。显。起下钻的影响起下钻的影响 当钻开油气层后，钻井工程进行起下钻作业时，由于钻当钻开油气层后，钻井工程进行起下钻作业时，由于钻井液在井内静止时间较长，油气层中的油气受地层压力的影井液在井内静止时间较长，油气层中的油气受地层压力的影响，同时起钻过程的抽汲作用，使地层中的油气不断地进入响，同时起钻过程的抽汲作用，使地层中的油气不断地进入钻井液中。下钻到底后，当对应地层的钻井液返至井口时，钻井液中。下钻到底后，当对应地层的钻井液返至井口时，气体录井会出现假异常

33、。气体录井会出现假异常。 接单根的影响接单根的影响 接单根时在高压管线和方钻杆内充满了空气，开泵后由于压力的改变，接单根时在高压管线和方钻杆内充满了空气，开泵后由于压力的改变，空气段会急剧地从钻井液中分离出来，分离过程在井底的油气层段较为强空气段会急剧地从钻井液中分离出来，分离过程在井底的油气层段较为强烈，带出了地层中的烃类气体，形成气体录井假异常。同时在接单根的过烈，带出了地层中的烃类气体，形成气体录井假异常。同时在接单根的过程中，由于钻具的上提与下放，也存在抽汲作用的影响。以上两种情况共程中，由于钻具的上提与下放，也存在抽汲作用的影响。以上两种情况共同形成接单根的影响。同形成接单根的影响。

34、钻井液处理剂的影响钻井液处理剂的影响 在目前的钻井过程中，钻井液中要根据不同的钻井施在目前的钻井过程中，钻井液中要根据不同的钻井施工需求，加入一定数量的钻井液处理剂。一般情况下，钻工需求，加入一定数量的钻井液处理剂。一般情况下，钻井液处理剂对气体录井均会产生不同程度的影响。井液处理剂对气体录井均会产生不同程度的影响。四、气测录井资料的影响因素四、气测录井资料的影响因素 综合分析影响气体录井资料的主要因素，对分清资料真综合分析影响气体录井资料的主要因素，对分清资料真伪是十分重要的。伪是十分重要的。3 3、录井技术自身条件的影响、录井技术自身条件的影响不同型号的气体分析仪受分析速度和分析质量的影响

35、不同型号的气体分析仪受分析速度和分析质量的影响相同型号的气体分析仪受操作条件和操作手段的影响相同型号的气体分析仪受操作条件和操作手段的影响四、气测录井资料的影响因素四、气测录井资料的影响因素第二部分第二部分色谱分析理论色谱分析理论气相色谱分析仪气相色谱分析仪 我国的气测录井技术起步于我国的气测录井技术起步于5050年代，当时的检测方法年代，当时的检测方法是通过一对灵敏臂上加上不同的直流电压（是通过一对灵敏臂上加上不同的直流电压（0.650.651.1V1.1V），），对样品气中对样品气中C C1 1和和C C2 2+ +进行检测，这样的测量只能检知气样的进行检测，这样的测量只能检知气样的轻重，

36、而不能获知气样中的组分结构，因而无法通过气测轻重，而不能获知气样中的组分结构，因而无法通过气测资料来评价油气层。资料来评价油气层。 我国气测录井仪发展历程我国气测录井仪发展历程第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析序 60 60年代开始采用色谱分析技术，也就是色谱阶段，从而年代开始采用色谱分析技术，也就是色谱阶段，从而使得气测录井资料在地质解释评价中有了较大的用途，这个使得气测录井资料在地质解释评价中有了较大的用途，这个阶段通过解释人员的研究开发了至今一直沿用的三角形图版、阶段通过解释人员的研究开发了至今一直沿用的三角形图版、皮克斯勒图版及皮克斯勒图版及3h3h图版等气测解释方法，色谱技术对

37、气测录图版等气测解释方法，色谱技术对气测录井仪的发展起到了极大的推动作用，但是由于当时的自动控井仪的发展起到了极大的推动作用，但是由于当时的自动控制水平较低，仪器的分析控制是靠人工控制的，既不准确而制水平较低，仪器的分析控制是靠人工控制的，既不准确而且效率低下，因而无法形成连续的曲线，对油气评价有极大且效率低下，因而无法形成连续的曲线，对油气评价有极大的影响，分析仪组分包括的影响，分析仪组分包括C C1 1、C C2 2、C C3 3、iCiC4 4、nCnC4 4。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析序第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析序 7070年代，我国石油部组成了有关专家对

38、色谱仪的自动年代，我国石油部组成了有关专家对色谱仪的自动控制进行了攻关，实现了色谱分析仪的自动连续分析和反控制进行了攻关，实现了色谱分析仪的自动连续分析和反吹功能，组分分析周期为吹功能，组分分析周期为4min4min一个周期。一个周期。 80 80年代是我国气测录井技术飞速发展的阶段，开发研究年代是我国气测录井技术飞速发展的阶段，开发研究了双柱双流程、单柱双流程等先进色谱仪，色谱分析速度大了双柱双流程、单柱双流程等先进色谱仪，色谱分析速度大大提高，从原来的周期为大提高，从原来的周期为4min4min缩短到缩短到2min2min。当引进国外综合。当引进国外综合录井仪后，为我国色谱分析技术的提高起

39、到了极大的推动作录井仪后，为我国色谱分析技术的提高起到了极大的推动作用。用。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析序 九十年代中期，以加拿大九十年代中期，以加拿大DATALOGDATALOG公司为首率先推出了公司为首率先推出了“快速色谱分快速色谱分析仪析仪”，到九十年代末我国已成功开发了分析周期为，到九十年代末我国已成功开发了分析周期为30 30 45 45 秒的快速秒的快速色谱分析仪。由于快速分析技术的出现，可以取得更加丰富的地层油气色谱分析仪。由于快速分析技术的出现，可以取得更加丰富的地层油气信息，极大地提高了地层分辨能力，在石油勘探开发中具有广阔的应用信息，极大地提高了地层分辨能力，

40、在石油勘探开发中具有广阔的应用前景。前景。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析一、色谱分析理论一、色谱分析理论 色谱法是俄国植物学家茨维特在色谱法是俄国植物学家茨维特在1906年首先提出的。他把植物色年首先提出的。他把植物色素的石油醚抽提液倒入一根装有碳酸钙玻吸附剂的竖直的璃管内，再素的石油醚抽提液倒入一根装有碳酸钙玻吸附剂的竖直的璃管内，再加入纯石油醚，任其自由流下，结果发现在玻璃管内不同颜色的色谱加入纯石油醚，任其自由流下，结果发现在玻璃管内不同颜色的色谱带（即溶液中不同的色素分离）。当时将这种方法称作色谱，而这根带（即溶液中不同的色素分离）。当时将这种方法称作色谱，而这根玻璃管称为

41、色谱柱。随着科学技术的发展，这种分离方法不但可分离玻璃管称为色谱柱。随着科学技术的发展，这种分离方法不但可分离有色物质，还可以分离无色物质。此后人们将这种方法称作色谱法。有色物质，还可以分离无色物质。此后人们将这种方法称作色谱法。而将色谱技术应用于分析化学领域，就称其为色谱分析法。而将色谱技术应用于分析化学领域，就称其为色谱分析法。 什么是色谱分析法什么是色谱分析法 色谱法的实质是利用不同物质在不同两相中具有不同的分配系数色谱法的实质是利用不同物质在不同两相中具有不同的分配系数（或溶解度），当两相作相对运动时，这些物质在两相中的分配反复（或溶解度），当两相作相对运动时，这些物质在两相中的分配反

42、复进行多次，这样使得那些分配系数只有微小差异的组分产生较大的分进行多次，这样使得那些分配系数只有微小差异的组分产生较大的分离效果，从而使不同组分得到完全分离。离效果，从而使不同组分得到完全分离。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析名词名词 解解 释释 流动相、固定相流动相、固定相在应用色谱分离混合物时可流动的气体或液体称为流动在应用色谱分离混合物时可流动的气体或液体称为流动相，将不流动的固体或液体称为固定相。相，将不流动的固体或液体称为固定相。 吸附色谱吸附色谱利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的差别，达到分离组分的利用吸附剂表面对不同组分吸附能力的差别，达到分离组分的目的。目的。 分配色

43、谱分配色谱利用不同组分在气、液两相中的分配系数不同，达到分离组分利用不同组分在气、液两相中的分配系数不同，达到分离组分的目的。的目的。 气相色谱法气相色谱法采用气体作为流动相的色谱分析法。采用气体作为流动相的色谱分析法。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析气相色谱分析流程气相色谱分析流程样样品品气气载气载气色谱柱色谱柱鉴定器鉴定器记录器记录器 由一定压力和流速的载气，携带样品气由一定压力和流速的载气，携带样品气进入色谱柱，经色谱分离将样品分离成不同进入色谱柱，经色谱分离将样品分离成不同组分，以先后顺序进入鉴定器，经鉴定器所组分，以先后顺序进入鉴定器，经鉴定器所产生的电讯号至记录器，记录数

44、据与曲线。产生的电讯号至记录器，记录数据与曲线。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析色谱色谱分析分析原理原理 气测录井所讲的色谱法以气体作为流动相气测录井所讲的色谱法以气体作为流动相的气相色谱分析方法。气相色谱分析法又可分的气相色谱分析方法。气相色谱分析法又可分为气液色谱分析法和气固色谱分析法。为气液色谱分析法和气固色谱分析法。 一、气液色谱分析法分析原理一、气液色谱分析法分析原理 气液色谱分析法以液体作为固定相，当样品气随载气进入装有固定液气液色谱分析法以液体作为固定相，当样品气随载气进入装有固定液的色谱柱时，混合气体中的各组分均可溶解在固定液中，由于各组分的溶的色谱柱时，混合气体中的

45、各组分均可溶解在固定液中，由于各组分的溶解度不同，当载气不断通过色谱柱时，组分就随着载气向前移动，在移动解度不同，当载气不断通过色谱柱时，组分就随着载气向前移动，在移动过程中，经过多次溶解与挥发，溶解度较小的组分向前移动的速度较快，过程中，经过多次溶解与挥发，溶解度较小的组分向前移动的速度较快，而溶解度较大的组分向前移动的速度较慢，各组分将依溶解度的大小依次而溶解度较大的组分向前移动的速度较慢，各组分将依溶解度的大小依次分开，从而达到了分离组分的目的。分开，从而达到了分离组分的目的。 二二. . 气固色谱分析法的分析原理气固色谱分析法的分析原理 气固色谱分析法以固体作为固定相，当样品气随载气通

46、过装有固定相气固色谱分析法以固体作为固定相，当样品气随载气通过装有固定相的色谱柱时，样品气中的各组分均可能被吸附。由于吸附剂对各组分的吸的色谱柱时，样品气中的各组分均可能被吸附。由于吸附剂对各组分的吸附能力不同，当载气不断地通过色谱柱时，组分随载气向前移动，在移动附能力不同，当载气不断地通过色谱柱时，组分随载气向前移动，在移动过程中，经多次连续不断地吸附与解吸，吸附能力弱的组分，随着载气向过程中，经多次连续不断地吸附与解吸，吸附能力弱的组分，随着载气向前移动的速度快；而吸附能力强的组分，随载气向前移动的速度慢。各组前移动的速度快；而吸附能力强的组分，随载气向前移动的速度慢。各组分将依吸附能力的

47、大小依次分开，从而达到分离的目的。分将依吸附能力的大小依次分开，从而达到分离的目的。 气相色谱分析法气相色谱分析法第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析色色谱谱分分离离过过程程第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析基线基线 基线是只有纯载气通过基线是只有纯载气通过色谱柱和鉴定器时的记录曲色谱柱和鉴定器时的记录曲线，通常为一条直线即电信线，通常为一条直线即电信号为零毫伏时的记录曲线。号为零毫伏时的记录曲线。色谱峰色谱峰 组分从色谱柱馏出进入组分从色谱柱馏出进入鉴定器后，鉴定器的响应信鉴定器后，鉴定器的响应信号随时间变化所产生的峰形号随时间变化所产生的峰形曲线称为色谱峰。曲线称为色谱峰。 峰高

48、峰高 色谱峰最高点与基线之间色谱峰最高点与基线之间的垂直距离称为峰高。的垂直距离称为峰高。峰宽、半峰宽峰宽、半峰宽 在色谱峰两侧曲线的拐点在色谱峰两侧曲线的拐点作切线与基线相交于两点之间作切线与基线相交于两点之间的线段叫峰宽；的线段叫峰宽； 半峰高处色谱半峰高处色谱峰的宽度叫作半峰宽。峰的宽度叫作半峰宽。 峰面积峰面积 色谱峰与峰宽所包围的面色谱峰与峰宽所包围的面积。积。 保留时间保留时间 从进样开始到某一组分出峰顶从进样开始到某一组分出峰顶点时所需要的时间，称为该组分的点时所需要的时间，称为该组分的保留时间。保留时间。 死死 时时 间间 表示色谱柱中既不被吸附又不表示色谱柱中既不被吸附又不被

49、溶解的物质（惰性物质）在色谱被溶解的物质（惰性物质）在色谱柱中出现浓度极大值得时间。柱中出现浓度极大值得时间。第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析二、气相色谱分析仪二、气相色谱分析仪脱气脱气分析分析鉴鉴 定定记记 录录气相色谱分析的重要环节气相色谱分析的重要环节样品气出口空气入口空气入口钻井液出口钻井液出口挡圈挡圈搅拌棒搅拌棒第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析电动脱气的工作原理电动脱气的工作原理 当钻井液流经脱气器时，搅当钻井液流经脱气器时，搅拌棒拌棒( 器器 )在电动机的带动下，对脱在电动机的带动下，对脱气室内钻井液进行快速旋转搅拌，气室内钻

50、井液进行快速旋转搅拌，由于离心作用和脱气室的限制，钻由于离心作用和脱气室的限制，钻井液呈旋涡状并沿桶壁快速上升，井液呈旋涡状并沿桶壁快速上升，当遇到挡圈时钻井液被破碎成细滴当遇到挡圈时钻井液被破碎成细滴状，此时钻井液面积急速增大，钻状，此时钻井液面积急速增大，钻井液所携带的天然气大量析出，完井液所携带的天然气大量析出，完成脱气过程。成脱气过程。 脱气脱气 脱气器应安装在靠近循环钻井液出口的脱气器应安装在靠近循环钻井液出口的导槽内，吃水高度应严格按照脱气器使用说导槽内，吃水高度应严格按照脱气器使用说明书要求控制。明书要求控制。 仪器仪器第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析热真空蒸馏脱气器 随

51、钻录井过程中所使随钻录井过程中所使用的电动脱气器，受脱气用的电动脱气器，受脱气效率的限制，只能脱出部效率的限制，只能脱出部分游离气和吸附气，而对分游离气和吸附气，而对溶解气却不易脱出，因此溶解气却不易脱出，因此目前的随钻脱气为一种不目前的随钻脱气为一种不彻底脱气，所以有必要使彻底脱气，所以有必要使用热真空蒸馏脱气器对钻用热真空蒸馏脱气器对钻井液样品进行全脱气分析井液样品进行全脱气分析以弥补随钻电动脱气器的以弥补随钻电动脱气器的不足。不足。 抽真空抽真空 准备好饱和浓度的盐准备好饱和浓度的盐水，分别将面板上的凡尔水，分别将面板上的凡尔置于置于a 位置，置于位置，置于a 位置，置于位置，置于b 位

52、置，启位置，启动真空泵，当压力达到动真空泵，当压力达到0.095-0.1 MPa时，将置时，将置于于a位置，关闭真空泵电位置，关闭真空泵电源。源。 脱气脱气 首先将面板凡尔置于首先将面板凡尔置于b 位置，取一定量钻井液位置，取一定量钻井液样品导入球形瓶，然后将样品导入球形瓶，然后将置于置于a 位置关闭。加热位置关闭。加热搅拌钻井液，这时真空表搅拌钻井液，这时真空表压力指示会逐渐上升，钻压力指示会逐渐上升，钻井液中的气体不断脱出，井液中的气体不断脱出，当球形瓶中的钻井液沸腾当球形瓶中的钻井液沸腾后，关闭加热搅拌电源。后，关闭加热搅拌电源。 取样分析取样分析 将置于将置于b 位置，这时位置，这时盐

53、水瓶中的盐水通过管盐水瓶中的盐水通过管线进入水位计，气体指示线进入水位计，气体指示管中上部便是所脱出的气管中上部便是所脱出的气体。用注射器将气体指示体。用注射器将气体指示管中的气体抽出进行分析管中的气体抽出进行分析。 清洗设备和管线清洗设备和管线 清洗设备前，先将指清洗设备前，先将指示管剩余气体放掉，然后示管剩余气体放掉，然后将指示管顶部插上针头使将指示管顶部插上针头使盐水流回盐水瓶中。在清盐水流回盐水瓶中。在清洗管线时，先将钻井液导洗管线时，先将钻井液导入管插入清水瓶中，然后入管插入清水瓶中，然后将面扳上的凡尔置于将面扳上的凡尔置于b 位置进行清洗，直到管路位置进行清洗，直到管路中出孔见到清

54、水后再将中出孔见到清水后再将管线抽出水面放空，这时管线抽出水面放空，这时真空表指示为零，全脱过真空表指示为零，全脱过程结束。程结束。 第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析分析分析鉴定鉴定记录记录 气相色谱仪一般是由气路系统、进样系统、色气相色谱仪一般是由气路系统、进样系统、色谱柱、鉴定器、温控系统、信号放大系统、记录系谱柱、鉴定器、温控系统、信号放大系统、记录系统等七部分组成。统等七部分组成。 气路系统气路系统 气路系统一般由氢气发生器、空气压缩机、减压阀、气体流量调气路系统一般由氢气发生器、空气压缩机、减压阀、气体流量调节稳压阀、稳流阀、气路分配控制系统、连接气路管线等组成，是载节稳压阀

55、、稳流阀、气路分配控制系统、连接气路管线等组成，是载气和样品气体的通路。所用的载气由氢气发生器、空气压缩机提供。气和样品气体的通路。所用的载气由氢气发生器、空气压缩机提供。 进样系统进样系统 进样系统由进样阀、样品泵、多孔阀、定量管等组成。进样系统由进样阀、样品泵、多孔阀、定量管等组成。 色谱柱色谱柱 色谱柱是气相色谱仪的核心部件，由固定液和固定相色谱柱是气相色谱仪的核心部件，由固定液和固定相两部分组成，是用来分离不同组分的。两部分组成，是用来分离不同组分的。 仪器仪器第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析鉴定器鉴定器 目前使用最多的是热导池鉴定器、氢焰离子化鉴定器和燃烧式鉴定目前使用最多的

56、是热导池鉴定器、氢焰离子化鉴定器和燃烧式鉴定器器3 3种。鉴定器的作用是将色谱柱分离出的各组分转变成电信号，供下一种。鉴定器的作用是将色谱柱分离出的各组分转变成电信号，供下一级放大。级放大。 鉴定器的性能指标由灵敏度和敏感度来衡量鉴定器的性能指标由灵敏度和敏感度来衡量灵敏度灵敏度 一定量的组分通过鉴定器时，输出信号的大小称之为鉴定器对这一组分的灵一定量的组分通过鉴定器时，输出信号的大小称之为鉴定器对这一组分的灵敏度，也叫做应答值或响应值。敏度，也叫做应答值或响应值。 敏感度敏感度 使鉴定器产生恰好能鉴别的信号，也就是说产生的信号恰好等于基线使鉴定器产生恰好能鉴别的信号，也就是说产生的信号恰好等

57、于基线波动波动2 倍时，单位体积或单位时间内进入鉴定器的最小物质量。倍时，单位体积或单位时间内进入鉴定器的最小物质量。 热热导导检检测测器器 TCD1 热导池鉴定器热导池鉴定器主要是利用不同气体其导主要是利用不同气体其导热能力的不同来检测其浓度，相同气体其浓热能力的不同来检测其浓度，相同气体其浓度不同热导能力不同。另外温度的不同，其度不同热导能力不同。另外温度的不同，其导热能力也不相同。导热能力也不相同。 工作原理是：在电桥中加上固定电压测工作原理是：在电桥中加上固定电压测量臂道过样品气，由于气体的浓度不同所带量臂道过样品气，由于气体的浓度不同所带走的热量不同，从而导致热敏电阻阻值变化走的热量

58、不同，从而导致热敏电阻阻值变化电桥产生不平衡，因而通过检测电桥的桥流电桥产生不平衡，因而通过检测电桥的桥流通过桥流变化值转化成浓度值即可。通过桥流变化值转化成浓度值即可。 TCDTCD的优点的优点：可测量到可测量到100%100%的气体浓度。的气体浓度。可以检测非烃。可以检测非烃。检测器寿命长，成本低而且可靠性高检测器寿命长，成本低而且可靠性高 TCDTCD的缺点的缺点： 气体浓度低于气体浓度低于1%1%时灵敏度低。时灵敏度低。 零线漂移大。零线漂移大。 其它气体可能导致相同的响应。其它气体可能导致相同的响应。 几几种种检检测测器器的的简简介介 热导检测器又称热导池鉴定器，热导检测器又称热导池

59、鉴定器，是在一不锈钢块体上钻出四个细长的是在一不锈钢块体上钻出四个细长的孔作为池体，在每个池体中都固定有孔作为池体，在每个池体中都固定有一根长短、粗细、阻值相同的钨丝热一根长短、粗细、阻值相同的钨丝热敏电阻，四个池体对对相同，其中一敏电阻，四个池体对对相同，其中一对通载气，称为测量臂，一对通空气，对通载气，称为测量臂，一对通空气，成为参考臂。将四个钨丝热敏电阻接成为参考臂。将四个钨丝热敏电阻接成惠斯登（成惠斯登（wheatstonewheatstone）电桥，用于）电桥，用于进行气体浓度的检测。进行气体浓度的检测。 热导池结构热导池桥路 TCDTCD鉴定器可检测鉴定器可检测H2H2、CO2CO

60、2等非烃等非烃气体。气体。第二部分气相色谱分析第二部分气相色谱分析2氢氢火火焰焰离离子子化化鉴鉴定定器器 F FI ID D 氢焰离子化鉴定器是利用有机物氢焰离子化鉴定器是利用有机物在氢气在氢气空气火焰中燃烧，发生离子空气火焰中燃烧，发生离子化反应，在加一定电压的两极间形成化反应，在加一定电压的两极间形成离子流，通过测量离子流的强度，即离子流，通过测量离子流的强度，即可对该组分进行检测。可对该组分进行检测。 离子室是鉴定器的核心部分，一离子室是鉴定器的核心部分，一般是由不锈钢制作而成，主要包括气般是由不锈钢制作而成，主要包括气体入口、火焰喷嘴、极化电极和收集体入口、火焰喷嘴、极化电极和收集极等