淺談川東北地區(qū)碳酸鹽巖巖性鑒定方法

文/張立明

淺談川東北地區(qū)碳酸鹽巖巖性鑒定方法

文/張立明

本文主要針對碳酸鹽巖常用的鑒定方法進行了詳細(xì)的敘述，同時結(jié)合川東北地區(qū)各層位優(yōu)化鑒定方法進行了敘述。

常用鑒定方法 各層位優(yōu)化鑒定方法

前言

川東北地區(qū)海相地層巖性復(fù)雜，現(xiàn)場鑒定困難，為了加快鉆進速度，多使用PDC鉆頭加螺桿的鉆進方式，此種鉆進方式造成巖屑碎小，且經(jīng)螺桿的研磨使巖屑二次成型，巖屑肉眼難于鑒定，增加了巖屑的描述困難。筆者經(jīng)過多年的摸索，結(jié)合實際工作，形成了一套方法，現(xiàn)簡述如下，與大家分享。

一、碳酸鹽巖常用的鑒定方法

碳酸鹽鹽巖常用的簡單方法主要有以下幾種：

（一）稀鹽酸法：

1、操作方法：取少量巖屑樣品放入試管中，加入濃度5%（根據(jù)天氣適當(dāng)調(diào)整濃度，夏天濃度4%，冬天濃度6%）的稀鹽酸。

2、鑒定依據(jù)：根據(jù)反應(yīng)強烈程度粗略判斷灰質(zhì)（CaCo3）含量，純灰?guī)r反應(yīng)劇烈，且持續(xù)時間長；含泥質(zhì)、膏質(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r，反應(yīng)強度低，且持續(xù)時間短，含泥質(zhì)灰?guī)r反應(yīng)完后一般含有泥垢；純白云巖加入冷鹽酸不反應(yīng)，需加熱后反應(yīng)強烈。

3、鑒定特點：操作簡單，可以快速鑒定，現(xiàn)場進行鑒定時最普遍的方法，缺點是不能準(zhǔn)確判斷灰質(zhì)含量。

（二）碳酸鹽巖含量分析儀法

1、操作方法：使用前要用100%碳酸鈣粉末標(biāo)定儀器。挑選適量巖屑樣品(真巖屑的干燥樣品)研成粉末，取1克粉末倒入反應(yīng)池的外圍槽中，將5ml濃度為20%的鹽酸用滴管滴入反應(yīng)池的中間酸槽中，擰好反應(yīng)池，接好聯(lián)線，再將反應(yīng)池傾斜，使之完全反應(yīng)。

2、鑒定依據(jù)：碳酸鈣含量是碳酸鹽含量曲線上轉(zhuǎn)折點的百分比讀數(shù)，白云石含量曲線最大值與轉(zhuǎn)折點的百分比讀數(shù)之差?，F(xiàn)場根據(jù)碳酸鹽巖圖譜的形狀，參考儀器數(shù)值進行綜合判斷。（見圖1～圖4）

3、鑒定特點：能夠準(zhǔn)確的確定灰質(zhì)、白云質(zhì)的含量，能夠很好的區(qū)分灰質(zhì)白云巖，白云質(zhì)灰?guī)r，這是其它方法無法做到的，缺點是需要較長時間，現(xiàn)場不能逐包鑒定。

（三）茜素紅溶液法

1、操作方法：茜素紅溶液的配方是將0.1克的茜素紅粉末溶解在100毫升的濃度為0.2%的鹽酸中，溶液顏色為黃色。取少量巖樣放入茜素紅溶液中，觀察溶液顏色變化。

2、鑒定依據(jù)：灰?guī)r、含灰質(zhì)的巖性，溶液顏色將變紅，純白云巖顏色無變化。（見圖5）

3、鑒定特點：操作簡單，能快速識別，缺點含白云質(zhì)不能判斷出來。

（四）鎂試劑法

1、操作方法：鎂試劑配方是取20克NaOH固體溶于500ml蒸餾水中，待NaOH溶解后加入0.1克鎂試劑粉末，溶液顏色為紫色。取少量巖樣先用濃度為5%的鹽酸充分反應(yīng)，將反應(yīng)后的殘留物用濾紙濾出，放入鎂試劑溶液中，觀察溶液顏色的變化。

2、鑒定依據(jù)：白云巖、含白云質(zhì)的巖性溶液由紫色變?yōu)樘m色。純灰?guī)r無變化。（見圖6）

3、鑒定特點：操作簡單，能快速識別，缺點含灰質(zhì)不能判斷出來。

（五）氯化鋇溶液法

1、操作方法：利用氯化鋇溶液可以很好的判斷石膏巖。氯化鋇溶液配方是取10克氯化鋇粉末溶于90毫升蒸餾水中，溶液為透明液體。取適量的巖屑混合樣，用濃度5%的稀鹽酸充分反應(yīng)，用濾紙將反應(yīng)完后的鹽酸慮出，然后滴入盛有氯化鋇溶液的試管中，觀察溶液變化。

2、鑒定依據(jù)：如形成白色沉淀，即可斷定含有石膏。（見圖7）

3、鑒定特點：操作簡單易行，缺點是不能準(zhǔn)確確定石膏含量。

（六）鉆時輔助法

在相同條件下（鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆頭型號及新舊程度），白云巖的鉆時最大，灰?guī)r次之，石膏的鉆石最小，現(xiàn)場可以根據(jù)鉆時的變化，粗略判斷巖性，且可以作為分層的依據(jù)。

（七）氯離子滴定輔助法

在鉆遇鹽巖地層時，由于鹽溶解于鉆井液中，且在清洗砂樣過程中溶于水中，故撈取的砂樣中很難發(fā)現(xiàn)鹽巖，現(xiàn)場可根據(jù)氯離子的變化情況（鉆遇鹽巖地層氯離子含量明顯升高），結(jié)合區(qū)域地質(zhì)情況可以判斷鹽巖。

（八）綜合錄井儀電導(dǎo)率參數(shù)輔助法

在鉆遇石膏、鹽巖地層時，電導(dǎo)率將會升高，現(xiàn)場可據(jù)此輔助判斷膏鹽巖地層。

二、川東北地區(qū)碳酸鹽巖各層位優(yōu)化鑒定方法

以上方法各有優(yōu)缺點，現(xiàn)場描述時不可能每種方法都是用，在實際工作中，結(jié)合區(qū)域地層情況，綜合幾種手段綜合判斷，不同的層位鑒定方法各有所偏重，以達到快速、準(zhǔn)確的判斷巖性。下面結(jié)合川東北元壩地區(qū)某井的地層情況，不同層位巖性采用的鑒定方法敘述如下：

（一）雷口坡組：

雷口坡組共分為四段：（見圖8）

1、雷四段：上部巖性灰?guī)r、白云巖及灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r互層。雷口坡上部地層為陸相砂、泥巖互層，滴、冷熱鹽酸及滴茜素紅即可快速鑒定出進入海相地層的深度。本段巖過渡性巖性較多，川東北地區(qū)過渡性巖性較難鑒定，碳酸鹽分析儀可以較好的判斷出，但時間較長，PDC鉆頭鉆時較快，故本段應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)做分析，可以滿足跟要求，跟上鉆頭描述。

中部巖性白云巖與石膏互層，石膏可以用氯化鋇溶液法鑒定出，但鉆開含膏地層后，由于石膏容易垮塌，后續(xù)地層中巖屑中會含膏，此時再用氯化鋇法不能準(zhǔn)確判斷，應(yīng)結(jié)合鉆時及綜合錄井儀電導(dǎo)率參數(shù)輔助判斷，含膏地層鉆時快，電導(dǎo)率上升。

下部巖性為一套白云巖、灰質(zhì)白云巖、含泥白云，可用茜素紅試劑法鑒定，（鎂試劑法操作起來比茜素紅溶液法復(fù)雜，現(xiàn)場較少使用）溶液顏色無變化者為白云巖，茜素紅少量變紅，可判斷為含灰質(zhì)。碳酸鹽分析儀可選擇性做，如果含量值較低，可以判斷為含泥質(zhì)(或含膏質(zhì))，滴鹽酸加以印證，如含泥垢確定為含泥質(zhì)。

2、雷三段：巖性以灰?guī)r為主夾薄層的石膏、及含泥灰?guī)r，本段重點是確定石膏，首先觀察鉆時變化，鉆時變快處用氯化鋇溶液法加以印證，同時參考綜合錄井儀電導(dǎo)率參數(shù)變化。含泥灰?guī)r可逐包滴鹽酸，如含泥垢，然后用碳酸鹽分析儀加以印證。

3、雷二段、雷一段：巖性較雜，灰?guī)r、白云巖、膏巖互層，以鉆時結(jié)合氯化鋇溶液法確定膏巖，茜素紅溶液法區(qū)分純白云巖、純灰?guī)r，加密做碳酸鹽分析儀分析，區(qū)分白云質(zhì)、灰質(zhì)等過渡性巖性。

（二）嘉陵江組：

嘉陵江組可分為四段（見圖9）

1、嘉五、四段：巖性為白云巖、灰?guī)r、膏鹽巖不等厚互層。本段難點是鹽巖的判斷，鹽巖易溶于鉆井液中，再經(jīng)過清洗，撈取的砂巖中，幾乎很難發(fā)現(xiàn)。首先觀察鉆時變化，在快鉆時處加密做氯離子滴定，參考綜合錄井儀電導(dǎo)率參數(shù)可有效判斷鹽巖，鹽巖的氯離子明顯升高，電導(dǎo)率升高。

快鉆時處一般為膏鹽巖，碳酸鹽分析可不做。

2、嘉四段：本段巖性組合區(qū)域上較穩(wěn)定，上部為白云巖下部為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，用茜素紅溶液法加滴鹽酸，即可判斷，要注意泥質(zhì)灰?guī)r的出現(xiàn)（加鹽酸見泥垢）。另外本段中部有層膏巖，在區(qū)域上分布穩(wěn)定，可用鉆時加氯化鋇溶液法判斷。

3、嘉二段：本段巖性組合可分為三個亞段：三個“上石膏巖、下云巖灰?guī)r”韻律旋回。根據(jù)巖性組合采用不同的鑒定方法。膏巖鉆時變快，白云巖、灰?guī)r茜素紅即可辨別出，過渡性巖性用碳酸鹽分析儀。

4、嘉一段：巖性為一大套灰?guī)r，本段巖性簡單，所要注意的是過渡性巖性和含泥灰?guī)r的出現(xiàn)，可按5m左右的間距做碳酸鹽巖分析和滴鎂試劑，二者井深岔開，這樣2至3m即可判斷出有無白云質(zhì)灰?guī)r。含泥灰?guī)r滴鹽酸加碳酸鹽巖分析可準(zhǔn)確鑒定。

綜上所述海相碳酸鹽巖的鑒定方法的優(yōu)化組合采取的方法是：首先熟悉區(qū)域情況，了解區(qū)域巖性組合變化情況，然后確定目前所鉆層位，預(yù)測下一步巖性組合，然后據(jù)巖性變化情況，優(yōu)化鑒定方法，可以快速、準(zhǔn)確地鑒定出巖性來。

結(jié)束語

現(xiàn)場巖性鑒定應(yīng)以準(zhǔn)確鑒定為主，兼顧快速，滿足甲方描述跟上鉆頭的要求。希望此文所描述的鑒定方法拋磚引玉，對各位同仁有所幫助，如有錯、漏之處，衷心希望提出批評指正，愿與大家共同討論，以提高海相地層的巖性鑒定，提高剖面符合率，滿足甲方的要求，提升勝利品牌在外部市場的形象。（作者簡介：張立明，男，42歲，高級技師，現(xiàn)任勝利石油管理局地質(zhì)錄井公司二分公司錄井隊長）