熒光圖像分析法在河南油田的應(yīng)用

林碩，張燕，賈彥勇，安俊睿

（1.中石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽473132；2.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430000）

熒光圖像分析法在河南油田的應(yīng)用

林碩*1，張燕1，賈彥勇1，安俊睿2

（1.中石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南南陽473132；2.長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢430000）

熒光圖像分析法是將油層巖芯（未經(jīng)洗油）制成巖石薄片，在熒光顯微鏡下借助軟件進(jìn)行可視化定量分析后，得到儲集層中油、水的含量及分布特征等資料。該方法的優(yōu)勢在于根據(jù)熒光下不同瀝青組分發(fā)出不同顏色的熒光，可以區(qū)分薄片中褐色及黑色物質(zhì)是不是油，是哪種組分的剩余油，可以有效地剔除炭質(zhì)瀝青（偽剩余油）。該方法的難點(diǎn)在于一些不是油的物質(zhì)也會發(fā)熒光，礦物類如云母、方解石等，造成在熒光圖上分析剩余油時需要謹(jǐn)慎，需要結(jié)合單偏光、正交光排除這些物質(zhì)。另外，盡管油質(zhì)瀝青和水都會發(fā)出藍(lán)色熒光，但是仔細(xì)觀察能夠發(fā)現(xiàn)深淺明暗程度有所不同。通過對河南油田新近取芯井的熒光薄片觀察發(fā)現(xiàn)：雖為特高含水開發(fā)后期，但薄片中熒光面積較大，儲層微觀孔喉中油含量較多，多呈簇狀和斑塊狀等形態(tài)分布于孔隙和喉道中，剩余油主要存在于小層頂部及物性差的部位；橙色熒光少見，而褐色熒光面積較大。隨著采出程度的增加，巖芯中剩余油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量逐步升高，所以遭受水洗后薄片中的熒光顏色由淺變深，熒光發(fā)光面積由大變小。

熒光；單偏光；圖像分析；瀝青；剩余油

2011年11月頒布實施了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T 5614—2011巖石熒光薄片鑒定》。目前國內(nèi)熒光方面的研究普遍采用川大的《熒光圖像分析》軟件，它以SY行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。利用熒光圖像分析系統(tǒng)可以從熒光顏色、強(qiáng)度、發(fā)光孔隙面積等多個方面進(jìn)行觀察，并對其瀝青組分、含量、面孔率、含油率等進(jìn)行定量分析［1］，是油田開發(fā)方案制定和可采儲量計算的重要依據(jù)。大慶油田、勝利油田、華北油田、克拉瑪依油田均已開展了熒光含油薄片鑒定方面的研究［2-3］。2013年7月，河南油田勘探開發(fā)研究院引進(jìn)包括熒光圖像分析系統(tǒng)在內(nèi)的《CIAS-SCU巖石薄片及微觀模擬驅(qū)替動態(tài)圖像分析系統(tǒng)》，使河南油田微觀剩余油研究上了一個新臺階，滿足了油田開發(fā)及三采技術(shù)的不斷發(fā)展的需要。

1　熒光與單偏光圖像分析法的差異

（1）硬件的差異。熒光圖像分析法需要在原有偏光顯微鏡的基礎(chǔ)上添加汞燈。

（2）軟件的差異。單偏光圖像分析所需軟件僅用于單偏光下剩余油特征分析；熒光圖像分析法所需軟件是川大根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制，大慶、克拉瑪依等油田均在使用。

（3）制片的差異。單偏光所需含油薄片要求厚度0.03mm，石英干涉色一級灰白，加蓋蓋玻片；而熒光圖像分析法所需熒光薄片要求厚度0.04～0.05mm，石英干涉色稻草黃，不滴松香，不蓋玻片，干磨，不能用手觸摸。

（4）分析方法的改進(jìn)。單偏光圖像分析法除去正交光下的雜質(zhì)及重礦外，將含油薄片中褐色及黑色物質(zhì)都視作剩余油；熒光圖像分析法根據(jù)熒光下不同組分的剩余油發(fā)出的不同顏色的熒光。《油氣地球化學(xué)》石油的族組成包括：飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)按瀝青四組分分類：油質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青、瀝青質(zhì)瀝青、炭質(zhì)瀝青。其中，油質(zhì)瀝青發(fā)出黃、綠、藍(lán)、白色的熒光，膠質(zhì)瀝青發(fā)出以橙色為主的熒光，瀝青質(zhì)瀝青發(fā)出以褐色為主的熒光，炭質(zhì)瀝青呈全黑。我們便可以區(qū)分薄片中褐色及黑色物質(zhì)是不是油，是哪種組分的剩余油，可以有效剔除炭質(zhì)瀝青（偽剩余油）。

2　熒光圖像分析法的優(yōu)勢

熒光圖像分析法的優(yōu)勢在根據(jù)熒光下不同瀝青組分發(fā)出不同顏色的熒光可以區(qū)分薄片中褐色及黑色物質(zhì)是不是油，是哪種組分的剩余油。可以有效地剔除炭質(zhì)瀝青（偽剩余油）。劣勢是一些不是油的物質(zhì)也會發(fā)熒光，礦物類如云母、方解石等，造成在熒光圖上分析剩余油時需要謹(jǐn)慎，排除這些物質(zhì)，增加了操作難度和工作量。

（1）利用熒光（結(jié)合單偏光、正交光）能夠準(zhǔn)確分辨到底是不是剩余油。如圖1（a）所示，單偏光和正交光下標(biāo)記處都呈黑色，按原來分析方法認(rèn)為是剩余油；如圖1（b）所示，熒光下標(biāo)記處仍呈黑色，說明是炭質(zhì)瀝青，不是剩余油。

圖1　河山8-2同一視域下對比照片

（2）單偏光下無法分辨是哪種組分的剩余油，在熒光下可以分辨是哪種組分的剩余油。單偏光下的剩余油都呈黑色，根本無法分辨是何種組分。而熒光下肉眼可以觀察到亮白色的為油質(zhì)瀝青，橙色為膠質(zhì)瀝青，褐色為瀝青質(zhì)瀝青，黑色為炭質(zhì)瀝青；同時，熒光下用熒光圖像分析軟件可以自動識別剩余油組分。

3　熒光圖像分析法的難點(diǎn)

（1）發(fā)熒光的物質(zhì)不一定都是油。一些不是油的物質(zhì)也會發(fā)熒光，礦物類如云母、方解石等，造成在熒光圖上分析剩余油時需要謹(jǐn)慎，排除這些物質(zhì)。如熒光下發(fā)黃色熒光的部位，很容易誤認(rèn)為是油，單偏光下仔細(xì)觀察該部位呈彎片狀，正交光下該部位呈鮮艷干涉色，最后判斷為云母。

（2）熒光圖中水的認(rèn)定。在熒光下，水雖然不具備發(fā)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，作為分散的載體水，把芳系化合物展布在孔隙中，溶有微量芳系化合物的水就顯示出了特殊的熒光顏色——藍(lán)色［4-5］。目前我們所觀察到的熒光薄片圖像中油、水的區(qū)分比較困難，考慮可能是巖芯保存條件和制片的原因［6］。在巖芯保存和制片過程中輕質(zhì)組分的揮發(fā)散失會影響到分析結(jié)果。

雖然油質(zhì)瀝青和水都會發(fā)出藍(lán)色熒光，但是仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)其藍(lán)色的深淺明暗程度是不同的。不同地區(qū)不同層位的油發(fā)出的熒光顏色也會有所不同，因此有必要建立油水熒光圖像的標(biāo)準(zhǔn)圖版，但是這需要從現(xiàn)在起搜集新取芯井的巖芯制作熒光薄片，進(jìn)而分析總結(jié)，這將是一個漫長的過程。據(jù)筆者了解，其他油田也正在做著這項工作，標(biāo)準(zhǔn)圖版的制作是一個不斷修善的過程。

4　取芯井剩余油含量與組分分析

（1）熒光下可見剩余油含量較多。熒光薄片鏡下觀察結(jié)果表明：雖為特高含水開發(fā)后期，但儲層微觀孔喉中油含量較多，多呈簇狀和斑塊狀等形態(tài)分布于孔隙和喉道中。原因是注水時，一般底部及高滲透層段水淹嚴(yán)重，在其頂部及物性差的部位，存在未動用剩余油。剩余油含量受沉積微相的控制。因水下分流河道底部物性好，水淹嚴(yán)重，頂部物性較差，所以取自水下分流河道頂部的1（25/76）薄片剩余油含量較高。5（11/64）薄片雖位于水下分流河道底部，但從其巖芯物性檢測結(jié)果來看，它位于油層內(nèi)部的低滲透段，所以剩余油含量較高。因河口壩頂部物性好，水淹嚴(yán)重，底部物性較差，故取自河口壩底部的7（28/46）薄片剩余油含量較高。前緣席狀砂因其物性要差于水下分流河道，注水開發(fā)效果相比水下分流河道要差，故剩余油含量較多，此次分析的熒光薄片中8（31/65）薄片剩余油含量最高。

（2）熒光下可見不少炭質(zhì)瀝青。熒光下可見不少呈全黑的炭質(zhì)瀝青（偽剩余油），2（70/74）、3（14/60）薄片中含量高。

（3）熒光下可見瀝青質(zhì)瀝青含量較高。橙色熒光少見，而褐色熒光面積較大。膠質(zhì)含量少，瀝青質(zhì)含量高。由于水驅(qū)油時首先驅(qū)出密度較低、粘度較小、與水極性相近的輕質(zhì)組份的原油，留在巖芯中的原油成分隨著水洗程度不斷加深而趨于重質(zhì)化。隨著采出程度的增加，巖芯中剩余油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量逐步升高，所以遭受水洗后薄片中的熒光顏色由淺變深，熒光發(fā)光面積由大變小。

（4）熒光薄片剩余油含量與組分定量檢測。我們對此次9塊熒光薄片樣品進(jìn)行了檢測（見表1）。熒光檢測報告比以前單偏光數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確更豐富。可以得到微觀剩余油在薄片中不同位置（碎屑成分、雜基、膠結(jié)物、孔隙、裂縫）的不同組分（油質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、水分）相對含量。

表1　雙H5-148井熒光圖像分析參數(shù)表

通過表1我們可以看出：該井共9塊熒光薄片的結(jié)果也都顯示剩余油含量有大幅度的減少。剩余油含量變小的原因一是剔除了炭質(zhì)瀝青（偽剩余油）；原因二是老方法是剩余油面積占孔隙面積的百分比，而新方法是剩余油面積占全圖面積的百分比。該井6個取芯層段中Ⅷ1小層微觀剩余油含量最高，為7.71%，Ⅶ下層系含油率為4.54%～7.24%，而該井的投產(chǎn)情況是：Ⅷ1小層日產(chǎn)油也略高于Ⅶ8、11，含水也略低于Ⅶ8、11，說明熒光圖像定量分析結(jié)果與投產(chǎn)情況基本相符。

5　結(jié)論

（1）熒光圖像分析法的優(yōu)勢在根據(jù)熒光下不同瀝青組分發(fā)出不同顏色的熒光可以區(qū)分薄片中褐色及黑色物質(zhì)是不是油，是哪種組分的剩余油，可以有效地剔除炭質(zhì)瀝青（偽剩余油）。

（2）熒光圖像分析法的難點(diǎn)在一些不是油的物質(zhì)也會發(fā)熒光，礦物類如云母、方解石等，造成在熒光圖上分析剩余油時需要謹(jǐn)慎，結(jié)合單偏光、正交光排除這些物質(zhì)。

（3）通過對河南油田新近取芯井的熒光薄片觀察發(fā)現(xiàn)：雖為特高含水開發(fā)后期，但儲層微觀孔喉中油含量較多，多呈簇狀和斑塊狀等形態(tài)分布于孔隙和喉道中，剩余油主要存在小層頂部及物性差的部位。橙色熒光少見，而褐色熒光面積較大。隨著采出程度的增加，巖芯中剩余油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量逐步升高，所以遭受水洗后薄片中的熒光顏色由淺變深，熒光發(fā)光面積由大變小。

（4）雖然油質(zhì)瀝青和水都會發(fā)出藍(lán)色熒光，但是仔細(xì)觀察會發(fā)現(xiàn)其藍(lán)色的深淺明暗程度是不同的。不同地區(qū)不同層位的油發(fā)出的熒光顏色也會有所不同，因此有必要建立油水熒光圖像的標(biāo)準(zhǔn)圖版，需要搜集取芯井的巖芯制作熒光薄片，進(jìn)行分析總結(jié)，這將是一個漫長的過程。據(jù)筆者了解，其他油田正做著此項工作，標(biāo)準(zhǔn)圖版的制作是一個不斷修善的過程。

［1］郭舜玲，孫玉善，尚李平，等.熒光顯微鏡技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994：12.

［2］宋考平，李世軍，方偉，等.用熒光分析方法研究聚合物驅(qū)后微觀剩余油變化［J］.石油學(xué)報，2005，26（3）：92-95.

［3］慈興華，向巧玲，陳方鴻，等.定量熒光分析技術(shù)在原油性質(zhì)判別方面的應(yīng)用探討——以勝利油區(qū)為例［J］.石油實驗地質(zhì)，2004，26（1）：100.

［4］李玉桓，朱宜南，郭雙亭.熒光圖像技術(shù)判斷油層水淹狀況研究［J］.錄井技術(shù)，2000，11（2）：1-4.

［5］文慧儉，申家年，耿長喜，等.熒光圖像技術(shù)定量識別油層水淹程度［J］.斷塊油氣田，2007，14（3）：56-58.

［6］劉麗萍，李玉恒.熒光圖像分析應(yīng)注意的幾個方面［J］.錄井工程，2006，17（1）：50-52.

P518.13

B

1004-5716（2016）10-0039-04

2015-11-13

2015-11-13

林碩（1982-），女（漢族），山東掖縣人，工程師，現(xiàn)從事儲層微觀剩余油研究工作。