從鉆井出口管定量抽取鉆井液，由恒溫定量脫氣裝置將鉆井液在線加熱至75攝氏度，攪拌脫氣后，樣品氣經(jīng)過保溫管路傳輸至GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴分析儀。將采集到的混合氣體樣品光譜信息，由紅外光譜非線性定量分析算法模型按照譜圖特征進行逐級分解和定量分析，獲得甲烷-辛烷的烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等15種組分濃度信息。最后，通過預先建立的解釋模型和圖版，解釋評價隨鉆流體性質(zhì)，為油氣發(fā)現(xiàn)和油氣水層解釋評價提供支撐。

【資料圖】

截至2月6日，由長城鉆探錄井公司牽頭組建的“中國石油天然氣集團有限公司錄井技術(shù)研發(fā)中心”（簡稱錄井技術(shù)研發(fā)中心）自主研發(fā)的GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀成功應用67口井，大幅提升了復雜條件下油氣顯示發(fā)現(xiàn)與儲層流體性質(zhì)綜合評價能力，創(chuàng)造了業(yè)內(nèi)氣體檢測技術(shù)分析周期最短、檢測組分最多的雙重紀錄，標志著錄井技術(shù)研發(fā)中心在核心技術(shù)利器研制與應用方面探索出了一條自主創(chuàng)新路。

應需而生填補行業(yè)空白

當前，氣測錄井技術(shù)采用色譜分析原理，30秒周期內(nèi)連續(xù)分析鉆井液中7種烴類組分及含量，能夠及時發(fā)現(xiàn)油氣層，并為儲層綜合評價提供第一手資料。但是，隨著鉆井新工藝的涌現(xiàn)，機械鉆速不斷提高，薄層、裂縫型等隱蔽性油氣藏的發(fā)現(xiàn)愈發(fā)困難。同時，油氣勘探開發(fā)逐步深入，儲層油水關系也變得更加復雜。鉆井工藝的進步與儲層的日趨復雜化，對氣測錄井技術(shù)在油氣顯示發(fā)現(xiàn)與儲層流體性質(zhì)評價等方面提出了新的要求與挑戰(zhàn)。如何突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，打造新一代隨鉆氣體分析裝備，成為錄井技術(shù)研發(fā)中心的重要攻關目標。

“氣測錄井技術(shù)要在分析周期與檢測范圍方面實現(xiàn)升級換代，才能滿足油氣勘探開發(fā)日益增長的需求?！遍L城鉆探公司高級專家王強說。面對一系列技術(shù)難題，錄井技術(shù)研發(fā)中心堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，秉承敢為人先、追求卓越的進取精神，自主研制了新型雙重過濾結(jié)構(gòu)恒流脫氣裝置，首次提出了連續(xù)輕烴全流程恒溫控制方法，突破了組分特征吸收譜定量提取技術(shù)。歷經(jīng)5年潛心研究，研制出業(yè)內(nèi)首臺15秒分析周期的GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀。其打破了國外油服公司長期的技術(shù)壟斷，引領了氣體檢測技術(shù)革新，填補了行業(yè)空白。

攻堅克難打造技術(shù)利器

萬事開頭難。GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀研發(fā)伊始，由于光譜油氣檢測技術(shù)在國內(nèi)外均屬于前沿保密技術(shù)，國內(nèi)沒有任何成熟經(jīng)驗可以借鑒，再加上國際上對這項技術(shù)的長期封鎖，科研人員只能從零開始、摸著石頭過河?！拔覀兺ㄟ^開展檢測理論與工藝研究，大膽創(chuàng)新，將傅里葉變換紅外光譜技術(shù)引入氣體在線檢測中?！蓖鯊娬f，科研團隊從提高分析速度和拓展油氣組分檢測范圍兩個方面明確了總體研究路線，為項目成功打下堅實基礎。

長城鉆探一級工程師關玉新介紹，突破技術(shù)瓶頸的關鍵在于對烴類氣體混合物吸收光譜的解析和定量。針對甲烷-正辛烷種類繁多的同分異構(gòu)烴類氣體組分在紅外光譜中譜線交叉重疊嚴重、不易分離的技術(shù)難題，科研團隊在多譜圖聯(lián)合基線校正、光譜定性定量分析區(qū)間選取、異常光譜信息識別修正、混合光譜分解、紅外光譜非線性定量計算五個方面開展技術(shù)攻關，研發(fā)了基于標定曲線的混合氣體定量分析方法，首次提出凈譜提取和非線性光譜重建技術(shù)，解決了烴類氣體吸收光譜交叉干擾和吸光度非線性兩大世界性難題，成功實現(xiàn)重疊峰分解和準確定量。

在經(jīng)過上萬次烴類氣體組分分析計算與反復驗證后，GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀成功問世，實現(xiàn)15秒周期內(nèi)連續(xù)分析鉆井液中甲烷-正辛烷的正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等15種主要烴類氣體組分及含量，并且能夠同步檢測一氧化碳、二氧化碳等非烴成分，真正做到了分析速度和檢測范圍雙提升。與國內(nèi)外業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，其技術(shù)指標遙遙領先，開創(chuàng)了錄井烴類氣體實時檢測裝備的代際領先局面，形成了10余項專利技術(shù)，把創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在了自己手中。

碩果盈枝解決實際問題

“用戶的需求就是我們研發(fā)的動力。我們研發(fā)的技術(shù)能夠為甲方切實解決實際問題，非常有成就感?！标P玉新說。然而，GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀從試驗到應用的過程并不是一帆風順?，F(xiàn)場試驗之初，儀器水土不服的特點愈發(fā)明顯?？蒲袌F隊通過采用智能溫度控制及電子壓力控制的背壓穩(wěn)定技術(shù)，消除了溫度和環(huán)境壓力對紅外檢測的影響，拓寬了應用范圍，確保了紅外光譜測量結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性，打通了成果轉(zhuǎn)化的“最后一公里”。GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井技術(shù)憑借分析周期短、數(shù)據(jù)密度高、檢測組分多等特點，在及時發(fā)現(xiàn)油氣層的同時，充分發(fā)揮儲層含水性準確辨識的獨特優(yōu)勢，實現(xiàn)了復雜油水關系下儲層流體性質(zhì)的精確評價，先后在遼河、冀東、長慶、塔里木等油區(qū)成功應用，油氣層解釋準確率達85%以上，儲層含水性識別準確率達92%以上，在隨鉆方案調(diào)整及完井試油層段選取方面發(fā)揮了重要作用；通過優(yōu)化試油方案節(jié)約投資成本500余萬元，為低滲透、低品位、隱蔽性等油氣藏的發(fā)現(xiàn)與評價提供了技術(shù)利器。

與傳統(tǒng)氣測錄井儀相比，GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀不需要配套氫氣發(fā)生器和空氣壓縮機等附屬設備，采用RTU模塊結(jié)合無線通信物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)了多任務、多線程并行控制系統(tǒng)，實現(xiàn)氣體分析指令雙向同步采集和控制，能夠通過計算機、手機等終端對井場儀器工作狀態(tài)進行感知和操控，實現(xiàn)了錄井氣體檢測遠程控制與分析。

錄井技術(shù)研發(fā)中心將在GW-IRGA紅外光譜連續(xù)輕烴錄井儀基礎上，開展隨鉆井下錄井油氣檢測裝備研制攻關，將“地質(zhì)家的眼睛”由地面分析向井下檢測延伸，繼續(xù)在錄井關鍵核心技術(shù)研究中爭當排頭兵、領頭雁。

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