專利名稱：油、氣勘探中尋找和評估具有各種流體夾雜物的巖石樣本的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及勘探地下可能生產的各種碳氫化合物，特別是，涉及以在油層或其他巖石中的微觀流體夾雜物的形式來確定油的品質的方法。
當碳氫化合物由生油巖層通過地下遷移到某個儲藏構造并在其中積聚時，就產生了可能生產的累積物，在遷移過程中，少量的碳氫化合物被截留在巖石基體的微觀流體夾雜物內，這些夾雜物保存了遷移的痕跡，這些痕跡能夠為勘探者提供有價值的信息，指出是否有過油類經某地區(qū)和某個巖層的遷移，蘊藏著的碳氫化合物累積物是否具有商業(yè)價值，以及，這些碳氫化合物是否與該地區(qū)已經存在的碳氫化合物相同或不同。
對這種痕跡的分析要求找出含有碳氫化合物特別是特定油類流體夾雜物的具體巖層，評估夾雜著的碳氫化合物的品質，以及把該品質與該地區(qū)中已知的油的品質相比較。
油類流體夾雜物可用顯微鏡從拋光的礦石截片中識別出，但是，用顯微鏡來找出具有出現(xiàn)油類流體夾雜物特征的構造要求在各種不同深度制取礦石薄截片，并檢查油類夾雜物的存在，需要有一種方法全面檢查來自地下各種不同深度的巖石樣品，并迅速識別具有豐富的油類流體夾雜物特征的巖層和構造，而不是首先制備薄截片用于顯微評估，就更廣泛的意義上說，需要有一種方法來迅速識別具有比較豐富的某些成分的樣品，這些成分表明了一種選定種類的流體夾雜物，這樣，可進一步表明該選定種類或其中的單獨一種夾雜物的成分的特點和對其進行研究，以得到對勘探者有用的信息。
沉積巖中的流體夾雜物通常很小，其直徑幾乎總是小于10微米，大多數(shù)小于5微米。從單個流體夾雜物中提取油來分析是很費力的工作，另一方面，如果從可能是在不同時間形成和可能含有幾種不同品質油的多個流體夾雜物中提取，則難以對其結果進行分析。所以，為了評估流體夾雜物中油的品質，最好對單個流體夾雜物進行分析。
熒光顯微分光光度法(FM)有時被用來評估單個流體夾雜物中所含油的品質，因為該技術不要求提取碳氫化合物，只從礦石薄截片便可確定，但是，熒光顯微分光光度法的結果受到油的品質以外和其它因素的影響，例如，其結果受到會產生熒光的痕量元素或化合物的很大影響，例如，產生熒光的芳香化合物會出現(xiàn)在氣、油和分解的油中，按照熒光顯微分光光度技術，明顯地指出類似的API比重，事實上，這二者的API比重是完全不同的。
由此，需要有一種不經提取而更直接地評估單個流體夾雜物中油的品質的方法。
按照本發(fā)明的一個方案，本發(fā)明涉及用儀器全面檢查從地下各種不同位置得到的巖石標本，并從中根據出現(xiàn)大量選定種類的流體夾雜物而選擇一個或多個巖石樣品。
據此，使從地下不同位置得到的多個巖石標本中每一個都釋放掉流體夾雜物的揮發(fā)物，確定釋放的揮發(fā)物的成分，根據具有較為豐富的代表存在的選定種類的流體夾雜物的成分這一特點從巖石標本中選擇一個或多個巖石樣品，對這樣選出的巖石樣品中流體夾雜物的成分進一步分析，以得到與油、氣勘探和開采有關的資料。
另一方面，本發(fā)明涉及用于確定巖石樣品中選定的單個流體夾雜物內所含的油的品質，該樣品即使在單個碳氫化合物流體夾雜物的直徑小至1微米或更小時仍能提供可靠的品質判定。
按照這一方案，對含有油類流體夾雜物的某個巖石樣品進行評估以確定選定的單個流體夾雜物中油的品質，對每一選定的單個流體夾雜物，確定該流體夾雜物中油的折射率約等于該巖石樣品中相鄰礦物的折射率時的溫度，這里，用Tonm＝1來表示夾雜物中油類“o”的折射率相對于相鄰礦物“m”的折射率“n”的比(即絕對折射率之比)約為1時，即onm＝1時的溫度。一種對同一礦物或幾乎具有同樣折射系數(shù)的礦物有著同樣或幾乎同樣的Tonm＝1的標準油的品質被用來衡量所選定的流體夾雜物內油的品質。
所得到的品質信息可用來評估油的累積物是否具有商業(yè)價值，夾雜物中的油是否與該區(qū)域中已發(fā)現(xiàn)的油相同或不同，以及，通常用來確定進一步的勘探或生產活動。


圖1概括地表示本發(fā)明的第一個方案，圖1A概括地表示圖1的最佳實施例，圖1B表示鉆屑的集聚，圖1C表示在一塊礦石薄片中的礦物和流體夾雜物，圖2更為詳細地表示圖1中的步驟B和C，圖2A更為詳細地表示圖1A中的步驟B和C，圖3A以分解圖的形式表示一種推薦的自動采樣系統(tǒng)，用于對每一巖石樣品中收集到的流體夾雜物的揮發(fā)樣品的自動釋放和成分分析，圖3B表示圖3A中自動采樣器10組裝后的部分剖視圖，圖4A示意性地表示用于對采集到的流體夾雜物的揮發(fā)樣品進行質譜分析的系統(tǒng)，圖4B用簡化的流程圖表示圖4A的自動采樣器/分析系統(tǒng)的控制，圖5用簡化的流程圖表示一種根據對每一收集到的單個揮發(fā)性樣品的質量電荷比(MCR)范圍進行的掃描而綜合這一數(shù)據的系統(tǒng)，用來產生作為對收集到的單個揮發(fā)性樣品的掃描總和的綜合質量電荷比數(shù)值，可作為質量電荷比圖顯示出來。
圖6A示意性地表示測量自動采樣器背景數(shù)據和自動采樣器背景數(shù)據與收集到的流體夾雜物樣品數(shù)據的相加，圖6B通過從樣品數(shù)據中減去背景數(shù)據示意性地表示與非夾雜物氣體不同的夾雜物，圖7表示各種不同原油的碳鏈分布，圖8A表示第一口井的深度與巖石樣品中收集到的流體夾雜物的揮發(fā)物內油的質量電荷比的關系曲線圖，圖8B表示圖8A的井的深度與對甲烷標準化的鏈烷烴的關系曲線圖，作為在綜合流體夾雜物的揮發(fā)物中存在油的指示圖，圖9A對第二口井表示深度與綜合流體夾雜物的揮發(fā)物樣品中油的MCR的關系圖，圖9B表示圖9A的井的深度與對甲烷標準化的鏈烷烴的關系圖，作為在綜合流體夾雜物的揮發(fā)物中存在油的指示圖，圖9C對該圖中的井表示深度與對環(huán)烷烴標準化的鏈烷烴的關系圖，圖10A、10B和10C表示在流體夾雜物的油-礦物質界面處由于折射引起的光線彎折，在某些溫度下，其中油的折射率比相鄰的礦物質大(圖10A)、小(圖10C)或大約相等(圖10B)。
圖11A表示API比重與溫度的關系，該溫度是一系列參考油的折射率約等于石英等非雙折射的礦物質的折射率的溫度。
圖11B對于雙折射礦物質表示圖11A所示的關系。
現(xiàn)在參見圖1，圖1概括說明了本發(fā)明的第一個方面，包括A，取得巖石標本，它是深度或區(qū)域分布的函數(shù)，B，選擇具有選定類別的流體夾雜物這一特點的巖石樣品，C，對選定的礦石樣品中指定類別的流體夾雜物或選定的單個流體夾雜物的成分進行選擇和表明其特點，D，將所得的資料用于勘探油和氣。
如圖1A所示，按照本發(fā)明的一個具體方案，步驟B和C可以包括選擇特征為具有比較豐富的碳氫化合物或油類流體夾雜物的巖石樣品，以及隨后進一步表明所選定類別的油類夾雜物或單個流體夾雜物的成分特點。
A.取得巖石樣本如圖1和2所示，本發(fā)明的步驟A是關于取得作為地層中深度或區(qū)域分布函數(shù)的多個巖石樣本。
巖石樣本可以是清洗后的鉆屑、巖芯、露出地面的巖石、土壤樣本、井壁巖石等，最好采用鉆屑、鉆屑可廣泛地得到，并能研究鉆孔的整個長度。
在有勘探意義的區(qū)域內不止有一口井的地方，通常還能得到各個地點的樣本。
現(xiàn)在參見圖1B，圖1B表示在用鉆機358掘進井360的過程中可在各個間隔處采集鉆屑。泥漿泵356把攜帶鉆屑的掘出的泥漿返送到泥漿振蕩篩352和泥漿池354，鉆屑可由鉆屑收集機350周期地收集，鉆屑一直從許多現(xiàn)有的井中獲得，這樣，常常不需新的井和樣本。
鉆屑可來自挖出油基或水基泥漿的井，因為，如下面參照圖6A和6B敘述的那樣，用于大量釋放和確定流體夾雜物的揮發(fā)物的方法能夠把流體夾雜物的揮發(fā)物與背景揮發(fā)物區(qū)分開，例如，溶劑或在200℃下加熱一整夜，也可被用來在釋放和分析流體夾雜物的揮發(fā)物之前分離挖出的泥漿殘渣。
對本發(fā)明所用的分析方法來說，大約10cm3或更小的巖石樣本是合適的，在至少每隔200、100、50、20、10英尺或更小距離得到巖石樣本對于良好的分析結果來說是合適的采樣頻率，在許多情形下60英尺的間隔已經提供了優(yōu)良的結果，更頻繁的采樣也可以是有利的。對于地區(qū)調查，可對多個分開的井的整個深度進行采樣，或針對有特別意義的區(qū)域，例如，針對某一特定構造，最好是選擇50-100個或更多遍布感興趣的深度或局部范圍的樣品，當然也可使用較少的樣本。
B.選擇特征為選定類別的流體夾雜物的巖石樣品如圖1和1A的步驟B所示，本發(fā)明的一個方案涉及選擇特征為來自多個巖石樣本的選定類別的一個或多個巖石樣品，如圖1A所示，這種選擇可根據含油流體夾雜物的出現(xiàn)而作出。
流體夾雜物是包藏在巖石基體的不影響巖石的孔系的微小空穴中的聚集流體，流體夾雜物在主要是液態(tài)碳氫化合物時被看作是碳氫化合物或油類夾雜物，在主要是液態(tài)水時被看作是水溶夾雜物，在主要是氣體時被看作是氣態(tài)的。當然，也存在混合夾雜物。
流體夾雜物是礦石生長或裂縫合攏時留存在礦石中的環(huán)境液體和氣體的一部分，可以用來表示形成這種流體夾雜物時環(huán)境的特征，沉積的儲油巖層的特點是大量流體夾雜物，通常小于10微米的直徑，以及屬于不同的年代，即，在不同的時期形成，代表不同的環(huán)境，每單位體積的沉積巖中夾雜物出現(xiàn)的多少變化相當大，不過可以合理地假定每cm3巖石中的夾雜物為103至10°數(shù)量級，在例如碳酸鹽巖類、砂石巖類和頁巖類等的沉積巖中這一流體夾雜物出現(xiàn)的多少程度被看作是無數(shù)的流體夾雜物，從無數(shù)的流體夾雜物中毫無規(guī)律地釋放出的揮發(fā)物被看作是大量釋放的流體夾雜物的揮發(fā)物。
現(xiàn)在參見圖1C，圖1C表示流體夾雜物，例如，可以在從沉積巖樣本取出的礦石薄截片樣品310上觀察到，樣品310是一塊約0.03-1.0毫米厚的截片，兩面磨光，放在玻璃板(未畫出)上，截片310被放大畫出，如同在顯微鏡下見到那樣。標本310中在礦物質各個生長區(qū)形成的流體夾雜物，例如夾雜物312，其直徑小于10微米，樣本310包括多個礦物質生長區(qū)，如礦物質314、316、318、320、322和324，礦物質316和318各包括一個過度生長區(qū)326和328，起著膠合物的作用，同時也是這樣被稱呼的。
礦物質324包括多個原始夾雜物，如330和332，在礦物質324的早期生長時形成，在礦物質324中形成了已彌合的縫隙334，在礦物質322和324中形成了已彌合的縫隙336?？p隙334在礦物質324最初生長后才在其中形成，這樣，就在原始夾雜物如夾雜物330和332之后形成，在礦物質322和324中形成原始夾雜物后，還形成了縫隙336?？p隙334和336都有如圖中所沿縫隙形成的多個次生夾雜物，這些次生夾雜物在縫隙334和336彌合期間形成，那時在縫隙中進行著礦物質的生長。這樣縫隙334中的次生夾雜物就收集了比礦物質324中原始夾雜物較晚時期的環(huán)境流體，而沿縫隙336的次生夾雜物則收集了比收集在礦物質322和324中原始夾雜物內環(huán)境流體更晚的流體。而且，縫隙334中的次生夾雜物可能是在距形成于縫隙336中夾雜物很遠的時期形成，由此，縫隙334中的次生夾雜物可能屬于與縫隙336中夾雜物不同的年代。類似地，樣本310中各個礦物質和膠合物內形成的原始夾雜物可以是在彼此完全不同的時期形成，由此收集了形成時的環(huán)境流體。
現(xiàn)在參見圖2，圖2表示圖1和1A的步驟B能夠包括步驟B1，釋放每一巖石樣本中大量的流體夾雜物的揮發(fā)物，步驟B2，確定每一巖石樣本釋放的流體夾雜物的揮發(fā)物的成分，以及B3，選擇特點為具有選定成分的巖石樣本。
B1，釋放巖石標本中大量的流體夾雜物的揮發(fā)物正如已指出的那樣，本發(fā)明的一個方案可以包括釋放每一巖石樣本中大量流體夾雜物的揮發(fā)物的步驟。大量釋放流體夾雜物的揮發(fā)物可由任何合適的技術來完成，包括本領域內技術人員熟知的方案，例如把巖石樣本置于金屬管中，卷曲端部，壓緊以釋放出揮發(fā)物，然后打開管子并收集揮發(fā)物用于分析，最好是用下面敘述的方法釋放大量的揮發(fā)物。
現(xiàn)在參見圖3A，圖3A以分解圖表示一種自動采樣器10，具有控制器16和質譜儀12，用來釋放、傳送和分析各個流體夾雜物的揮發(fā)物樣本的成分。從沉積巖樣本中無數(shù)的流體夾雜物中釋放的大量揮發(fā)物也可以看作是綜合的揮發(fā)物或綜合的流體夾雜物的揮發(fā)物。
系統(tǒng)10包括上殼體27和下殼體28，其間具有密封端部30以在上殼體27和下殼體28對準和連接時形成易抽真空的腔室60(見圖3B)，只要能做得到，總是希望腔室60越小越好。密封部30可以是無氧的高導電性銅質密封墊。上、下殼體27和28可采用刀口接合以適合由嵌緊的密封墊30密封，可抽真空的腔室60有一出口11，帶有閥11v一旦揮發(fā)物釋放就將其傳送到攝譜儀。
在一系列分析開始時，真空泵14在真空系統(tǒng)10置于真空，隨后，由與質譜系統(tǒng)相連的泵15′使系統(tǒng)維持真空(見圖4A)。
下殼體28包括凸緣28f、側壁28s和基座28b，基座28b有一企口槽32，其中安放著軸承34，圓盤傳送器26上具有多個標本室36，中央狹槽46用來與步進電機軸42的軸鍵44嵌合，不對稱的軸鍵44伸入圓盤傳送器26中的狹槽46中并與之配合，軸鍵44和狹槽46的不對稱保證了圓盤傳送器26定位于自動取樣器內，使得每一樣本有一專門確定的位置，圓盤傳送器26有著企口槽32b，用來與基座28b的企口槽32a中的軸承34嵌合，當圓盤傳送器26位于下殼體28中時，企口槽32b和32a協(xié)同對準圓盤傳送器26，軸承34使圓盤傳送器26能響應于電機24而轉動，后者的轉軸42有一軸鍵44與狹槽46嵌合連接。
樣本室36能夠容納巖石樣本38和在揮發(fā)物釋放期間將其保持在由腔室的壁與基座及壓緊裝置限定的空間內。
典型的巖石樣本體積小于10cc(立方厘米)，這樣的樣本具有足夠的材料可供幾次使用，如果需要的話，巖芯和露巖樣本通常在分析之前被打碎，可以直接用鉆屑樣本，用于分析的單個樣本通常為約1/100至約1/2cc范圍，典型地，約1/25至約1/2cc，最好每次分析采用體積或重量幾乎相等的樣本，因為這能保證顯示大量的選定揮發(fā)物(減少數(shù)據分散)，作為各個對應的巖石樣本深度的函數(shù)繪制成圖。
當樣本加到圓盤傳送帶中預定的樣本室時，深度或表面位置被記錄在計算機中，例如控制器16。如果需要的話，深度可以隨后被傳送到另一計算機，例如用于分析得到的數(shù)據的主機。
圖中畫出了三個通過上殼體27的氣錘，可以使用多個或更少個氣錘，圖示的圓盤傳送器26有三個同心圓環(huán)的樣本室36，每一氣錘與一對應的同心圓環(huán)的樣本室對準，錘19表示出柱塞52和錘桿54，錘19與外環(huán)36o對準，錘20與中環(huán)36i對準，錘22與內環(huán)36c對準。當樣本室36與對應的錘對準時，驅動該錘以壓緊該腔室中的樣本38，能釋放樣品中的綜合揮發(fā)物。最好是，每一樣本室還有一個芯管40，用來防止壓緊時標本的橫向混雜，芯管40可看作是壓緊裝置的一部分。為清楚起見，在圓圈39中放大畫出了樣本38和芯管40。但是，芯管40適于覆蓋住腔室36內的樣本38，同時允許揮發(fā)物經芯管40與腔室36壁之間的環(huán)部逸出。雖然只畫出了一個芯管40和樣本38，但通常有著與腔室36一樣多的芯管40和樣本38。
現(xiàn)在參見圖3B，圖3B更為詳細地說明錘的工作情況。氣錘19如所述的那樣對準圓盤傳送器26上樣本室的外環(huán)36o，根據經線18c來自控制器16的信號(見圖3A)，氣錘伸縮盒48膨脹，推動軸50和柱塞52與芯管40接觸，壓緊腔室36中樣本38。可以一次或多次壓緊樣本，最好是在控制器16控制下多次進行以確保完全釋放所有流體夾雜物的揮發(fā)物。隨后，釋放出的流體夾雜物的氣體的腔室60內經上殼體27下表面與圓盤傳送器26的上表面之間的空間輸送到質譜儀12用于分析，質譜儀12可由計算機控制器16控制，如線12c所示。
壓緊樣品最好是在樣品被腔室36中的芯管40緊緊限定時進行，壓緊只要足以釋放出集合的流體夾雜物的揮發(fā)物就行，例如，可以是軋碎、研碎等，最好是，壓緊能夠使樣品變形和受到震動，完全釋放出集合的揮發(fā)物，而不使樣品碎成粉末。對大多數(shù)鉆屑操作，每平方英寸約400磅的壓力是有效的。壓碎的結果最好是由樣品室和壓碎裝置成形為壓實的集合塊的巖石樣品。
壓緊實際上可能是瞬時或一直持續(xù)至約10秒或更長的時間內發(fā)生的，十或二十秒已提供了非常滿意的結果，在本例中，柱塞壓緊巖石樣品并維持使流體夾雜物變形的壓力，持續(xù)例如10或12秒鐘。當反復壓緊時，如果需要的話，每次重復都可以持續(xù)10或12秒鐘。或者，將樣品壓緊，保持壓力一段時間，例如10或12秒，放松一段時間，例如10或12秒，然后再壓緊并保持壓力和放松，一次或更多次，壓緊通常是持續(xù)一段能釋放一部分流體夾雜物的氣體的時間，最好是釋放全部或至少是大多數(shù)流體夾雜物的揮發(fā)物。
如已說明的那樣，本發(fā)明包括控制器16，用于控制取樣器10，例如，通過控制電機24、氣錘18、20、22來依次釋放每一巖石樣品中的流體夾雜物成分，以及控制質譜儀12以除去和分析釋放的流體。
在抽氣時閥13v打開和閥11v關閉時，自動取樣時閥11v關閉、閥13v打開。自動取樣器10可被加熱到在操作時把樣品維持在約150℃，質譜儀12的入口和出口線路也可以加熱到約150℃，或者，可以在室溫或環(huán)境溫度下工作，以利于系統(tǒng)的平衡。當在室溫下工作時，可以用聚合物真空密封來代替圖3A的金屬密封墊30。
分析溫度可以是任何能夠使感興趣的特定分子揮發(fā)的溫度，直至小于熱分解引起流體夾雜物的揮發(fā)物釋放的溫度。對于油、氣勘探，約150℃至約200℃范圍內的溫度對揮發(fā)碳氫化合物是特別有利的。
操作時，自動取樣器10被用汽輪分子泵例如不與質譜儀連通的泵14首先抽空至極高真空，隨后，在分析狀態(tài)下，整個系統(tǒng)可被抽成真空，例如，持續(xù)一段時間，如三小時，然后才開始分析過程，當系統(tǒng)處于分析狀態(tài)時，從自動取樣器10釋放的夾雜物的揮發(fā)物可被直接經質譜儀12抽空(見圖5A)。即，分析中得到的氣體可以經質譜儀的離子化室抽出，以便被抽空，如果需要的話，可增加自動閥門，這樣泵14有助于巖石樣品壓緊之間的抽真空。
操作時，系統(tǒng)保持在約10-8至10-6乇的真空下，即使在揮發(fā)物釋放時，壓力也不會增加到超過10-6乇。通常，在分析過程中把系統(tǒng)抽成真空的泵維持低壓以確保所有釋放的揮發(fā)物實際上都經過質譜儀被分析。
下面參照圖4B詳細敘述控制器16的工作情形。
B2，確定釋放的揮發(fā)物的成分如已敘述的那樣，本發(fā)明方案的一個步驟涉及確定釋放的流體夾雜物的揮發(fā)物的成分。任何用于確定成分的合適的裝置，如氣相色譜儀(GC)、質譜儀(MS)、組合的氣相色譜/質譜儀等都能采用，圖4A、4B、5、6A和6B中說明了確定成分的較好方法。
參見圖4A，圖4A說明了一種用于綜合流體夾雜物樣品質譜分析的較佳系統(tǒng)?，F(xiàn)在參見圖4A中的細節(jié)，其中畫出了綜合流體夾雜物的揮發(fā)物樣品源10′，例如圖3中的自動取樣器10，它經帶有閥11′v的線路11′連到一個推薦的質譜儀12′。在分析狀態(tài)時，閥11′v打開，樣品在壓碎而釋放時被抽出，這樣，圖4A所示的系統(tǒng)是動態(tài)的，即在樣品釋放期間對是與取樣器10′相通的。如所說明的那樣，該質譜儀被安置為一分之的兩組，每組有一泵15′，用來通過輸出線路13′經每一質譜儀12′從線路11′抽取樣品，每一質譜儀與根據一優(yōu)化的增量對規(guī)定的質量電荷比(MCR)的一組取樣協(xié)調一致，例如，質譜儀 對應取樣的質量電荷比1 2、16、17、18、28、442 3、4、12、13、14、15、19-27、29-43、45-603 61-1204 121-1805 181-2406 241-300一般在MCR為5至11時不存在峰值，通過指定具體的MS對具有可比較大小的MCR的一組樣品取樣，可使MS的開關放大器中時間損耗為最小，這樣，MS1對MCR＜61較多的一組取樣，MS2對MCR＜61較小的一組取樣。
每一質譜儀12′的0-10v信號輸出線切實可行地連接到五個信號調整器17之一，每一個均處在具有不同的優(yōu)化增量的狀態(tài)，下面詳細討論。
信號調整器17的輸出被送到模數(shù)轉換器(ADC)17′，然后送到計算機控制器16′，為簡單起見，僅畫出了一個MS12′的輸出，但其它MS12′也是同樣設置的。
既然在取樣期間圖3A的MS系統(tǒng)與取樣器10′相通的，則揮發(fā)物在根據其相對分子量決定的一段時間內通過MS系統(tǒng)，并且，在這段時間內從一個特定的樣品釋放出揮發(fā)物。當然，對MS系統(tǒng)進行安排和控制，以便在揮發(fā)物由每一巖石樣品釋放的這一期間內多次掃描感興趣的MCR范圍，全部掃描結果根據對每一巖石樣品的MCR基數(shù)加合為一個MCR。
正如所敘述的那樣，感興趣的MCR范圍為從約2-300MCR，以強調有利的分析范圍，也可以使用更大或更小的范圍，最好是，在從每巖石樣品釋放出揮發(fā)物樣品時，多次掃描實際上全部或至少是大部分范圍，例如2-60、2-160、2-180、2-240、2-300等。如所敘述的那樣，掃描重復次數(shù)為256，也可以掃描更多次或更少，例如128次，減少掃描次數(shù)導致?lián)p失精度和準確度，但是能提高工作速度。
現(xiàn)在參見圖4B，圖4B表示與圖3的自動取樣器10的控制相結合的圖3A的MS系統(tǒng)控制。通常，系統(tǒng)在沒有樣品釋放時，多次掃描取樣器10或10′，并且根據MCR基數(shù)把結果加和為一個MCR，以得到背景讀數(shù)。然后，系統(tǒng)在特定的巖石樣品釋放出綜合的揮發(fā)物時多次掃描采樣器10′，并根據MCR基數(shù)把結果加和為一個MCR以得到樣品讀數(shù)。系統(tǒng)不斷重復上述兩個步驟直至完全對多個樣品的操作。在預定的數(shù)據減小步驟中，可從樣品讀數(shù)中去掉讀出每一樣品前的背景讀數(shù)，這種預定的數(shù)據減小步驟下面將結合圖6A和6B詳細敘述。
現(xiàn)在參見圖4B的細節(jié)，圖4B表示用于控制圖3A的取樣器10和MS系統(tǒng)的系統(tǒng)。
控制器16可以包括例如一臺個人計算機，對其編程以控制自動取樣器10、質譜儀12，以及用來把從質譜儀12得到的成分數(shù)據存放在磁盤中，控制器16還包括用來驅動氣錘、電機、控制質譜儀的裝置等。本領域內的技術人員很容易把這些設備組合在一起，用于這里所述的用途，任何合適的控制器都能采用。
對于每一巖石樣品，控制器16產生控制信號，導致測量和記錄背景數(shù)據、壓緊巖石樣品，測量和記錄背景與流體夾雜物的揮發(fā)物之和的數(shù)據、把原始記錄數(shù)據存在磁盤內、以及，詢問是否所有樣品的操作都已完成，如果沒有完成所有樣品的操作，控制器12產生一個控制電機24的信號，使圓盤傳送器26處于軋碎下一個樣品的位置。當所有樣品都操作完后，控制器12可以執(zhí)行最后的運行過程，例如解除真空、傳送數(shù)據等。下面結合圖4B更詳細的敘述控制器16的工作。
如圖4B中步驟220所示，控制器16可以控制某些初始操作，這樣，控制器16能夠產生使其內的數(shù)據盤格式化的信號，以校準質譜系統(tǒng)12的信號，使圓盤傳送器26處于壓緊預定的第一巖石樣品的位置。
步驟222用來設定MCR范圍的起點(MCR＝2)，步驟224用來使控制器16對MCR2的MS輸出取樣，步驟226是計算機選擇信號調整器，用來得到對MCR2信號的最佳增量，并選出的調整器輸出出現(xiàn)在ADC17′的輸出線上，計算機則在此對其取樣(步驟228)。步驟230是把MS送到下一個要測量的MCR。步驟232是存儲在某個加法器內取樣后的ADC。然后，由步驟234和236，計算機經回路244按同樣方法取樣，MS分配給下一個MCR，直至MCR2-300的全部范圍都被掃描到。
圖4A中線路121和圖4B中步驟230說明把合適的MS處于下一個MCR的步驟，可以使用包括DAC(數(shù)字模擬轉換器)的控制器16來完成，這樣，個人計算機能夠把用于特定質譜儀的信號提供給DAC，為下一個MCR選擇下一個MS。DAC可以使合適的質譜儀處于讀出下一個MCR狀態(tài)。
由步驟238，對每一巖石樣品的感興趣的MCR的全部范圍掃描多次，每一MCR的數(shù)據根據多次掃描的MCR基數(shù)加和為一個MCR，256次掃描之后，在步驟240中，計算機測試是否有背景數(shù)據或樣品數(shù)據的掃描，這可能是確定一組256次掃描那樣簡單，為壓緊先前的巖石樣品以來的第2組，一旦確定讀數(shù)為背景數(shù)據，則在步驟242把取樣器的背景數(shù)據存儲在計算機的存儲器內，并對自動取樣器10產生使第一樣品被壓緊的信號，以及返回到步驟224。
然后，重復步驟224至240，當步驟240的響應是已測量了樣品數(shù)據時，步驟246把樣品數(shù)據存在磁盤內，步驟248詢問是否所有樣品的操作已完成，如果不是，由步驟250和回路252經線路24c(見圖3)對取樣器10提供信號，確定用于分析的下一個巖石樣品的位置，在步驟248指出所有樣品都操作完后，步驟254結束操作。然后，如果需要的話，數(shù)據可送到另一用于預定數(shù)據減值的計算機(見步驟256)，在計算機控制領域內的技術人員根據這里的敘述很容易用市場上可得到設備實現(xiàn)上述步驟。
現(xiàn)在參見圖5，表示一種自動安排的路線，用來對每一MCR讀數(shù)選擇一個最佳信號調整器，以及根據MCR基數(shù)把讀數(shù)加和為一個MCR，來自每一質譜儀的0-10伏信號送到設置為不同增益的五個信號調整器之一，30個信號調整器的增益按照美國國家標準局的標準進行標定，計算機采用例如圖5所示的自動安排的路線來為每一次MCR掃描選擇最佳信號調整器。對每一MCR讀數(shù)，由例如0-5V增益控制200選擇具體的信號調整器，然后，每一MCR的響應送到適當?shù)拇鎯ζ?，以便通過步驟202、204、206和208相加，這樣，若步驟202指出一個具體的MCR的信號S大于5V，則該響應被在0-10V通道取樣，并由0-10V加法器203累加，若1＜S＜5，則由步驟204取樣，0-5V加法器205累加響應。若0.5＜S＜1，則由步驟206取樣，0-1V加法器207累加響應。若0.1＜S＜0.5，則由步驟208累加，加法器209累加響應。若S＜0.1，則由加法器211累加響應，在2-300MCR范圍內所有MCR的256次掃描累加后，計算機16可對所有掃描中的每一MCR加和其響應，并對每一集合的流體夾雜物的揮發(fā)物樣品產生一個質譜圖，例如圖5B的220所示。
最好是，用以對數(shù)尺度表示MCR頻譜圖中大量的不同MCR，這是因為線性尺度表示難以察覺在特定類別的夾雜物中出現(xiàn)的痕量有用的元素和化合物，所以，最好采用對數(shù)尺度，它能夠增加痕量有機或無機揮發(fā)物相對于大量流體夾雜物成分的MCR響應。圖5中的MCR頻譜圖220以對數(shù)尺度畫出的這種圖形，也可以用線性或其它尺度。
自動取樣器背景和樣品的質譜圖也在圖6A和6B中分別簡單地畫出，如132和136。
在操作期間，當揮發(fā)物樣品從一個個別巖石樣品釋放時，控制器16在約10秒內256次讀取質譜儀12′的輸出以收集從MCR2至300的256個完整的MCR頻譜圖，即，對每一揮發(fā)物樣品進行MCR2-300的256次掃描。例如在計算機16中，加法器213當所有多次掃描的每一MCR的256次響應被采集時將其求和，對于每一MCR，先選擇最佳的信號調整器、收集數(shù)據、將其累加到該MCR的總數(shù)中，以及把結果存入存儲器，然后，控制器16使適當?shù)馁|譜系統(tǒng)進行到下一個MCR，此后，計算機讀出來自對該MCR取樣的質譜儀的信號，以及直到256MCR掃描被加和。每一被取樣的MCR之間允許有100微秒的時間間隔。
對于每一巖石樣品，根據首次多項掃描加和的數(shù)據是對系統(tǒng)中背景氣體的分析(見圖6A中130)。
一旦表明了背景的特點，則計算機對合適的氣塞一次或多次發(fā)生信號和進行控制，以錘擊合適的鋼制芯管，由此壓緊樣品(即在圖6A中由箭頭134表示的時刻)。當每次壓緊巖石樣品后或多次軋碎樣品后開始對2-300MCR的256次新的掃描，其中的第二次和以后的各次的256次掃描是對流體夾雜物氣體與背景之和的分析，如圖6A中數(shù)字136所示。
現(xiàn)在參見圖6B，圖6B表示預定數(shù)據減值步驟，其中，從MCR的數(shù)據136上根據每一集合的流體夾雜物揮發(fā)物的樣品與背景之和的MCR基數(shù)減去特征為正好在壓緊每一樣品之前的背景氣體分布132，該技術能夠從非夾雜物氣體中區(qū)別出夾雜物，這樣，最終的揮發(fā)物記錄能代表夾雜物氣體。
在質譜儀中，每一塊樣品中的分子被離子化、被加速按照MCR被分離、以及被測量。離子化常常是通過以專門的分子和操作條件為特征的分子的部分分裂來完成的。而分裂則使得數(shù)據分析復雜化-給定分子量的碎片可以不同的分子得到-允許同分異構體之間的區(qū)別和給出分子結構信息。輸出可以是各種形式的MCR曲線記錄，質譜圖等。
在流體夾雜物分析中遇到的某些碎片的質量值和源分子列在下表中。
MCR特征-無機流體夾雜物的氣體表1無機氣體 MCR特征H22He 4H2O 18CO222、44Ar 40N228、14NH317CO 28H2S 34O232SO(1-3) 48COS 60CS276Ne 20、22HCl 35、36、37、38
Xe 129、130、131、132、134、136質量特征-有機流體夾雜物氣體表2有機氣體 質量特征甲烷 15乙烷 30丙烷 44丁烷 58苯 78甲苯 91二甲苯 105三萜 191強的松龍 217更大質量有機化合物的質譜由于其質譜峰值的重疊而變得復雜，難以確定地表示出單個化合物，但是，各種有機化合物的具有共同的碎片MCR特征-大質量的有機化合物表3有機氣體 MCR特征鏈烷烴 57環(huán)烷烴 55芳烴 77甲苯 91烷基化環(huán)烷烴 97除了這些峰值，由于有機聚合物中的CH2重復，這些碳氫化合物趨于在每14質量數(shù)處給出響應
MCR特征-CH2重復的大質量有機化合物表4有機氣體 MCR特征鏈烷烴 57、71、85、99、113、127等環(huán)烷烴 55、69、83、97、111、125等B3，選擇具有選定的流體夾雜物成分的特征的巖石樣品如圖2和2A所示，本發(fā)明的一個方案的一個步驟涉及選擇具有選定的流體夾雜物成分的特征的巖石樣品，這可以用傳統(tǒng)方法來完成，例如對選定的化合物檢測流體夾雜物成分，以及從該成分為特征的巖石樣本中選擇巖石樣品。最好是，選擇步驟包括把所選擇成分的數(shù)據表示為地下深度或地點位置的函數(shù)指出以一類流體夾雜物的較大量的某一MCR指標為特征的一個或多個深度，以及從相應于這一深度的巖石樣本中選擇巖樣。
最好是，由分析集合流體夾雜物的揮發(fā)物得到的成分數(shù)據結果作為沿地下井眼深度或地點位置的函數(shù)表示出來，既然成分數(shù)據表示出非均質的流體夾雜物，MCR可以選擇代表感興趣的特點化合物并對其他MCR作顯示，這種顯示可表示為流體夾雜物成分的對數(shù)顯示。
將一種或多種分子同一種或多種其它分子比較，例如A與B比較，這樣做的一個目的是確定比例A/(A+B)這就可以將井與井之間半定量地進行評估，這里A被稱作是相對于B正規(guī)化。A和B之一都可表示一個或多個MCR。
如下面所要詳細敘述的那樣，不同的顯示對不同的目的是很有用的，一個MCR或一組MCR與另一個MCR或另一組MCR比較的二元顯示可用于流體夾雜物對數(shù)顯示，這種二元顯示當表示一種或多種化合物對一種或多種其它元素的相對數(shù)量時是很有用的。參見圖3A，通過對揮發(fā)物釋放期間的壓力變化進行測量和積分，例如，用壓力計P來進行，則也可以用理想氣體定律測量各個MCR的絕對數(shù)量。
下面的表5說明一些有用的二元顯示，但是，按照本發(fā)明，也可以用許多其它的選擇方案來表示流體夾雜物中元素和化合物的相對或絕對數(shù)量，表5顯示出作為例子的變換，但是，在合適的情形下，所有測量能被用作化學組分的指標，顯然，適當?shù)匕堰@種數(shù)據表示為深度的函數(shù)可以迅速選擇具有特定類別流體夾雜物的巖石樣品，這是具有技術和經濟意義的。
二元質量/質量圖表表5質量/質量比值 化合物/化合物 變換工具例子57/57+15 鏈烷烴/鏈烷烴+ 油與氣比甲烷55/55+57 鏈烷烴/鏈烷烴+ 油與含水夾雜物比環(huán)烷烴91/97+91 甲苯/烷基環(huán)烷烴 夾雜物中碳氫化合物的成分34/15+34 H2S/甲烷可用于生產的斷層？34/44+34 H2S/CO2可用于生產的斷層？15/18+15 甲烷/水 碳氫化合物與水比57/44+57 鏈烷烴/CO2遷移區(qū)、密封區(qū)4/4+2 氦/氫+氦 地層學標志28/44+28 氮/CO2古代空氣區(qū)15/59+15 甲烷/甲烷+CO2遷移區(qū)、密封區(qū)40/40+41 氬40/碳氫化合物餾分 古代空氣區(qū)當較為有利地用二元比值、三元比值等來選各類流體夾雜物時，選定類別的夾雜物的相對量指標最好是相對于巖石樣品本身來進行選擇和顯示，即每單位重量或體積巖石樣品的數(shù)量(氣體的摩爾量)(“原始響應”或“絕對響應”)。最好采用合適的線性尺度，例如能夠對顯示盤上滿標度表明一系列巖石樣品中最大含量的峰值。
這樣，最好相對于巖石樣品顯示出油的MCR值(即原始響應)，因為已經知道，這種響應可靠地表明例如含油夾雜物的存在，即使在無歸一化的A/(A+B)響應的地方也是如此。要得到原始響應時，確保每一巖石樣品的重量或體積大致相等變得更加重要，不過，即使巖石的體積或稱量的樣品不太一致時仍得到了良好的結果。
由此，通過檢測流體夾雜物的成分或把所選擇的成分顯示為深度或地點位置的函數(shù)，可以識別出以選定成分的流體夾雜物為特征的巖石樣品，這樣，可以用適當?shù)膱D表例如表5所示的，相對于深度或地點位置確定以代表原始露頭區(qū)的大量流體夾雜物以及碳氫化合物等為特征的巖石樣品，然后，可以選出在選定位置相應的樣品，用于本發(fā)明的進一步分析。
按照本發(fā)明的一個方案，見圖1A的步驟B′和圖2A的步驟B3，可以用代表油類流體夾雜物的成分數(shù)據來選擇巖石樣品。
現(xiàn)在參見圖7，圖7表示一系列不同原油的碳鏈分布。在把成分數(shù)據作為預先選定的以大量的油類夾雜物為特征的巖石樣品的深度或地域位置的函數(shù)而繪成圖表時，可以選擇代表油的存在的任何MCR，由圖7可一般地看到，可以選擇代表C5至C35的MCR碎片，較好的是C8至C20，最好是在C10-C17范圍內(例如C12)，因為所有圖示的原油中都顯著地表示出該范圍內的碳鏈長度。
現(xiàn)在參見圖8A，它表示對一口井中多個礦物樣品的分析結果。
圖8A表示出現(xiàn)MCR 170的深度的參考數(shù)字180、182、184、186被用作為油的標志，MCR170對應于C12H26。圖8B畫出個鏈烷烴對鏈烷烴加甲烷的比值，也畫出了對應于圖8A中186出現(xiàn)的186′。然而，圖8B未能清楚地表示相應于圖8A的參考數(shù)字180、182、184的較淺的深度數(shù)的存在，這表明最好是用歸一化的標志來表示MCR指標的原始量值。
現(xiàn)在參見圖9A、9B、9C，這些圖表示對第二口井的流體夾雜物成分的各種測量。圖9A中把MCR 170的存在表示為深度的函數(shù)，指明在參考數(shù)字190、192和194處出現(xiàn)增大，圖9B表示鏈烷烴與鏈烷烴加甲烷的比值中的變化，以及在與圖9A的參考數(shù)定190對應的參考數(shù)定190′處增加的數(shù)量，圖9B的參考數(shù)定194′對應于圖9A中的峰194′，盡管前者峰值較小。圖9A的參考數(shù)字9A的192在圖9B中無對應峰值?，F(xiàn)在參見圖9C，鏈烷烴與鏈烷烴加環(huán)烷烴的表示未能清楚地指出圖9A中任何增大的相對量，這再次說明選出的MCR指標的原始數(shù)量的最好是用歸一化的圖形來表示。
C1，選擇單個流體夾雜物或指定類別的流體夾雜物。
本發(fā)明的一個方案的步驟涉及選擇單個流體夾雜物或指定類別的流體夾雜物(分別參見圖1、1A、2、2A的步驟C、C1、C1)。
正如本領域的技術人員熟知的那樣，這里所述根據指定類別的夾雜物為特征的成分的出現(xiàn)所選擇的巖石樣品可用于制備拋光的礦石薄片。但是，也可以使用能識別和選擇單個流體夾雜物并按本發(fā)明對其進行進一步的分析的任何樣品，由此，可以用顯微鏡從這里所述的各類樣品中選擇單個或一類流體夾雜物，例如，初級或二級夾雜物或油類、氣類、含水的或混合的流體夾雜物、在不同時期或不同礦物中形成的夾雜物等都可被選出用于進一步的特征鑒定。選擇單個或各類流體夾雜物的步驟很容易用標準的巖相學技術來完成，這里無需作進一步論述。
C2給出對所選擇的單個或各類夾雜物作進一步特征鑒定本發(fā)明的一個方案的步驟(見圖1、1A的步驟C和圖2的2、2A的步驟C2、C2a、C2b)涉及對所選擇的巖石樣品中選定的單個或各類流體夾雜物的成分作進一步特征鑒定。
這種進一步的特征鑒定可以是破壞或分析單個選出的流體夾雜物的組成，如美國專利4，856，351和4，898，831所述(這里作為參考)，通過冷凍流體夾雜物、由離子研磨除去表面覆蓋礦物、以及如美國專利4，916，314(這里舉出作為參考)中所述用電子顯微探針以及其它方法，例如本領域中熟知的方法來分析成分。
按照本發(fā)明的最佳方案，選出的油類夾雜物被進一步按照其中所含油的品質(API或比重)表明其特征。
由此，本發(fā)明的一方面涉及用于確定選出的單個油類流體夾雜物中油的品質(見圖2A中步驟C2a、C2b)。
如這里所用的那樣，油或碳氫化合物的質量與碳氫化合物的任一特征性有關，如作為溫度函數(shù)的油的折射率變化確實有關的任何特性，例如比重、API比重等，油的比重通常不是定義為對取為“1”的水的比值，而是規(guī)定為對API比重的比值，API比重是按美國石油學會的規(guī)范測量的比重，在API規(guī)范中，比重最小的油API比重最大。假定其它條件相同，API比重越大，則油的經濟價值越高，大多數(shù)原油的API比重從27-至35。
在溫度不變時，油的API比重是其折射率的函數(shù)，光通過稠密的油，即API比重較低的油時，速度比通過較薄的高API比重的油要慢，所以，溫度不變時API比重大的油折射率低，反之亦然。因此，如果能在已知溫度下測量流體夾雜物中油的折射率，就可以得知油的API比重。但是，直接測量流體夾雜物中油的折射率是不可行的。
然而，如同油的密度與溫度有很大關系一樣，油的折射率也是受溫度影響很大的函數(shù)，而且，礦物質的折射率相對來說對溫度不敏感，即，礦物質的密度和折射性質并不很依賴于溫度，更進一步，在給定的恒溫下，油的API比重與其折射率是密切有關的，所以，油與相鄰的宿主礦物質折射率相等的溫度是很大程度上依賴于API比重的函數(shù)。
參見圖2A，確定單個油類流體夾雜物的品質包括，步驟C1，選擇單個流體夾雜物，步驟C2a，確定流體夾雜物內碳氫化合物的折射率約等于相鄰的礦物質折射率的溫度Tonm＝1，以及步驟C2b，用有著對于可比礦物質具有Tonm＝1的參照油的品質來衡量所選出的單個流體夾雜物中碳氫化合物的品質，換句話說，該步驟是確定油的品質(API比重)，該油的折射率在Tonm＝1時約等于油或相鄰礦物質的折射率。最好是，由步驟C3對其它選出的單個流體夾雜物重復這些步驟C1、C2a和C2b。
C2a，確定選定的流體夾雜物的Tonm＝1技術人員很容易用配置有顯微鏡加熱/冷凍裝置的顯微鏡測量油的折射率與其宿主礦物質相等時的溫度，這種顯微鏡及其裝置可從市場上購得。
按照本發(fā)明的這一方案，可通過在顯微鏡下放大檢驗來選擇單個流體夾雜物，最好是，按上述討論選出的一部分巖石樣品用于制備拋光的礦物薄片，制備這種薄片在巖相領域中是熟知的。但是，仍可以使用任何可以在加熱和冷卻期間有效地觀察到碳氫化合物流體夾雜物的選出的巖石樣品，例如，礦物細粒，解理面等。
巖石樣品可以置于顯微鏡的加熱-冷卻裝置上，選擇感興趣的類型和年代的碳氫化合物夾雜物?？梢栽诩訜岷屠鋮s期間觀察夾雜物，直至油的折射率與周圍的礦物質的折射率大約相等的溫度，該溫度是Becke線停止移動或改變方向的溫度。Becke線是一條亮線，可在顯微鏡下看到，它把不同折射率的物質分開。當顯微鏡抬高時明亮的Becke線明顯移向高折射率的材料(礦物質或夾雜物)，當降低時則移向低折射率的材料，在溫度Tonm，Becke線當焦平面隨顯微鏡升降時并不移動，換句話說，可以通過觀察Becke線由移向或離開(反之亦然)給定焦平面上選定的材料改變方向的溫度而確定Tonm。Becke試驗是用于折射率測量的標準巖相學試驗，很容易按照本發(fā)明被用于確定Tonm。
本領域內技術人員可以認識到，該溫度對應于由流體夾雜物中碳氫化合物和相鄰的礦物質之間折射率的差別引起的Becke線改變彎曲方向的溫度，或者說，該溫度對應于這樣一個溫度，即，在此溫度下，先前出現(xiàn)在相對于相鄰的礦物質的負或正間隙的夾雜物消失了，并在另一溫度下又分別在正或負間隙中成為可見的。
Becke線對本領域內的人來說是熟知的，這里無需進一步討論，可以參見，例如，Bloss所著“光學結晶學方法引言”(1961)一書第50-52頁，以供參考。
圖10A表示光線192在某一溫度下的彎折，這里，與碳氫化合物流體夾雜物194相鄰的礦物質190的折射率比該碳氫化合物要小，圖10B表示折射率大致相等時即Tonm＝1時的溫度。圖10c表示相鄰的礦物質190的折射率大于碳氫化合物夾雜物194時的溫度。
C2b，確定Tonm＝1的參考油的品質按照本發(fā)明的這一方案，對一系列在溫度t＝Tonm＝1下的已知品質(API比重)的碳氫化合物油類進行評價，以確定那一種油的折射率約等于與感興趣的選定碳氫化合物流體夾雜物相鄰的礦物質的折射率。
對每一種礦物質，例如，石英、長石、白云石、方解石等，可進行一系列的試驗和確定Tonm＝1，并作為品質例如比重、API比重等的函數(shù)畫出圖形，如圖11A所示。這樣，圖11A表示下列油與油的折射率等于磨碎的石英的折射率時的溫度之間的關系。
油 t℃ API比重1 12 13.22 -10 17.1
3 -37 21.54 -80 27.65 -125 37.6為了說明起見，圖11A中虛線195表示Tonm＝1為約90℃的流體夾雜物的API比重為30。
石英與方解石、白云石、電石等不同，特點是只有很小的雙折射，對于更大雙折射的礦物質，圖9的曲線有兩條，如圖10所示，其To表示正常光線的曲線，Te表示非正常光線的曲線。
如虛線196所示，無論曲線To或Te可以用來確定Tonm＝1，但是，了解所用的是To還是Te則是重要的。通過使用偏振顯微鏡并調整顯微鏡上的偏振鏡，使得僅有To或Te之一通過，則可以避免混淆，而這時光學結晶學領域中熟知的。換句話說，可以對To和Te每一個測量所希望的溫度T。
對每一感興趣的礦物質最好都畫出一組油與油和礦物質的折射率大約相等時的溫度之間的曲線，例如，對較均勻的礦物樣品來說，一部分樣品可以是磨碎的，確定對照組油的T，對非均勻樣品，例如，必須溶解某些礦物質，處理剩下的礦物質的樣品油，通過精密操縱除去某些礦物質等。
一系列油對一組礦物質樣品中，油和礦物質相等反射率的溫度的關系曲線可以用于礦物質可比的其它組，即，具有約同樣的反射率。例如，在石英為相鄰的礦物質時，可以得知石英替換幾乎不影響折射率，如圖11所示用于一組礦物質樣品的曲線可以用于其它許多組。對替換后折射率顯著變化的礦物質，例如方解石、白云石等，最好是對每一組樣品作一系列試驗。采用本發(fā)明，可得到大量的曲線和加以研究和積累，這樣，在大多數(shù)情形下，辨別出與選定夾雜物相鄰的礦物質后，可以選擇和使用合適的品質溫度關系曲線。
D.應用在勘探油和氣時得到的信息正如所指出的那樣，表示在圖1、1A、2和2A中的本發(fā)明方案的步驟D是應用在勘探油和氣時得到的成分信息。
在按照本發(fā)明的特定方案確定了油的品質的情形下，本步驟包括，例如，將夾雜物中已確定油的品質與該地區(qū)已知的油相比較，若兩種或多種油有著類似的品質，這就表明遷移的油也許已經對該地區(qū)已知的儲藏起了作用，相反，如果兩種或多種油的品質不同，這就可能指出該地區(qū)可能存在尚未發(fā)現(xiàn)的其它油的儲藏。
同樣，原始環(huán)境的流體夾雜物的線索可用于勘探油和氣，這就同使用這些環(huán)境的其它地質學線索一樣。由于在勘探油和氣中普遍使用原始環(huán)境指示物，對本領域中人員來說是熟知的，所以無需進一步論述。
例Ⅰ某近海區(qū)域有兩口干井，可以得到鉆屑，要求確定是否有油從地下遷移經過，以決定是否繼續(xù)在鄰近地區(qū)勘探和發(fā)展。
評估從兩口近海干井中得到的鉆屑，識別具有碳氫化合物流體夾雜物的構造。
采用上述B1、B2和B3部分的程序來選擇以碳氫化合物流體夾雜物存在為特征的構造。
現(xiàn)在參見圖8A和8B，這些圖表示出現(xiàn)與巖石樣品有關的油指示物(C12MCR碎片)(圖8A)和相對于歸一化到甲烷的鏈烷烴(圖8B)。
這些程序的使用使在參考數(shù)字180、182、184、186對應的深度尋找有著大量碳氫化合物生成的巖石樣品變得精確。
圖8B的曲線證實了區(qū)域186(約7400英尺)也許有油類夾雜物，但不能辨別3800英尺以上的線層區(qū)180，后者在圖8A看到，這表明了圖8A曲線的優(yōu)點。
從3760英尺(區(qū)域180)和7360英尺(區(qū)域186)處采集巖石樣品，制備薄片并在熒光顯微分光光度計下觀察，兩樣品含有大量的填充于流體夾雜物中的熒光油。
由精密溫度學方法，可以形成夾雜物的最低溫度被確定為，在7360英尺處是302°F，在3760英尺處是194°F。
按照本發(fā)明，確定API比重為，在7360°F時是38API，在3760F時是28API。
該例表明所發(fā)明的技術能用于尋找油類夾雜物并給出其特征。
例Ⅱ圖9A、9B和9C表示第二口干井，該井中觀察不到油的顯示。圖9A表示在與區(qū)域190、192和194對應的深度出現(xiàn)油指示物C12MCR 170碎片，圖9B表示相對于歸一化到甲烷鏈烷烴的生成物，并分別由區(qū)域190’和194’證實了區(qū)域190和194。圖9C表示出現(xiàn)相對歸一化到環(huán)烷烴的鏈烷烴。盡管可以注意到一些對應的峰，顯然，圖9C中的峰在圖9A中更容易觀察。該側還表明出現(xiàn)對歸一化到甲烷的鏈烷烴能指明某些區(qū)域但不是全部，這表明圖9A的圖形的優(yōu)點。
取得與深度8940英尺處區(qū)域192對應的巖石樣品，制備拋光薄片，用熒光顯微分光光度計(FM)觀察，在石英晶粒時彌合縫隙中觀察到大量的油類夾雜物，用本發(fā)明的技術確定三個夾雜物的API比重，發(fā)現(xiàn)范圍是28到32API，這是在以前僅知道特征是生物類氣的區(qū)域內首次發(fā)現(xiàn)可能存在遷移的油的指示物。這表明本發(fā)明方法在確定一個區(qū)域內是否有遷移出現(xiàn)和經過哪一地層時的優(yōu)點。
已經詳細地敘述了本發(fā)明，并結合具體的實施例作了說明，但本發(fā)明并不限于此，而是由按照適用的法律原則整理的權利要求書限定。
權利要求
1.一種全面檢查地下各個不同深度的巖石樣品并從一個或多個巖樣中根據出現(xiàn)選定類別的流體夾雜物來選擇巖石樣品的方法，其特征在于，包括釋放每一巖石樣品的流體夾雜物的揮發(fā)物，確定釋放的揮發(fā)物的成分，從以其成分表示出現(xiàn)選定類別的流體夾雜物為特征的巖樣中選擇一個或多個巖石樣品，以及進一步表明在這樣選出的巖石樣品的選定類別中一個選定類別和單個流體夾雜物的成分的特征。
2.如權利要求1的方法，其特征在于，包括從來自各個深度的體積大約相同的樣品中釋放流體夾雜物的揮發(fā)物，并確定釋放的揮發(fā)物的成分，畫出選定的夾雜物類別的分布量的圖形，對各個深度的每一巖石樣品指出流體夾雜物的揮發(fā)物成分，識別出一個或多個特征為比其它深度有著更多指示成分的分布量的深度，從與這些深度對應的巖樣中選擇巖石樣品，以及進一步表示在上述選出的巖石樣品中單獨選定的流體夾雜物的成分特征。
3.如權利要求2的方法，其特征在于，指示成分包括以油的C5至C35成分表示的成分。
4.如權利要求2的方法，其特征在于，指示成分包括以油的C8-C20成分表示的成分。
5.如權利要求2的方法，其特征在于，指示成分包括以油的C10至C17成分表示的成分。
6.如權利要求1的方法，其特征在于，選擇步驟包括釋放各個深度的巖石樣品的流體揮發(fā)物的夾雜物，并確定釋放的揮發(fā)物的成分，把流體夾雜物的揮發(fā)性的油指示成分的分布量作為深度的函數(shù)畫出關系曲線，從與這些深度對應的巖樣中選擇巖石樣品，以及，進一步表明如上選出的樣品中單個流體夾雜物的成分的特征。
7.如權利要求6的方法，其特征在于，繪圖步驟包括，把與流體夾雜物揮發(fā)物的一種或多種其它成分有關的流體夾雜物揮發(fā)物的選定類別指示成分的分布量作為深度的函數(shù)畫出關系曲線圖。
8.如權利要求6的方法，其特征在于，繪圖步驟包括把鏈烷烴指示物的分布量相對于一種或多種較低級的烷烴作為深度的函數(shù)畫出關系曲線圖。
9.如權利要求1的方法，其特征在于進一步包括確定選定的巖石樣品中一種或多種選定的碳氫化合物流體夾雜物的比重或API比重。
10.如權利要求9的方法，其特征在于進一步包括將如上確定的碳氫化合物的夾雜物的比重與調查過的地區(qū)存在的已知的油的比重相比較。
11.一種用于確定選定的單個碳氫化合物流體夾雜物中碳氫化合物品質、不必進行采油就能評估品質的方法，其特征在于，包括在含有碳氫化合物流體夾雜物的巖樣中選出單個流體夾雜物，確定溫度Tonm＝1，在該溫度時流體夾雜物中碳氫化合物的折射率約等于與流體夾雜物相鄰的礦物質折射率，確定有著具有同樣或基本上同樣折射率的礦物質的Tonm＝1的參考油的品質，以及，用如上確定的參考油的品質來衡量選出的流體夾雜物中碳氫化合物的品質。
12.如權利要求11的方法，其特征在于，包括對每一有著相對于礦物質的已知品質的參考油油測量溫度Tonm＝1。測量選定的碳氫化合物的流體夾雜物的溫度Tonm＝1，以及根據對一系列的參考油和選定的碳氫化合物流體的夾雜物Tonm＝1的測量確定選出的碳氫化合物流體的夾雜物的品質。
13.如權利要求11的方法，其特征在于包括根據對一系列參考油和選定的碳氫化合物流體的夾雜物的Tonm＝1的測量確定選出的碳氫化合物流體的夾雜物的品質。
14.如權利要求11的方法，其特征在于，用Becke線方法確定巖石樣品中碳氫化合物流體夾雜物的Tonm＝1。
15.如權利要求11的方法，其特征在于，礦物質是雙折射的，正常光線和非正常光線中選出的一個或兩者用于對每一碳氫化合物流體夾雜物和許多參考油確定Tonm＝1。
16.如權利要求11的方法，其特征在于，進一步包括將如上確定的碳氫化合物流體夾雜物的品質與得到含碳氫化合物流體夾雜物的地區(qū)中已出現(xiàn)的油的品質相比較。
17.如權利要求16的方法，其特征在于，所述比較表明碳氫化合物流體夾雜物的油的品質約與該地區(qū)中已知的油相同，以及，包括進一步勘探所述已知品質的油的儲藏。
18.如權利要求16的方法，其特征在于所述比較表明碳氫化合物流體夾雜物的油的品質與該地區(qū)中已知的油不同，以及，包括進一步勘探所述不同品質的油的儲藏。
全文摘要
從許多巖石樣品中根據釋放的流體夾雜物的揮發(fā)物指示選定類別的流體夾雜物而選擇巖石樣品，選出的巖石樣品中選定類別的夾雜物或選定的單個流體夾雜物被進一步表明其特征，所得到的信息用于勘探油和氣。
文檔編號G01N21/41GK1058651SQ91103749
公開日1992年2月12日 申請日期1991年6月28日 優(yōu)先權日1991年6月28日
發(fā)明者邁克爾·保爾·史密斯 申請人:阿莫科公司