X射線熒光錄井識別花崗巖

王力

【摘要】X射線錄井是近幾年石油地質(zhì)錄井興起的新的錄井技術(shù)。傳統(tǒng)錄井對巖性的識別主要靠人的肉眼直接觀察，或借助光學(xué)儀器觀察，所獲得資料是定性的觀察描述資料。由于使用PDC鉆頭，造成造成巖屑細(xì)小，花崗巖和砂礫巖從肉眼上看，難以區(qū)分。X射線元素錄井技術(shù)對于巖屑細(xì)小、混雜等情況下依然能進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、定量測定，是其他錄井手段無法替代的。

【關(guān)鍵詞】花崗巖 X射線 元素

1 X射線元素錄井原理

X射線是電磁波譜中的某特定波長范圍內(nèi)（0.005～10nm）的電磁波。一個穩(wěn)定的原子結(jié)構(gòu)由原子核及核外電子組成，其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定軌道上運行。當(dāng)X射線作為高能粒子束轟擊介質(zhì)時，原子的內(nèi)層電子（如K層）在足夠能量的X射線照射下脫離原子的束縛釋放出來，電子的逐放會導(dǎo)致該電子殼層出現(xiàn)相應(yīng)電子空位。這時處于高能量電子殼層的電子（如L層）會躍遷到該低能量電子殼層來填補相應(yīng)的電子空位。由于不同電子殼層之間存在著能量差距，這些能量上的差以二次X射線的形式釋放出來。

在鉆井過程中，經(jīng)常會鉆遇三大巖類。不同巖類巖石的化學(xué)成分特點構(gòu)成了X射線元素錄井進(jìn)行巖性乃至地層分析的基礎(chǔ)。通過對巖屑Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Ba等12種元素相對含量分析。根據(jù)各元素的組合變化，就能判別巖性，對特殊巖性進(jìn)行分析。

花崗巖主要組成礦物為長石、石英、黑白云母等，石英含量是10%～50%。長石含量約總量之2/3，分為正長石、斜長石（堿石灰）及微斜長石（鉀堿）。不同品種的礦物成份不盡相同，還可能有含輝石和角閃石。經(jīng)過風(fēng)化、構(gòu)造作用的形成裂縫、孔洞的花崗巖也可作為良好的油氣儲集空間。

根據(jù)冀東油田多口井的實際應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)鉆遇花崗巖，K、Na元素變化比較明顯。

根據(jù)花崗巖電性特征為高伽瑪、高電阻，這點與常規(guī)砂巖不同，通過模擬伽瑪進(jìn)行識別（模擬伽瑪?shù)囊罁?jù)是：伽瑪主要測巖石中K及少量U、Th等微量元素的放射性，所以巖石中K的含量越高，放射性越強，根據(jù)沉積巖石學(xué)在碎屑巖成巖過程和沉積后的特性可知Si的富集往往是碎屑的表現(xiàn)，因此通過測得K及Si元素的含量通過趨勢化對比及趨勢化基值加權(quán)便可計算出模擬伽瑪值，通過繪制模擬伽瑪曲線可以對巖性進(jìn)行判斷），此種方法也是元素錄井結(jié)合常規(guī)錄井過程中快而有效的識別花崗巖的方法。

2 實際應(yīng)用

堡古1井是冀東油田一口以太古界花崗巖潛山為主要目的層的重點風(fēng)險探井，卡準(zhǔn)潛山界面對下步鉆井施工意義非凡。由于花崗巖致密堅硬，抗風(fēng)化能力強，其中的元素很難流失，因此，可以從較易溶解流失的K元素與極穩(wěn)定的Si元素之間的組合關(guān)系來區(qū)分花崗巖和沉積形成的砂礫巖。如圖1所示，堡古1井4909m以上砂礫巖由于K元素溶解流失，K、Si元素含量差別大，在元素曲線上表現(xiàn)較大的幅差；4909m以下為花崗巖本體，K元素基本沒有流失，在元素曲線上K、Si基本重合，Na元素含量顯著抬升（花崗巖中的鈉長石所致，鉆井取心驗證該段花崗巖，以灰白色為主，非常見的淺棕紅色）。

通過模擬伽瑪測井曲線識別花崗巖，從圖1中可以看出砂巖伽瑪曲線與花崗巖伽瑪曲線明顯不同，較易識別出花崗巖。

3 結(jié)論

X射線熒光錄井在冀東油田多口井的現(xiàn)場應(yīng)用證實，根據(jù)各元素的組合變化，就能識別出花崗巖，為卡準(zhǔn)潛山提供參考資料，解決了目前面臨的錄井難題。