巖屑錄井資料曲線識(shí)別巖性方法的改進(jìn)

呂鵬佶，柳成志，趙國(guó)光

（1. 東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318； 2. 遼河油田歡喜嶺采油廠，遼寧 盤錦 124114）

X射線熒光（XRF）錄井技術(shù)的推廣，使巖屑錄井走向了定向錄井的發(fā)展道路，定量化的XRF錄井技術(shù)為錄井技術(shù)的精細(xì)研究和深化應(yīng)用帶來(lái)了廣闊的發(fā)展前景[1-6]。其中，利用曲線法對(duì)XRF錄井資料進(jìn)行巖性識(shí)別在地質(zhì)工作中是及其習(xí)慣的做法，具有方便快捷的特點(diǎn)，研究主要采用曲線元素特征分析法和曲線交匯法。然而，目前的曲線法在實(shí)際應(yīng)用上還存在很多不便，沒(méi)有達(dá)到理想的效果。因此，對(duì)這種方法進(jìn)行必要的改進(jìn)，針對(duì)碎屑巖巖性識(shí)別具有十分重要的意義。

1 改進(jìn)前采用的曲線法

1.1 曲線元素特征分析法

X射線元素分析的樣品來(lái)源主要是鉆井巖屑和少量鉆井巖心[1]。所采集的數(shù)據(jù)是由巖屑中被原級(jí)X射線激發(fā)的X射線熒光在Si-pin檢測(cè)器中記錄的脈沖數(shù)（單位是沖/s），可以確定巖屑中各化學(xué)元素的含量[5]。

本方法主要利用化學(xué)元素的含量與巖性之間存在一定相關(guān)性，針對(duì)同一口井的不同深度，由于巖性的變化，元素的含量亦相應(yīng)發(fā)生變化。從表1中可以發(fā)現(xiàn)，多種元素含量均與巖性相關(guān)。其中，Si、In等元素含量隨著砂質(zhì)含量升高，泥質(zhì)含量降低而升高；Fe、Ti、Ba、Al等元素含量隨砂質(zhì)含量升高，泥質(zhì)含量降低而降低（見(jiàn)表1）。

1.2 曲線交匯法

曲線交匯法建立在曲線元素特征分析法之上，例如據(jù)文獻(xiàn)[1，5]所述，Si元素代表著砂質(zhì)含量，F(xiàn)e元素代表著泥質(zhì)的含量，故此選取最能代表砂質(zhì)含量的元素Si與最能代表泥質(zhì)含量的元素Fe的曲線進(jìn)行交匯，即可直觀地反映研究區(qū)域的巖性變化特征。

1.3 元素比值法

隨著沉積環(huán)境的變化，雖然每種元素含量的變化趨勢(shì)沒(méi)有改變，但不同元素的變化幅度會(huì)漸漸變化[1]。由于不同元素含量比值的結(jié)果依然可以通過(guò)曲線來(lái)反映，所以元素比值法亦可以看成是曲線法的一個(gè)分支。

表1 芳深11井不同巖性部分元素含量變化統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 The statistical results of different lithologic element content change of well Fangshen 11沖/s

1.4 存在不足

第一、在曲線法識(shí)別巖性中，部分元素可以呈現(xiàn)出一定規(guī)律，但其與巖性的相關(guān)性仍然不能嚴(yán)格界定，目前還不是很理想；

第二、曲線交匯法形象直觀，但在實(shí)際操作上元素含量的閾值難以確定的問(wèn)題。往往工作中需要人工地干預(yù)，這極大地影響了巖性識(shí)別的效果。而元素比值法較前者而言，曲線的幅度雖然變大，然而它也存在著過(guò)度依賴某一種元素含量的改變，進(jìn)而不能準(zhǔn)確劃分巖性的弊端。

2 曲線法識(shí)別巖性的改進(jìn)

2.1 引入新變量

利用曲線交匯進(jìn)行巖性識(shí)別的實(shí)質(zhì)即數(shù)據(jù)作差，差值大于零和小于零分別代表砂巖和泥巖兩種不同的巖性。然而前面已經(jīng)講過(guò)，元素的含量與巖性之間的確存在著一定規(guī)律，但某一種元素出現(xiàn)的這種規(guī)律還很難達(dá)到很高的符合率。針對(duì)這一問(wèn)題，我們不妨在已經(jīng)確定兩種元素A、B的基礎(chǔ)上，再優(yōu)選出一種與巖性密切相關(guān)的元素C，即引入一個(gè)新變量。這樣就解決了過(guò)度依賴單一元素的問(wèn)題，對(duì)曲線形態(tài)及幅度變化形成有效控制，使結(jié)果趨于合理。

2.2 建立新模型

元素A、B、C的含量與巖性之間存在著不同的相關(guān)性。假設(shè)隨巖性變化，元素A、B記錄的脈沖數(shù)代表砂質(zhì)含量，元素C記錄的脈沖數(shù)代表泥質(zhì)含量。借鑒元素比值法的思想，分別求出A/C和C/B的數(shù)值。此時(shí)，A/C即可以替代A或B元素，代表砂質(zhì)含量；C/B即可以替代C元素，用來(lái)代表泥質(zhì)含量。最后再將A/C和C/B的數(shù)值交匯，與原來(lái)得到的結(jié)果相比較。

2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理

原有的曲線交匯法對(duì)元素含量閾值的確定存在不足，為了減小這一誤差，本次研究中采用Min-max標(biāo)準(zhǔn)化方法對(duì)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，所處理后的數(shù)據(jù)各指標(biāo)值都處在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上。標(biāo)準(zhǔn)化公式如下：

新數(shù)據(jù)=（原數(shù)據(jù)﹣極小值）/（極大值-極小值）

3 應(yīng)用實(shí)例

筆者選用松遼盆地芳深 11井資料為例，應(yīng)用上述改進(jìn)前和改進(jìn)后方法開(kāi)展巖性識(shí)別，以便闡述改進(jìn)后的曲線法較改進(jìn)之前更為合理。

根據(jù)實(shí)際情況，研究發(fā)現(xiàn)本地區(qū)最能代表泥質(zhì)含量的元素是鐵，最能代表砂質(zhì)含量的是元素硅。此外，鍶元素雖然含量很低，但它與巖性之間也存在著密切的相關(guān)性。故此筆者選用元素鍶的X射線熒光錄井?dāng)?shù)據(jù)作為新的變量，引入到曲線中去。元素選定之后，即可確定出這三種元素的最大值和最小值（見(jiàn)表2），從而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（過(guò)程如2.1所述），處理結(jié)果見(jiàn)表3。利用處理后的數(shù)據(jù)建立新模型，即選用Si/Fe數(shù)據(jù)代表砂質(zhì)含量，F(xiàn)e/Sr數(shù)據(jù)代表泥質(zhì)含量，進(jìn)行曲線交匯，觀察結(jié)果。

如圖1所示，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后的曲線與碎屑巖巖性具有很高的符合率，誤差基本上僅出現(xiàn)在薄層砂體或薄層泥質(zhì)沉積處，這種誤差可能也反映出在水體變化過(guò)程中砂泥混雜的局面，是沉積旋回內(nèi)部漸變的正常結(jié)果；也有可能是巖屑取樣是人為因素造成的。此外，Si/Fe和Fe/Sr兩條曲線的差值也可以體現(xiàn)出泥質(zhì)含量的變化趨勢(shì)。

表2 三種元素的最大值與最小值統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 The maximum value of three kinds of elements of the statistical results and minimum value沖/s

表3 元素?cái)?shù)據(jù)處理結(jié)果對(duì)比Table 3 Comparison of element data processing results沖/s

4 結(jié) 論

（1）利用巖屑錄井資料，通過(guò)對(duì)曲線法識(shí)別 巖性方法的改進(jìn)，碎屑巖巖性的識(shí)別更加直觀可靠，同時(shí)也提高了識(shí)別的精確程度。

（2）識(shí)別過(guò)程中出現(xiàn)的誤差一方面是受沉積旋回內(nèi)部砂泥巖過(guò)渡的影響，另一方面也可能是操作過(guò)程中人為因素造成的，需要進(jìn)行更深一步的探討。

圖1 芳深11井錄井元素分析圖Fig.1 Analysis diagram of Fangshen 11 well logging elements

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