元素录井技术在现场识别火成岩岩性中的应用

史飞

摘要：随着钻井“四提”工作要求，目前出现的PDC、狮虎兽钻头等的使用，现场录井岩屑破碎严重，给现场录井技术人员在岩性识别等工作带来较大的困难。在现场进行元素录井分析，迅速取得岩屑中常量元素和微量元素的含量，以此来进行火成岩岩性识别，从而准确落实岩性并剖面归位，建立地下铁柱子。

关键词：四提；元素录井；岩性识别；剖面归位

0 引言

随着钻井“四提”工作要求，钻井新技术新工艺的投入使用，现场录井采集岩屑较为碎小甚至呈粉末状，使得技术人员对岩性的识别难度加大，特别是一些特殊岩性，容易造成漏描、错描，从而影响现场施工质量。因此，现场工作中，如何准确识别判断岩性是现场亟待解决的问题，通过实例证明，XRF元素录井技术对于现场岩性的识别能够起到较大辅助作用。

1 元素录井技术介绍

   X射线元素录井技术具有多、快、好、省的技术有点，一次能在60-120s内检测35中元素，采用粉末样品分析1ppm的精度，分析过程中不受钻井方式影响。

1.1基本原理

样品分析师，高能X射线轰击采集样品促使核外电子释放出来而出现电子空位。这时处于高能态电子会跃迁到低能态进行电子空位填补，并释放出来的特征X射线（如图1）。特征X射线是元素固有的与元素的原子序数 Z 有关。用X射线照射分析样品时，不同的元素产生的X射线荧光具有不同能量与波长，通过对这些X射线荧光的能量或波长进行检测分析，得到被测样品的元素种类、数量及重量百分比。

 

图1 元素分析仪工作基本原理图

1.2 元素录井仪现场分析流程

用X射线照射分析样品时，可以被激发出各种波长的特征X射线，需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定量分析。

图2 元素分析仪分析流程

2、现场应用成果

2.1 岩性识别原理

除了沉积物源关系造成不同沉积时期同一岩性的元素录井分析图谱或曲线特征存在明显差别外，也与沉积物搬运和沉积环境等因素有密切关系，因此通过对X射线分析元素的含量差别分析，可以进行那个岩性成分的分析，从而识别岩性。

现场工作中，依据岩石组成和特征元素，结合区域岩性组合特征，从而刻画岩性剖面，总的来说就是不同岩性，元素组成及含量有差异。

2.2火成岩元素特征

火成岩或称岩浆岩，是指岩冷却后（地壳里喷出的岩浆，或者被融化的现存岩石），成形的一种岩石。主要由氧等12种元素组成。它们被称为造岩元素，约占火成岩总重量的99％以上，尤以氧最多，占总重量的46％以上。其余所有元素的重量总和还不到1％。在施工区域，现场火成岩主要为超基性岩及变质蚀变物，主要存在玄武岩、安山岩和辉绿岩，玄武岩的主要成份是Si02、AL2O3、Fe3O4、CaO、MnO（还有少量K2O、Na2O），其中Si02含量约占百分之四十五至五十左右，AL2O3大约14%，MnO大约7%为。安山岩主要矿物，绿帘石、辉石、角闪石和中长石，不含或少含石英，中长石具有典型的环带构造。

2.3 火成岩识别应用实例

潍北凹陷位于昌潍坳陷东北部，东以昌邑大店断裂与鲁东隆起相接，西北为潍北凸起，南是潍县凸起，是一个以古近系孔店组和沙河街组地层沉积为主的北断南超、北陡南缓、北深南浅的不对称箕状凹陷。潍北油田孔三段为玄武岩地层，发育气孔杏仁构造和构造裂缝，现场对于火成岩识别要求较为严格。

实际录井过程中，从3320m开始分析样品，得到元素录井曲线如图（图3），从图中可以发现，自深度3360m处，铁、镁、钾三种元素明显变化，与岩矿鉴定火成岩深度，基本一致。岩矿鉴定:（斜深）3340：（1）泥质泥晶灰岩；（2）含砂质泥岩；3354：蚀变火成岩：原岩为火成岩，蚀变强烈；3366：蚀变火成岩：原岩为火成岩，蚀变强烈。

岩屑元素分析综合评价图上看（图4），自井（斜）深3360m以后Fe/Mn比值和气候指数C都有明显变大趋势，反映水体由深向浅变化、气候由半潮湿向潮湿的沉积环境变化。

图3 xxx井元素分析曲线图

图4 xxx井元素分析综合评价图

参考文献

[1]陈柳茂.XRF元素录井技术在塔河油田提高中完井深卡取成功率中的应用[J].石化技术,2019,26(03):74-75.

[2]刘伟,曾杰,董彪,马树明,张小虎.浅探XRF技术在塔里木盆地轮南低凸起奥陶系顶界风化壳卡取中的研究与应用[J].化学工程与装备,2018,(11):173-174.

[3]卢世浩,陈颖.XRF元素录井技术在奥陶系古潜山识别与层位划分中的应用[J].录井工程,2017,28(02):118-123.

[4]陈心路,王粤川,彭靖淞,叶涛,高坤顺.基于测井-录井资料评价变质岩风化壳结构——以渤海南部渤中X构造为例[J].新疆石油地质,2019,40(02):181-187.