王 巖 松
(中國(guó)石油大慶鉆探地質(zhì)錄井一公司)
海拉爾及外圍盆地錄井作業(yè)中常遇到原油油質(zhì)較輕,分布在巖石表面的原油短時(shí)間揮發(fā)掉的情況[1],采用傳統(tǒng)的熒光普照和滴照分析方法,點(diǎn)滴氯仿在巖石表面覆蓋面積小,為使氯仿全面均勻覆蓋在巖石表面,需多頻次、大面積進(jìn)行點(diǎn)滴,操作時(shí)間長(zhǎng)、氯仿用量大,長(zhǎng)時(shí)間接觸氯仿易對(duì)人體健康造成傷害[2];同時(shí),點(diǎn)滴頻次不夠易導(dǎo)致氯仿在巖石表面覆蓋不全面,對(duì)巖石孔隙中的原油萃取不全面等實(shí)際問(wèn)題,帶來(lái)漏失含油顯示或巖石含油面積判斷不準(zhǔn)確等后果。
為了保證錄井現(xiàn)場(chǎng)熒光分析的準(zhǔn)確性,研制全密封的霧化噴照熒光儀,采用全密封氯仿霧化噴灑,使氯仿全面均勻地覆蓋在巖石表面,操作簡(jiǎn)單、用時(shí)較短,達(dá)到噴灑覆蓋面廣、巖石孔隙原油萃取全面的效果,在保證及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和落實(shí)含油顯示的同時(shí),降低氯仿?lián)]發(fā)對(duì)人體健康的影響。
設(shè)計(jì)原則:(1)模塊化設(shè)計(jì),安裝維護(hù)方便;(2)氯仿全密封操作;(3)輕量化,儀器重量輕且耐氯仿腐蝕性強(qiáng);(4)符合錄井現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行規(guī)范。
該熒光儀主要由氯仿全密封霧化噴灑裝置、自動(dòng)排空裝置、可調(diào)觀察窗、可拆卸手持熒光燈、主箱體五部分組成。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。整體結(jié)構(gòu)采用不銹鋼材料,液路管線和內(nèi)部密封墊采用聚四氟乙烯材料,具有耐腐性強(qiáng)、整體輕量、組裝方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。
圖1 全密封霧化噴照熒光儀設(shè)計(jì)效果
該裝置主要由噴壺、霧化噴頭、噴灑角度調(diào)節(jié)裝置、液路管線和接頭組成。借助噴壺的扳把按壓產(chǎn)生帶壓力的氯仿液體脈沖,通過(guò)管線和接頭到達(dá)噴頭端,以霧化的狀態(tài)噴灑到巖屑上。在噴灑的過(guò)程中,可以通過(guò)角度調(diào)節(jié)裝置,調(diào)節(jié)氯仿噴灑的角度。
1.1.1 噴壺結(jié)構(gòu)
利用活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生真空,通過(guò)吸管抽取氯仿到腔體,同時(shí)利用活塞運(yùn)動(dòng)壓縮腔體空間產(chǎn)生壓力,將腔體內(nèi)的氯仿液體通過(guò)噴壺出口噴出。由于氯仿的強(qiáng)腐蝕性和見(jiàn)光揮發(fā)的特性,噴壺整體材料采用不銹鋼,內(nèi)部密封墊材料采用聚四氟乙烯。為了加工方便,將噴壺罐設(shè)計(jì)成圓柱體結(jié)構(gòu);為了操作方便,將噴壺設(shè)計(jì)成按壓式的扳把結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 噴壺外觀以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果
1.1.2 霧化噴頭
噴壺按壓噴出液體是脈沖式,如果采用該方式直接通過(guò)管線噴在巖屑上面,由于噴灑面小且集中,大面積噴灑需花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間,且效果不好。為了噴壺單次噴出就能產(chǎn)生大面積噴灑的效果,設(shè)計(jì)了專用的霧化噴頭,如圖3所示。該噴頭可以形成60°~90°范圍內(nèi)的霧化噴灑,在低壓下有較好的霧化噴灑效果。
圖3 霧化噴頭設(shè)計(jì)效果
1.1.3 噴灑角度調(diào)節(jié)裝置
巖屑較多時(shí),需要噴灑的巖屑面積較大,單一角度的噴灑無(wú)法保證巖屑都被氯仿噴灑到。為了能夠獲得全面積的噴灑,設(shè)計(jì)了專門(mén)的噴灑角度調(diào)節(jié)裝置(圖4),調(diào)節(jié)裝置主要由圓球、關(guān)節(jié)軸承、安裝固定架、軸承固定環(huán)組成,調(diào)節(jié)時(shí),手握?qǐng)A球,通過(guò)調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)軸承實(shí)現(xiàn)噴灑角度的調(diào)節(jié)。
圖4 噴灑角度調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)效果
在噴灑過(guò)程中,會(huì)有很多的氯仿?lián)]發(fā)到箱體內(nèi)部,因此設(shè)計(jì)了專門(mén)的氯仿自動(dòng)排空裝置,將揮發(fā)的氯仿快速排出。該部分主要由風(fēng)扇、風(fēng)道、排空管線組成;將風(fēng)道設(shè)計(jì)成了錐形結(jié)構(gòu)(圖5),同時(shí)選用相對(duì)大功率的風(fēng)扇,有利于揮發(fā)氯仿的快速排出。
圖5 氯仿自動(dòng)排空裝置設(shè)計(jì)效果
為了實(shí)現(xiàn)箱體密封和細(xì)微熒光的觀察,設(shè)計(jì)了專門(mén)的軌道式放大鏡觀察(圖6)。該部分主要由軌道、放大鏡及其固定件組成,安裝在箱體內(nèi)部,通過(guò)觀察窗下面兩端的碰扣實(shí)現(xiàn)放大鏡的定位固定,放大鏡的放大倍數(shù)為7倍。軌道式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便了放大鏡和肉眼觀察的快速切換。
圖6 可調(diào)觀察設(shè)計(jì)效果
該部分主要由熒光燈管、鎮(zhèn)流器、固定結(jié)構(gòu)及把手組成(圖7),可實(shí)現(xiàn)手持方式直接觀察巖屑或巖心,為了手持方便,設(shè)計(jì)了專用把手。該模塊與主箱體連接固定采用扣鎖方式,方便安裝拆卸。
圖7 可拆卸手持熒光燈設(shè)計(jì)效果
采用傳統(tǒng)的熒光儀箱體結(jié)構(gòu),前開(kāi)門(mén)方便放置和取出巖屑盤(pán);底部采用抽板結(jié)構(gòu),方便安裝拆卸,同時(shí)方便將設(shè)備直接放在巖心或巖屑上進(jìn)行觀察;箱體側(cè)面開(kāi)一圓孔,方便觀察過(guò)程中用手轉(zhuǎn)動(dòng)巖心;考慮到觀察方便,將觀察窗設(shè)計(jì)成側(cè)坡45°角和頂部弧形結(jié)構(gòu)。
該全密封霧化噴照熒光儀目前已在海拉爾及外圍盆地多口井錄井現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了推廣應(yīng)用,操作方便快捷,氯仿用量少,只需要噴灑3~5次,氯仿用量1~2 mL,就能全面均勻覆蓋整盤(pán)巖屑,巖石孔隙原油萃取全面,熒光檢查效果良好,如圖8所示。傳統(tǒng)滴照操作相對(duì)繁瑣,氯仿用量大,覆蓋整盤(pán)巖屑需滴管吸取氯仿達(dá)15~20次,氯仿用量達(dá)8~10 mL,且滴照后巖屑表面氯仿分布不均勻,未附著氯仿區(qū)域未見(jiàn)熒光,如圖9所示。
全密封霧化噴照熒光儀很好地解決了輕質(zhì)油易揮發(fā)、含油顯示不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)和落實(shí)的難題,在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中油氣顯示發(fā)現(xiàn)率為100%,為準(zhǔn)確解釋評(píng)價(jià)油氣層提供了技術(shù)支持和有力保證。同時(shí),該設(shè)備節(jié)省了操作時(shí)間和氯仿用量,降低了人工成本和物料成本,降低了氯仿?lián)]發(fā)對(duì)人體健康的影響,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
圖8 噴照熒光觀察效果
圖9 傳統(tǒng)滴照熒光觀察效果
全密封霧化噴照熒光儀對(duì)輕質(zhì)油層發(fā)現(xiàn)和落實(shí)作用明顯,效果突出,很好的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熒光普照和滴照錄井方法存在的不足,對(duì)準(zhǔn)確解釋評(píng)價(jià)油氣層提供了技術(shù)支持,同時(shí)顯著降低了氯仿?lián)]發(fā)對(duì)人體健康的影響,可推廣應(yīng)用到國(guó)內(nèi)類(lèi)似輕質(zhì)油藏的錄井現(xiàn)場(chǎng)。