实时同位素录井技术简介(培训材料)

China-FranceBOHAIGEOSERVICESCo.,Ltd.实时同位素录井技术介绍主要内容一同位素基础二实时同位素录井系统简介三实时同位素录井质量控制四资料应用同位素定义1具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素2中子数不同的同一种元素的一种原子形式，包括稳定同位素和放射性同位素。同位素分类碳同位素•稳定同位素–12C:6质子/电子+6中子–13C:6质子/电子+7中子•放射同位素–14C:6质子/电子+8中子12C13C标准碳同位素意义PDB)Vvs.?(101StandardCCSampleCCCδ31213121313以美国南卡罗莱纳州白垩系PeeDee组拟箭石化石(简称PDB)作为标准品自然界碳同位素分布同位素在不同领域运用碳同位素分馏作用-80-20d13C-C1,‰%Ro-50GasesgeneratedTypesHydrocarbonsCrackingofKerogentooil&gasCrackingofwetgasProcessCrackingofoilIncreasingThermalMaturity利用δ13C-C1趋势解释国内标准（据王国建等）主要内容一同位素基础二实时同位素录井系统简介三实时同位素录井质量控制四资料应用传统同位素测量-GC-IRMSGC-IRMS流程取样品方式-Isotube运送问题1.周期长（几周-几月）；2.存在安全隐患。样品质量的不确定性1.受取样人员影响；2.漏气、凝析作用。取样品点离散，不连续。现场同位素测量基本条件利用红外光吸收原理测量稳定碳同位素比值(13C/12C)工作原理Determinationofthetransmittedintensityonspecific13CH4and12CH4wavelengths:I/Io=exp(-alc)I:IntensityaftercellIo:Incidentintensityl:lengthofcellc:concentrationl:wavelengthk:extinctioncoefficienta=4pk/l利用CRDS原理测量CH4浓度工作原理（CRDS）T=mirrortransmissivityL=mirrorlossesc=concentrationa=sampleabsorptioncoefficientl=cavitylength对固定波长光波，特定气体组分同位素信号衰减时间只与其浓度有关.实时同位素技术优势IsotopeGC_RSVGZG脱气器Spotsamplemanifold能直接提供连续实时甲烷同位素录井图；甲烷值在0.05%-25%之间测量精度1‰；严格的质量控制体系；不需要增加人员!？实时同位素设备组成EtheneSensor实时同位素录井流程FLEX脱气负压传送样气预处理实时检测资料解释实时显示截图Decaypart12CH413CH4技术特点实时同位素录井技术的技术特点主要表现在以下几方面：抽屉式，体积小，便于现场安装、搬运；直接与FLAIR等气体设备配套使用，无需单独脱气器；气体在亚真空状态下，被传送到分析仪；不用色谱仪，不燃烧，直接测量并计算稳定碳同位素比率；“连续、实时”进行样品分析，可在10秒到100秒之间自由选择分析周期，保证每10秒到每100秒有一个测量点；能自动稀释，分析浓度0.1-5%,最大15％；设备稳定，重复性好，测量精度高，200ppm至500ppm浓度样气，测量精度小于3‰，500ppm至50000ppm浓度样气，测量精度小于1‰。实时同位素录井优势同位素录井Isotubes资料•d13C-C1（目前）•d13C-C2,d13C-C3,dD-C1•d13CanddD(d18O)全组分精度•500-100kppmC11‰•200-500ppmC13‰•大于1‰取样方式•连续、直接•严格质量控制(萃取,传送和分析全过程)•单点取样•没有严格的质量控制程序（进样时间、稀释程度）取样位置•连续，无特别要求•样品可能被压缩或稀释运输•无需•受时间、成本和安全管制限制时间•实时•取样到分析结果出炉，短则几周，长则几月样品密度•连续•按取样间隔取样同位素录井与Isotubes对比主要内容一同位素基础二实时同位素录井系统简介三实时同位素录井质量控制四资料应用–设备的稳定性–样品处理和分析不合规–Ethane（乙烷）–Ammonia（NH3）–Methanol（甲醇）–Ethene（乙烯）实时同位素影响因素稳定性对比实验-6.50E+01-6.30E+01-6.10E+01-5.90E+01-5.70E+01-5.50E+01-5.30E+01-5.10E+01-4.90E+01-4.70E+01-4.50E+0112345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243时间(分钟)甲烷稳定碳同位素比(‰)标样:-54.5‰；标准偏差:0.3‰；平均值:-55.2‰；最大与最小值差:1.3‰。同位素稀释检查CH4浓度超过8000ppm，将会被设备稀释至8000ppm，最后delta值在+/-1‰波动，自动稀释系统正常。12CH413CH4Injection:2,500ppmC1inN2;δ13C=-38.3‰影响因素1—纯净甲烷12CH413CH4Injection:100%C2Interference:13Cenrichment影响因素2—纯净乙烷12CH413CH4Interference:13CdepletionInjection:4%NH3影响因素3—NH312CH413CH4Injection:Methanolvaporinto10,000ppmC1Interference:extreme13Cdepletion影响因素4—甲醇12CH413CH4Injection:0.1%C2H4inN2Interference:extreme13Cenrichment影响因素5—乙烯100%Propane1,000ppmButaneinN21,000ppmBenzeneinN2100ppmMCHinCO2影响因素6—其它Ethane–Linearrelationship→mathematicalcorrection–[C1]and[C2]fromES–X=Equipmentspecificfactor(writtenonbackoftheanalyzer)–Forclientinreport,plot,dataonlyDELTARawvalues=DELTAISOISODELTAX][C][CDELTA12乙烷污染的校正NH3,CH3OH,C2H4–Removal–destructionPeltiereffect(NH3,CH3OH)–CondensationFilter(NH3,CH3OH)–RemovalduetopolarityPRe(NH3,CH3OH,C2H4)–Moleculedestruction……污染的处理Degasser,GZGEtheneSensorIsotopeAnalyzerFilterCartridge-Removecontaminants,e.g.DBMormud(NH3,alcohols)-RemoveDBMcontaminants,esp.C2H4andRemainingammoniaandalcohols-ProvideC1,C2andC2H4concentrationsford13Ccorrection(C2/C1),calculatedC2H4concentration(C2sRSVL–C2ES)-ProvideC1,d13C-CH4,NH3-1500ccmudflow,-500ccgasflow,-noheatingofmudGC,RSVLSpot-sampleportPRE-42seccycle设备组成（最佳组合）及工作流程•Calibration:startofeachwellsection(with3standards)•Dailyinjectionchecks•Rigsiteproceduresforhigh-qualityacquisition•RemoteservicedeliverysupportforvalidationofeachQCstepandfinalvalidationofdatadeliveredtotheclientwithQCflags(dependingonlevelofservice)NonvalidValidReducedAccuracyQAQC要求及操作程序实时QAQC警报管理–DepthAsciidata(d13C-C1only,notfiltered)–DepthQCCompositelogIncludesautomaticQccolumn&d13C-C1values(nonfiltered)资料提交—level1–[Field]DepthAsciidata(d13C-C1only,notfiltered)–[Field]DepthQCCompositelog–[Domain]DepthASCIIdata(d13C-C1,d13C-C1«QCfiltered»,QCflag)资料提交—level2–[Field]DepthAsciidata(d13C-C1only,notfiltered)–[Field]DepthQCCompositelog–[Domain]DepthASCIIdata(d13C-C1,d13C-C1«QCfiltered»,QCflag)–[Domain]EndofSectionReport资料提交—level3Specialstudies(Welltowellcomparison,multi-segmentstudies…)资料提交—level4主要内容一同位素基础二实时同位素录井系统简介三实时同位素录井质量控制四资料应用鉴别原油生成环境和油气母质类型研究；判断生成天然气有机质成熟度；对天然气进行成因分类和判识；进行油气源对比研究；油气运移方向研究；研究油气的次生变化；研究天然气的混合情况；进行油气藏地球化学研究；储层封闭及连通性研究。资料解释及应用（I）油气母质类型识别afterBernard(1989)Whiticar(1990)气体成因分析及类型划分Classificationofgastype(biogenic/thermogenic)-80-20d13C-C1,‰%Ro-50GasesgeneratedTypesHydrocarbonsCrackingofKerogentooil&gasCrackingofwetgasProcessCrackingofoilIncreasingThermalMaturity国内标准（据王国建等）成熟度研究镜质体反射率（vitrinitereflectance）用符号Ro代表。镜质体是一种煤素质，但看不到植物的组织，主要是由芳香稠环化合物组成，随着煤化程度的增大，芳香结构的缩合程度也加大，这就使得镜质体的反射率增大。生油母质的热裂解过程与镜质体的演化过程密切相关，所以他是一个良好的有机质成熟度指标，有机质热变质作用愈深，镜质体反射率愈大。一般认为镜质体反射率在0.5%-1.2%之间为石油成熟带。甲烷碳同位素和其烃源岩成熟度（Ro）相关，国内外很多学者针对不同的区块提出回归方程。国内常用δ13C1—Ro方程如下：油型气回归方程:δ13C1=15.80lgRo-42.20（据戴金星）井段甲烷碳同位素值成熟度（R0）结论3325-3363-35.3‰2.73高熟3500-3519-35.1‰2.81高熟成熟度研究Schoell图版流体类型及次生