专利名称：：核磁共振钻井液含油质量分数的分析方法
技术领域：
：本发明涉及一种石油钻井中钻井液含油性分析方法，特别涉及一种利用核磁共振技术对钻井液中含原油质量分数的分析方法。二
背景技术：
：在石油钻井中能够反映储集层含油性的实物资料有岩心、岩屑和钻井液三种。目前针对岩心含油性定量分析的方法较多，且准确性较高。针对岩屑含油性分析的方法有定量荧光分析法、核磁共振分析法等，技术较成熟，目前都在推广应用阶段。针对钻井液含油性分析方法较少，并且多是间接的定性分析方法，如根据钻井液中游离出的气体成分定性推测储集层含油性的气测录井法；针对钻井液中所含原油的定量分析方法极少，且不成熟。因此，如何检测钻井液中原油含量成为目前石油勘探开发活动中倍受关注的技术。地下储集层中所含石油可大致分为两部分，一部分为不可动油(束缚流体)，这部分原油是人类不可开采的；另一部分是可动油(可动流体)，这部分原油可以通过科技进步逐步开采出来。因此说，只有可动油才是对石油开发有意义的。在钻井过程中，当地层压力大于钻井液的液柱压力时，储集层中的原油将会进入钻井液，同时岩心在上提过程中及岩屑上返过程中，在压差和扩散作用下也有部分原油进入钻井液，并且岩屑越细，进入钻井液中的原油越多。这些进入钻井液中的原油主要是储集层中的可动油，这部分可动油的数量在一定程度上反映了储集层的含油丰度和开采产能。虽然根据岩心含油性分析能获得较准确的含油性资料，但是取心工程风险大、成本高，因此岩心资料极少，无法建立单井系统的含油性分析资料；根据岩屑分析可获得单井系统的含油性分析资料，但是，目前岩屑越来越细小，岩屑中的大部分可动油在岩屑上返过程中已逸散到钻井液中，所检测到的岩屑含油量多为不可动油(束缚流体)含量。因此，对钻井液中的原油定量检测分析是非常有意义的。近年来形成利用光谱(或光的能量)检测液体含油浓度的方法。一种是利用光的透射性检测含油浓度，其检测数据准确，但只能用于透光液体中，不能用于钻井液这种浑浊液体；另一种是利用光的反射，根据光信号强度检测液体含油浓度的荧光光谱仪，荧光光谱仪只能检测激发光源前面很小一段距离内液体含油浓度(光源透射不到的地方，自然也就没反射光，更谈不上检测含油浓度)。这种荧光光谱仪对于有机溶剂(或均匀悬浊液)中的含油浓度检测较准确，但钻井液为无机溶剂，原油为有机物，是不相溶两相，原油随机悬浮在钻井液中。利用荧光光谱仪检测钻井液含油浓度随机性大，不具代表性，检测结果误差大。三
发明内容本发明要解决的技术问题通过核磁共振仪器，建立一种钻井液含油浓度检测方法；对钻井液的含油性进行定量分析，及时获得钻井液的含油质量分数。本发明的技术方案本发明采用核磁共振分析仪器，以核磁共振测量含油量的理论为依据，通过制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线，以及随钻钻井液核磁共振连续分析，实现石油钻井中钻井液含油质量分数的定量分析，其技术核心是核磁共振分析仪器标定、钻井液含油质量分数工作曲线制作、钻井液样品采集、处理及核磁共振分析、钻井液含油质量分数的求取。利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，包括以下步骤—种利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，包括以下步骤(1)制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线利用工区目的层位无油钻井液和该层位原油，分别称取系列等量无油钻井液样品，向每份样品中分别滴加该层位原油，配成钻井液、原油的系列混合样品；向系列混合样品中分别加入水溶性顺磁离子溶液进行浸泡处理；对系列混合样品进行核磁共振分析，得出系列混合样品的核磁共振信号强度；以核磁共振信号强度为横坐标、样品原油含量为纵坐标，绘制散点图，制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线，按照一元线性回归方法求取相关方程；(2)求取钻井液含油质量分数数据随钻井深度系统采集并称取系列等量的钻井液样品，并分别向样品中加入水溶性顺磁离子溶液进行浸泡处理，对处理后的钻井液样品进行核磁共振分析，由核磁共振信号强度和相同层位钻井液含油质量分数工作曲线，求取钻井液含油质量分数。所述的利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，还包括制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线之前，对核磁共振分析仪器进行调试与标定。所述核磁共振分析仪器的调试与标定的要求为打开仪器运行2h以上，搜频偏至稳定；标定仪器，线性度达到0.99以上；测量标样误差小于2%。所述无油钻井液样品和随钻井深度采集的钻井液样品重量均为1020g，所述水溶性顺磁离子为Mn2+，加入Mn2+后混合液中Mn2+浓度为15_50g/L。所述浸泡处理时间为15min以上。本发明的积极有益效果(1)本发明的方法可以准确检测钻井液含油量，打破了以前只能利用岩心和岩屑资料评价油气储层而无法利用钻井液检测的局面。本发明检测对象是钻井液(液体)，现阶段还没有一种成熟的方法检测钻井液的含油量，利用钻井液中含油量评价储层还是一片空白，本发明使利用钻井液评价储层油气成为可能，突破了含油性定量录井的技术瓶颈。(2)本发明的方法是在钻井过程中利用核磁共振分析仪器，利用相同目的层位钻井液和原油制作钻井液含油质量分数工作曲线，可在钻井现场及时对钻井过程中的钻井液进行分析，及时获得钻井液含油量分析数据，达到对储集层含油性的定量评价，及时为石油勘探开发生产提供技术支持。(3)本发明和常规录井成果、地球物理测井成果的对比分析表明，本发明分析成果与其他方法的分析成果具有一定的相关性，比其它方法评价相同的储层进一步细化。该方法提供了一种新的储集层评价手段，弥补了常规录井在储集层流体性质评价方面的不足，实现了现场对钻井液含油性的定量分析，获得的地层含油性资料，特别是可动性资料更具有真实性、准确性和可靠性，为完井方案的确定和测试选层提供了强有力的技术支持，对钻井液中的原油定量检测分析非常有意义。(4)本发明通过向样品中加入顺磁离子消除了常规核磁共振分析仪器不能分析液体的弊端，直接对钻井液样品进行核磁共振分析，并通过本层位的工作曲线获得系统的钻井液含油质量分数，该方法简单、可操作性强，并且真实反映了储层的含油性，测量数据真实、准确、可靠。(5)本发明利用的分析测量设备和辅助设备简单，且都是在地面进行工作的，投资少，工程技术风险小。因此，本发明方法对促进石油勘探开发技术的发展具有重要意义，具有很强的推广应用价值。四图1:延长组长6油层组钻井液含油质量分数工作曲线。采用工区延长组未钻遇油气显示层的钻井液和工区该目的层位的原油配置"原油+钻井液"的混合系列样品，对系列样品进行核磁共振分析，获得的核磁共振信号强度与钻井液含油质量分数的相关关系图。图2:延长组长8油层组钻井液含油质量分数工作曲线。采用工区延长组未钻遇油气显示层的钻井液和工区该目的层位的原油配置"原油+钻井液"的混合系列样品，对系列样品进行核磁共振分析，获得的核磁共振信号强度与钻井液含油质量分数的相关关系图。图3:HH266井综合分析成果图，该图是鄂尔多斯盆地南部HH266井常规录井成果、地球物理测井成果与核磁共振含油质量分数分析成果综合分析成果图。图4:HH26-7井综合分析成果图，该图是鄂尔多斯盆地南部HH26-7井常规录井成果、地球物理测井成果与核磁共振含油质量分数分析成果综合分析成果图。五具体实施例方式下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细说明。实例1:鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组的HH266井随钻核磁共振分析本发明利用核磁共振技术分析钻井液含油质量分数的方法，包括核磁共振分析仪器标定、钻井液含油质量分数工作曲线制作(因为延长组上部长6油层组和下部长8油层组油质不同，分两个层位建立钻井液含油质量分数工作曲线)、钻井液样品采集、处理及核磁共振分析、钻井液含油质量分数参数求取。具体步骤如下(—)核磁共振分析仪器的调试与标定1、分析仪器选择采用UNIQPMR脉冲核磁共振分析仪，3.0版软件。本仪器是国内应用在石油领域内最先进的核磁共振分析仪器之一。仪器稳定，标定线性度高，具备尾峰处理功能。2、仪器标定打开仪器跑机两小时，搜频偏至稳定。选择大探头，采用孔隙度分别为5%、10%、15%、20%、25%的标准样标定仪器，线性度达到0.99以上，测量标样误差小于2%。3、稳定性实验选择大探头，采用孔隙度分别为5%、10%、15%、20%、25%的标准样对仪器的稳定性进行了测量。每24小时测量一次，测量结果与标样的相关性达0.99以上。4、重复性实验选择工区样品进行重复性测试。选择大探头、15%标样测量IO次，重复性测量相对误差小于5%。(二)制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线1、实验用原油样品采集选择工区三叠系延长组长6油层组正在生产的油井取样，将新出井口的原油立即装入250ml的盐水瓶中，并立即盖上橡皮胶塞，防止挥发和氧化。2、实验用混油钻井液样品制备选择工区三叠系延长组还没有钻遇油气显示的井的钻井液作为分析实验用样品。用电子天平称取11份质量12.73g克的钻井液样品，分别放入11支大试管中，第1支试管中滴入原油1滴，样品编号为1#;第2支试管中滴入原油2滴，编号为2#;……;第10支试管中滴入原油IO滴，编号为10#;最后一试管中不放油，编号为0#。分别称量每个样品滴油前后质量，滴油后增加质量即样品中原油质量。3、实验分析样品制备在样品试管中加入1克MnCl24H20，钻井液约含Mn2+20g/L锰离子，搅动样品，浸泡半小时以上，使四水氯化锰充分溶解进钻井液中。4、实验分析样品测量(1)仪器调试要求打开仪器跑机两小时，搜频偏至稳定；标定仪器，线性度达到0.99以上；测量标样误差小于2%。(2)无原油钻井液核磁共振测量取编号为0#的样品，进行核磁共振测量。未混原油的钻井液样品核磁共振信号强度是O.OO(见表1)，说明无油钻井液核磁共振检测没有信号显示，同时也说明锰离子(20g/L)能完全消除钻井液中的水信号。(3)"钻井液+原油"混合系列样品核磁共振测量依次进行1_10#样品核磁共振测量，测量结果见表1。表1长6油层组钻井液含油核磁共振测量结果统计表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>样<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>5、长6油层组钻井液含油质量分数工作曲线制作(1)按照一元线性回归方法进行核磁共振信号强度与原油含量相关性分析，求取含油质量分数计算方程。本次获得的目的层位三叠系延长组长6油层组钻井液含油质量分数求取方程为Y=0.7104X...........................(1)(相关系数R2=0.9968)(2)以核磁共振信号强度为横坐标、样品原油含量为纵坐标绘制散点图，绘制一元线性回归趋势线，制作含油质量分数工作曲线。本次实验获得的目的层位三叠系延长组长6油层组钻井液含油质量分数工作曲线见图1。6、长8油层组钻井液含油质量分数工作曲线制作(1)以长8油层组原油替代长6油层组原油，重复以上1-4步骤，获得"钻井液+原油"混合系列样品核磁共振测量结果见表2。表2长8油层组钻井液含油核磁共振测量结果统计表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>(2)按照一元线性回归方法进行核磁共振信号强度与原油含量相关性分析，求取含油质量分数计算方程。本次获得的目的层位三叠系延长组长8油层组钻井液含油质量分数求取方程为Y=0.6197X........................(2)(相关系数R2=0.9939)(3)以核磁共振信号强度为横坐标、样品原油含量为纵坐标绘制散点图，绘制一元线性回归趋势线，制作含油质量分数工作曲线。本次实验获得的目的层位三叠系延长组长8油层组钻井液含油质量分数工作曲线见图2。(三)随钻钻井液核磁共振含油质量分数分析按照钻井深度系统采集钻井液样品，采样后立即取15g左右钻井液倒入核磁共振检测试管中，加11.2克MnCl24H20(保证锰离子浓度20g/L)，搅拌均匀，静置半小时。处理后的钻井液样品进行核磁共振测量，根据核磁共振测量信号强度，按照该目的层位的钻井液含油质量分数工作曲线或相关方程，求取钻井液含油质量分数数据。表3是鄂尔多斯盆地南部HH266井随钻核磁共振钻井液含油质量分数分析数据表。表中"样品深度"为钻井施工中随钻采集的迟到井深的钻井液深度；"核磁共振信号强度"为UNIQPMR脉冲核磁共振分析仪器测量数据(与工作曲线制作时的分析条件相同)；"含油质量分数(％)"为按照相应层位公式计算的钻井液含油质量分数数据。表3HH266井钻井液含油质量分数检测结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>注长7油层组95%以上的井不产油，故再不专门做工作曲线，其油质和长6油层组油质相似，所以，长7油层组检测数据按长6油层组工作曲线方程计算。图3是HH266井综合分析成果图。图中内容包括地层——三叠系长6、长7、长8油层组；岩性剖面、钻时、录井评价一一常规地质录井成果；气测全烃——气测录井成果；核磁含油质量分数——核磁共振分析成果；测井含油饱和度、测井评价——测井综合成果。从图3中各项成果对比看出，长6油层组的1935-1938米、长7油层组2088-2091米、2104-2114米、长8油层组2142-2148米井段，气测录井具有较大全烃值异常显示，常规地质录井评价较好(油斑或油浸)，测井中解释也较好(油水同层或差油层)。核磁共振分析获得了定量的钻井液含油质量分数成果，该成果与常规录井、气测录井、测井成果具有一定的相关性。井深2142-2148米井段常规地质录井显示好(油浸)、测井解释好(差油)，根据测录井解释本井段应该出油，而核磁共振含油质量分数检测显示不好，仅2米有检测值，且异常值很低(均小于0.02%)。经测试，长8油组2142-2148米井段日产油0.00方/天，日产水0.48方/天，含油质量检测结果与测试验证一致。另夕卜，长6油层组的1957-1963米、2018_2021米、长7油层组2042-2046米、2064-2066米、长8油层组2132-2133.5米、2135_2138米井段，气测录井全烃值略有异常显示，常规地质录井评价为油迹，而核磁共振分析钻井液不含原油。上述结果表明，在很多情况下虽然常规录井的气测分析和岩屑分析显示为含油层，但该层未必具有可动油。因此，核磁共振钻井液含油分析恰好弥补了常规录井对储集层流体性质评价的不足。核磁共振钻井液含油质量分数分析，提供了一种新的储集层评价手段，弥补了常规录井在储集层流体性质评价方面的不足，实现了现场对钻井液含油性的定量分析，获得的地层含油性资料，特别是可动性资料更具有真实性、准确性和可靠性，为完井方案的确定和测试选层提供了强有力的技术支持。从各项成果的对比分析表明，核磁共振钻井液含油质量分数分析成果与其他方法分析成果具有一定的相关性，并且能对其它方法评价相同的储层进一步细化，同时证明本发明方法的真实性、准确性和可靠性。实例2:鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组的HH26-7井随钻核磁共振分析利用实例1相同的方法进行HH26-7井随钻核磁共振录井。表4是随钻核磁共振钻井液含油质量分数分析数据表。表中"样品深度"为钻井施工中，随钻采集的迟到井深的钻井液深度；"核磁共振信号强度"为UNIQPMR脉冲核磁共振分析仪器测量数据(与工作曲线制作时的分析条件相同)；"含油质量分数(％)"为按照相应层位公式计算的钻井液含油质量分数数据。表4HH26-7井钻井液含油检测结果<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>图4是HH26-7井综合分析成果图。图中内容包括地层——三叠系长6、长7、长8油层组；岩性剖面、钻时、录井评价一一常规地质录井成果；气测全烃——气测录井成果；核磁含油质量分数——核磁共振分析成果；测井含油饱和度、测井评价——测井综合成果。从图4中各项成果对比看出，长6油层组的1995-2001米、长7油层组2114-2116米、2121-2125米、长8油层组2171-2172.5、2181_2184米井段，气测录井具有一定全烃值异常显示，常规地质录井和测井也均有异常，核磁共振含油质量分数检测无异常，看似含油质量分数检测精度不够。但常规地质录井和测井评价不一致，常规录井评价较好(油斑或油浸)的井段，测井评价不好(含油水层、干层或无异常)；测井中解释较好(差油层)井段，常规录井评价不好(荧光)。经专家论证本井含油显示不好，无开采价值，不进行测试(裸眼完井)。含油质量分数检测结果和专家论证一致，说明本方法准确可靠。本方法检测不到不具开发价值的低含油异常层反而减少争论，节约成本，加快油气田的勘探开发进程。权利要求一种利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，其特征在于包括以下步骤(1)制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线利用工区目的层位无油钻井液和该层位原油，分别称取系列等量无油钻井液样品，向每份样品中分别滴加该层位原油，配成钻井液、原油的系列混合样品；向系列混合样品中分别加入水溶性顺磁离子溶液进行浸泡处理；对系列混合样品进行核磁共振分析，得出系列混合样品的核磁共振信号强度；以核磁共振信号强度为横坐标、样品原油含量为纵坐标，绘制散点图，制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线，按照一元线性回归方法求取相关方程；(2)求取钻井液含油质量分数数据随钻井深度系统采集并称取系列等量的钻井液样品，并分别向样品中加入水溶性顺磁离子溶液进行浸泡处理，对处理后的钻井液样品进行核磁共振分析，由核磁共振信号强度和相同层位钻井液含油质量分数工作曲线，求取钻井液含油质量分数。2.根据权利要求1所述的利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，其特征在于制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线之前，对核磁共振分析仪器进行调试与标定。3.根据权利要求2所述的利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，其特征在于所述核磁共振分析仪器的调试与标定的要求为打开仪器运行2h以上，搜频偏至稳定；标定仪器，线性度达到0.99以上；测量标样误差小于2%。4.根据权利要求1所述的利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，其特征在于所述无油钻井液样品和随钻井深度采集的钻井液样品重量均为1020g，所述水溶性顺磁离子为Mn2+，加入Mn2+后混合液中Mn2+浓度为15_50g/L。5.根据权利要求l-4任一项所述的利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法，其特征在于所述浸泡处理时间为15min以上。6.权利要求l-4任一项所述的利用核磁共振定量分析钻井液含油质量分数的方法在石油钻井中定量评价储集层的含油性和在石油勘探开发中的应用。全文摘要本发明涉及一种利用核磁共振技术对钻井液中含原油质量分数的分析方法。该方法采用核磁共振分析仪器，以核磁共振测量含油量的理论为依据，通过制作目的层位钻井液含油质量分数工作曲线，以及随钻钻井液核磁共振连续分析，实现石油钻井中钻井液含油质量分数的定量分析。其步骤包括核磁共振分析仪器标定、钻井液含油质量分数工作曲线制作、钻井液样品采集、处理及核磁共振分析、钻井液含油质量分数的求取。本发明应用后可以准确检测钻井液含油量，可在钻井现场及时对钻井过程中的钻井液进行分析，及时获得钻井液含油量分析数据，达到对储集层含油性的定量评价，测量数据真实、准确、可靠，及时为石油勘探开发生产提供技术支持。文档编号G01N24/08GK101713754SQ20091017266公开日2010年5月26日申请日期2009年11月20日优先权日2009年11月20日发明者何国贤,周天顺,周小勇,张建伍,王小洋,王飞龙,谢元军,陈英毅申请人:中国石化集团华北石油局