录井新技术之定量化的元素录井技术

近年来，随着钻井技术的发展，岩屑录井受到较大影响，主要表现在岩屑细小，大部分呈粉末状，传统的定性识别技术难以解决问题，岩性剖面的符合率低，影响了分层卡层，储层识别、评价等工作。现在，地质工作者开拓思路，另寻方法，发展了元素录井技术，使岩屑录井从定性识别发展到定量阶段。在页岩气井、大斜度井和水平井等特殊工艺井的勘探开发中进行了应用，起到了好的效果。一、基本原理1、基本原理当高能X射线轰击样品时，原子核外电子释放出来，并出现电子空位。这时处于高能态电子会跃迁到低能态来填补电子空位，并释放出来的特征X射线（X射线荧光）（如图1）。图1元素分析仪工作基本原理图2、分析方法用X射线照射岩屑样品时，岩屑可以被激发出各种波长的特征X射线（X射线荧光），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（如图2）。图2元素分析仪检测流程图二、分析元素种类目前，元素录井在石油勘探开发中的应用主要是对所钻岩屑进行分析，得到岩石中Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Ba、Mn、Fe等12种主要造岩元素含量数据。分析出以上12种元素均为量化数据。三、元素录井的优点元素录井有别于传统录井，是使用仪器测量岩屑中元素含量。其优点有：1、直接测量混合样，不需要对样品进行复杂处理，使用的岩屑量少，为10g左右；2、不受岩屑颗粒的限制，对于细小、粉末状的岩屑都能够很好地测量出各种元素；3、操作简单，分析时间短，一般s内就可完成分析过程；4、仪器分析出岩屑中约12种主要元素，具有量化特点，用来确定岩性，建立地层剖面，划分地层界线，直观性强。四、元素录井的应用元素录井目前主要应用在四川油气田的巫溪、涪陵、丰都、大足、威远、长宁等地区的页岩气勘探开发，和盆地中的风险探井，大斜度井、水平井、特殊工艺井等。在岩性识别、分层卡层。储层评价等方面取得了好的应用效果。1、确定矿物和岩石岩石是由矿物组成，不同岩石由不同的矿物组成，矿物是由元素组成，不同的矿物由不同的元素组成。根据元素的不同，就可以确定矿物和岩石。如Si含量的不同，区别于砂岩与泥岩；Mg含量的不同区别于云岩与灰岩；S元素的不同区别于石膏与碳酸盐岩。因此，一般利用元素变化确定主要岩性变化。实例：川东XX井，层位：飞三～一段，井段：～m使用PDC+螺杆钻进，岩屑细碎，无法进行挑样做常规岩性识别，但该段元素Mg含量大幅上升，录井解释该段为白云岩，电测资料未反应，但经最后试油验证，该段为气层（图3）。图3川东XX井元素录井图2、分层卡层绘制元素曲线图和交会图，利用元素变化趋势进行分层，卡准固井、取心等层位。例如，川东XX井，龙潭组至栖霞组都是灰岩，由于岩屑细碎，常规的碳酸盐含量分析等方法无法准确分层，在利用元素录井后就轻而易举地解决了这个难题（图4），而且，经验证，与电测分层吻合较好。图4川东XX井龙潭组至栖霞组元素录井3、储层评价陆相储层Si含量变大，说明储层质量变好，而Al、Fe、Ti等3种元素含量变大，预示着储层质量变差；海相储层S含量与溶孔发育程度具有正相关性。。在页岩气勘探中，用Si、Ca、Fe含量分别来判别石英、方解石、黄铁矿三种主要脆性矿物的含量，为储层压裂方案提供参考。4、烃源岩识别根据相关研究，干酪根的元素组成中，主要以C、H、O元素为主，含有少量N、S、P及微量金属元素。C元素含量一般为70%～85%，H元素一般为3%～10%，O元素一般为3%～20%。研究表明：好的烃源岩表现为高含S、高P特征，在海相优质烃源岩中出现Sr高值异常。5、判别沉积环境陆相沉积，Si含量较高；海相沉积，Sr、Ti含量较高。6、辅助地质导向利用Al-Si、Fe-Si作曲线交汇法（如图3），综合气测值变化判断钻头是否在储层中钻进，指导地质导向。例如，XX井水平段钻井中，利用元素录井数据绘制Al-Si、Fe-Si曲线交汇图（图5），判断钻头在储层中的位置，指导摆正工作面，提高了储层钻遇率，经测试获得了较好的气产量。图5X井水平段钻进中Al-Si、Fe-Si交五结束语元素录井技术把岩屑识别从定性提高到定量的阶段，岩石矿物中以Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Ba、Mn、Fe为代表的12种元素以定量数据代表了不同的岩石种类。在四川油气田的页岩气区块和盆地中的风险探井，特殊工艺井等开展了广泛应用。在岩石矿物确定、分层卡层、储层评价、烃原岩识别、沉积相判断、负责地质导向方面发挥了重要作用。为现场地质提供了一种识别岩屑的新手段。参考文献1、《XRF元素录井技术在四川地区的地质应用研究》胡元《中外能源》年11期2、《X射线荧光元素录井技术应用方法研究》谢元军《录井工程》年9月3、《元素录井在碳酸盐岩地层分层中的应用_以鄂尔多斯盆地马家沟组为例》杨琳等《天然气技术与经济》年第10卷·第6期另：还有一些来自佚名作者，在此不再一一列出。