應用熒光顯微圖像資料預測套損方法研究

劉寶萍

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司，黑龍江大慶163411）

應用熒光顯微圖像資料預測套損方法研究

劉寶萍*

（大慶鉆探工程公司地質錄井一公司，黑龍江大慶163411）

熒光顯微圖像技術是近年發展起來的新技術，在顯微鏡利用紫外光或藍光在正交光下觀察井壁取芯或鉆井取芯樣品制作成的巖石薄片，可準確判斷泥巖、油頁巖的裂縫和裂縫進水程度，而巖層構造裂縫和泥巖、油頁巖受注入水浸泡引起體積膨脹是造成套管損壞的主要原因，因此利用錄用熒光顯微圖像技術可以準確判斷套管損壞位置，為準確預防套損和修復套損位置提供可靠的技術依據。

熒光顯微圖像；油頁巖裂縫；套損井；應用

大慶油田經過多年的勘探開發，一大批油水井出現套管損壞現象，引起套管損壞的因素很多，地質因素主要為巖層構造斷裂和泥巖、頁巖受注入水浸泡引起體積膨脹擠壞套管。根據錄井熒光顯微圖像資料可以準確判斷套損位置及進水情況，還可以對進水未形成套損的井提出警示，采油廠可以加以預防。

1 熒光顯微圖像技術原理與特征

熒光顯微圖像技術是近年發展起來的新技術。它是用顯微鏡利用紫外光或藍光在正交光下觀察井壁取芯或鉆井取芯樣品制作成的巖石薄片，通過觀察分析巖石薄片，來直觀分析樣品進水程度，從而判斷油頁巖的進水狀況。

1.1 熒光的產生機理

熒光是物質受激輻射產生的一種發光現象。含有有機烴類的巖石在受到紫外光和藍光的照射時，光子在大約10-5s內被吸收，其光子能量傳遞給烴類有機分子，使原來處于基態（S0）的電子受到激發而躍遷到較高的能級軌道(S1、S2、S3……)。能量較大的激發態分子，可以通過發射出相應的光量子來釋放能量，使其回到基態，就會在極短的時間內發射出較照射波長長的光，從而發射出熒光。

1.2 典型泥巖、油頁巖錄井熒光顯微圖像特征

泥頁巖又稱烴源巖，在泥頁巖中富含多種有機烴，在油田注水開發過程中由于某種因素使地層出現裂縫，水就會沿裂縫進入巖層中，部分有機烴就會溶于所進水中。將這種樣品制作成薄片，通過用藍光激發在顯微鏡下觀察就會呈現灰色熒光。

油頁巖中的石油主要為瀝青質瀝青，因此發光顏色以暗黃、褐、黃褐色等為主，發光亮度一般較弱，通常以吸附狀態存在縫內，水本身不具備發光特性，但由于芳烴類化合物及其衍生物具有微弱的親水性，作為分散的載體的水，把芳系化合物展布在縫內，溶有微量芳系化合物的水就顯示出了特殊的熒光顏色，在藍光的激發下呈灰綠、綠色。

2 熒光顯微圖像鏡下裂縫識別方法的建立

由于油頁巖具有層理構造，使其更容易產生次生裂縫，相對泥巖來說就更容易遭受注入水的侵蝕，因此只對油頁巖樣品進行研究。

2.1 鏡下裂縫識別方法

油頁巖熒光顯微圖像技術就是通過顯微鏡觀察分析薄片中油頁巖裂縫及其進水狀況，推斷出油頁巖層的裂縫及進水情況，再進一步判斷油頁巖層套損區域及位置。在油頁巖層根據成因的不同主要有以下9種裂縫類型，如表1所示。

2.2 油頁巖裂縫進水程度分類

在熒光偏光顯微圖像技術中，把賦存于烴源巖和儲集巖中的石油統稱為發光瀝青，并且將其分為油質瀝青、膠質瀝青和瀝青質瀝青3種類型。油頁巖中的石油主要為瀝青質瀝青，因此發光顏色以暗黃、褐、黃褐色等為主，發光亮度一般較弱，在藍光的激發下，熒光發光顏色為灰綠、綠色。通過對喇薩杏油田各區塊的油頁巖熒光顯微圖像進行分析，把油頁巖裂縫進水情況分為3級：未進水、微進水、進水。未進水圖像特征為：一般為頁理不發育—欠發育，致密，未發育縫隙；微進水圖像特征為：一般為頁理發育，發育2～3期縫，縫內有少量水進，呈灰綠色；進水圖像特征：一般為頁理發育，發育2期以上縫，縫內均有水進，呈灰綠、黃綠色，縫壁附著溶解烴。

表1 裂縫類型、成因與特征

2.3 新老裂縫次序的確定

裂縫的形成可以有很多不同的時期，它反映在相互切割關系上，老裂縫被新裂縫切割，一般情況下老裂縫縫壁不如新裂縫清晰，老裂縫內的填隙物較新裂縫細。Ⅰ期裂縫為最老裂縫，其縫壁不清楚，填隙物細；Ⅱ期次老的縫合線切割Ⅰ期裂縫；Ⅲ期較新的裂縫切割Ⅰ、Ⅱ期裂縫，填隙物較粗；Ⅳ期裂縫最新切割Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期裂縫，粗晶充填。

3 熒光顯微圖像技術在套損井中的應用

杏5-1-側斜341井于井段802.3～809.6m取井壁取芯22顆，熒光顯微圖像分析12顆進水，10顆未進水。熒光顯微圖像觀察，進水樣品主要發育縫隙為Ⅱ期縫，Ⅰ期縫次之。Ⅰ期縫為順層發育的成巖溶蝕縫，縫寬0.01～0.02mm，縫內有溶蝕水進入，灰綠色，縫壁附著溶解烴，進水情況較嚴重。Ⅱ期縫是在Ⅰ期縫的基礎上斜交切割Ⅰ期縫，縫寬0.01～0.03mm，縫內有溶蝕水進入，灰綠色，縫壁附著溶解烴，進水情況非常嚴重。該井套損位置為802.4m、808.7m，井壁取芯12顆，進水樣品均集中在套管錯斷位置附近，錄井資料與套損情況相符。

南5-1-側斜P32井于嫩二段底部取井壁取芯15顆，熒光顯微圖像分析9顆未進水，5顆進水，1顆微進水。熒光顯微圖像觀察，進水樣品發育均為Ⅰ期、Ⅱ期縫。成巖溶蝕縫縫寬較窄，多數縫寬不足0.01mm，進水情況不嚴重，該井段未發生套損。綜合分析認為，該段雖未形成套損，但進水樣品多且集中，容易形成套損，應加以預防。S0組于井段830.0～835.4m井壁取芯12顆，熒光顯微圖像分析6顆未進水，5顆進水，1顆微進水。熒光顯微圖像觀察，進水樣品主要發育Ⅱ期縫，縫寬0.02～0.03mm，進水情況嚴重。該井于井深835.18m發生套管變形，錄井資料與套損情況相符。SⅠ組于井段835.8～840.7m井壁取芯13顆，熒光顯微圖像分析10顆未進水，3顆進水。該井段雖然進水樣品少，但3顆進水樣品深度分別為838.5m、838.8m、839.1m，均為Ⅱ期縫進水，裂縫較寬，進水嚴重，且進水樣品位置均位于套損處。該井于井深839.0m發生套損外漏，錄井資料與套損情況相符。

4 結論

通過對熒光顯微圖像技術的介紹及實際應用井實例效果分析，井壁取芯錄井可以通過分析熒光顯微圖像資料，能正確判斷樣品的裂縫種類及進水程度，進而準確判斷套損位置，可以為采油廠分析套損原因提供參考依據，從而對套損井修復措施做出正確判斷。也可以為已進水未形成套損的井提供預測，使采油廠在該井形成套損之前采取措施，防止套損。

[1]馬德華，耿長喜，等.熒光圖像技術在水淹程度評價中的應用研究[J].錄井工程，2005（1）：17-20.

[2]劉麗萍，耿長喜，等.油頁巖進水識別方法[J].錄井工程，2005（2）：11-13.

TE312

A

1004-5716(2015)04-0035-02

2014-09-26

2014-09-29

劉寶萍（1974-），女（漢族），山東魚臺人，工程師，現從事解釋評價工作。