同位素錄井儀（Isotope ratio measuring apparatus）是鑽井過程中的實時同位素分析儀器，通過前處理裝置、色譜和光譜儀聯用，在鑽井現場快速檢測C1~C6單體烴碳同位素值。
基本介紹
- 中文名：同位素錄井儀
- 外文名：Isotope ratio measuring apparatus
- 類別：科學儀器
- 套用領域：油氣勘探與開發、地質普查
- 分類：同位素光譜錄井儀等
原理結構,發展歷史,產品套用,
原理結構
同位素錄井儀的主要結構組成為：自動進樣器、氣相色譜儀、同位素比光譜分析儀。
發展歷史
石油工業誕生之初，油氣工作者便意識到鑽井過程中返出的岩屑、氣體蘊含著重要信息。錄井技術的發展已較為完備，集成了岩屑、岩心、鑽井液和泥漿氣分析的綜合錄井儀，可有效判識烴源岩、儲層物性和流體性質，識別油氣顯示，錄井技術有著從巨觀到微觀、從組分分析到同位素分析的發展趨勢。
上世紀90年代國外油氣工作者開始嘗試在鑽井現場批量採集泥漿氣，送回實驗室分析。1999年Ellis提出“Mud gas Isotope logging while drilling”的概念，同位素錄井的概念正式誕生。基於光譜原理的井口碳同位素實時錄井儀，脫氣機經處理裝置後與光譜連線，實現了甲烷同位素的實時測量，同位素測量第一次走入了現場，但基於光腔衰盪技術的紅外光譜儀的吸收池體積較大，無法與氣相色譜聯用，只能測量甲烷的值。
2008年Sheng首次將量子級聯雷射器（QCL）與用於紅外雷射的空心波導(HWG)組成光學吸收感測器，並與氣相色譜聯用，實現了碳同位素的高精度測量，這極大地拓寬了同位素測量的套用場景。隨後基於QCL和HWG技術開發的同位素錄井儀誕生，可快速檢測C1~C6單體烴碳同位素值，在複雜工況下的測量精度達到了實驗室級同位素質譜儀的精度水平，這有力推動了同位素錄井技術的發展。值得一提的是，同一時間也出現了基於質譜原理的同位素錄井儀，但由於質量分析器對壓力即高真空度的苛刻要求，以現有的元器件水平，質譜同位素錄井儀存在著體積較大、精度不夠高和對環境要求苛刻的問題，其套用受到較大限制。
近年來國內開始引進同位素錄井技術，並出現了自主研發的同位素錄井儀，在環渤海地區、南方海相頁岩氣區域開展了同位素錄井工作。
產品套用
非常規油氣勘探開發中的套用
（1）頁岩氣
（1）分析頁岩氣成因
通過連續大量立體的碳同位素數據，分析頁岩氣的來源、成因及成藏富集規律；結合烴源岩產物碳同位素演化特徵，分析頁岩演化過程中的殘餘烴和排出烴比例,評估頁岩區勘探潛力與資源量。
（2）判斷頁岩氣地質甜點
根據頁岩氣從納米孔喉釋放過程中所發生的同位素分餾特徵，分析頁岩孔隙介質的物性情況以及頁岩氣的原地賦存狀態，判斷鑽遇頁岩層的孔隙發育程度和相對含氣量，識別地質甜點。
（3）產量預測
頁岩氣及緻密氣田在開採過程中會發生同位素的分餾，通過連續檢測產出氣同位素的變化，可以判斷非常規氣當前所處的放氣階段，預估氣井的產量，同位素數據為產量預測提供了除早期生產曲線外的另一維度的參考數據。
（4）重複壓裂方案建議
通過頁岩氣井先期生產過程中的碳同位素變化特徵，判斷產量下滑的井是否有重複壓裂的價值，為重複壓裂方案的選擇提供參考。
（5）用於水平井隨鑽導向
在地層垂向上同位素值變化明顯的區域，同位素現場測試可以用來進行水平井地質導向，可以對常用的GR、R等波形導向指標進行有效補充與校正。
（2）緻密油（頁岩油）
（1）識別隱性甜點
緻密儲層孔滲率低，油氣釋放緩慢，氣測值不明顯；並且很多情況下油質較輕易揮發，岩石熱解分析時測不到明顯的S1、S2異常，容易錯過重要產油層。同位素錄井手段的套用可以分析隱形油藏初始含油氣狀態，幫助識別緻密油氣甜點。
（2）判斷深層油氣的充注情況
原生天然氣的碳同位素隨埋深規律性變化，當某一地層的氣碳同位素值異常偏重，則意味著該區域很可能發生了深層油氣的充注。深層油氣的充注增加了油氣資源量也提高了氣油比。單井數據可以分析充注發生的層位，多井數據則可以分析充注範圍。
（3）計算氣油比（GOR）
氣油比是重要的頁岩油、緻密油開發指標之一。高氣油比預示了高地層能量，往往對應較高的採收率。依據當地烴源岩演化特徵，同位素測量結果可以通過計算得到氣油比，幫助在鑽井過程中得到氣油比這一關鍵數據。
常規油氣勘探中的套用
（1）分析天然氣來源、成熟度及富集規律。
天然氣組分與同位素值是天然氣成因判識的基礎。通過同位素錄井獲得大量連續的同位素數據，可以更加精細的判斷每一層天然氣的成因類型和成熟度，藉以分析不同層位氣藏的來源和富集規律。
（2）判斷連通性
油氣在連通的層位中在漫長的地質年代裡會充分混合，同位素值趨向一致。如果在某一水平井或某相鄰井區出現同一層位同位素不一致的情況，可認為其中有封閉性斷層或隔斷阻礙了烴類氣體的混合。
