1、X 射线荧光录井技术在地层划分方面的应用摘 要：X 射线荧光录井分析技术能够测定岩样中Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Ti、P、Mn、S、Ti、V 等 12种元素，在潜山界面卡取、潜山淋滤带的判别、标准（标志）层的卡取、地层对比等方面有很好的发展前景，利用 X射线荧光分析技术，通过分析元素含量变化判别岩石类型，对地层层位进行准确划分在生产中得到比较好的应用效果。 关键词：录井 X 射线 元素 地层划分 一、引言 在胜利油田油气勘探中，随着勘探难度的加大及钻井工艺技术的进步，欠平衡钻井、PDC 钻头等钻井技术日益普及，这些新的钻井技术导致岩屑细小，甚至呈粉末状，录井现场通过人的肉眼直接观察或借
2、助光学仪器观察进行岩性识别已很困难，严重影响录井剖面的建立。X 射线荧光分析技术是一门成熟的测定元素含量的分析技术，具有分析速度快、分析准确度高、无损、与化学状态没有关系、制样简单等特点，因此在冶金、有色、地质、煤炭、造纸、建材、考古、商检等许多领域得到了越来越广泛的应用。 二、X 射线荧光光谱分析原理 当能量高于原子内层电子结合能的高能 X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态。这时处于高能态的电子会跃迁到低能态来填补电子空位，当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生 X射线荧光，其能量等于两能级之间的
3、能量差。因此，X 射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。 用 X射线照射试样时，试样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，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫 X射线荧光光谱仪。 岩石地球化学研究表明，沉积岩的岩石类型较多，其物源复杂，化学成分变化很大。但它们的主要元素化学成分为O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C、H、S、Ba、Cl、F、Mn、P 等十余种，一般情况下占岩石的 99.5%以上，尽管组成岩石的矿物多达上千种，但三大岩类的主要组成矿物（主要造岩矿
4、物）则主要是石英、长石等十多种。Si、Fe、Ca、K、Al、Mg、Na、C、O、H 是组成三大岩常规矿物的最主要元素。 以上 X射线荧光分析元素在沉积岩中的富集规律表明，可以通过对元素含量差别分析，达到识别岩石类型的目的。 三、X 射线荧光光谱技术在地层划分方面的应用 在湖相沉积地层中，地层的划分主要依据沉积环境、沉积物源的变化，即以沉积旋回为依据。因此地层变化，在其化学成分上也有相应的反映。 从济阳坳陷青南洼陷 L115井 XRF录井图上看，不同层位的Si、Al、Fe 等元素的含量存在一定的差别。沙四上纯上亚段（28502890m）砂岩的 Si、Al、Fe、Ti、K 含量较低，Ca 含量较高
5、。而沙四上纯下亚段（28902920m）则与之相反，砂岩中Si、Al、Fe、Ti、K 含量较高，Ca 含量较低。造成砂岩元素含量有如此特征的差别，我们认为主要与沉积物物源和沉积环境有关。因此，2890m是纯上亚段与纯下亚段的分界线。 在济阳坳陷东营凹陷中，碳酸盐岩主要出现的层位有沙一段、沙三段、沙四段和下古生界奥陶系。其中，沙一段、沙三段碳酸盐岩只在 F16井有 XRF录井，沙四段碳酸盐岩只在 G941井出现，奥陶系碳酸盐岩在ZGX472井有 XRF录井。 根据研究，XRF 录井谱图存在三种类型，沙一段和沙三段碳酸盐岩XRF录井谱图特征与泥岩特征比较相似，这是由于该类碳酸盐岩厚度较小，岩屑中的
6、含量相对较少造成的，但该类碳酸盐中 P含量较泥岩高。沙四上纯上亚段单层厚度较大的碳酸盐岩岩屑岩性较纯，XRF 录井谱图中 Ca峰高远远大于其它所有元素，且 Fe元素的特征峰比较高。而奥陶系碳酸盐岩除 Ca元素特征峰很高外，其它元素的峰高都比较小，特别是 Fe元素的特征峰很小，与其它层位的碳酸盐岩明显不同，这是因为奥陶系一般单层厚度较大，岩性较纯，方解石（白云石）的含量很高引起的。因此，根据碳酸盐岩的谱图的不同特征可以进行地层层位对比。 位于柴达木盆地鱼卡凹陷边缘的 YD1孔井在侏罗系上侏罗统的采石岭组中侏罗统的大煤沟组上部地层均钻遇了厚层砂岩，单从岩性组合看，上侏罗统红水沟组一般为砂泥互层，采
7、石岭组一般以砂岩为主，夹泥岩，泥岩厚度一般较红水沟组薄，砂岩粒度较粗，进入中侏罗统大煤沟组，一般钻遇油页岩、暗色泥岩，主要为泥岩夹砂岩，泥岩颜色较上侏罗统变深，厚度有增大趋势，砂岩粒度变细。但具体的分层界线较难确定，针对这个情况，自上侏罗统的采石岭组中侏罗统的大煤沟组上部地层岩性系统进行了 X射线元素分析，从 YD1孔井综合图上看（图 1）井段 11181129m（现场录井深度）为一泥岩集中段，该段与上部上侏罗统 10871105m 泥岩段相比，铁、铝、钛、锰等含量呈增大趋势，硅、钙、等含量呈减小趋势。并且 11181129m 段上下部砂岩段元素含量也表现出不同的特征，1129m 下部砂岩段镁、钙、锰、钛元素含量较 1118m上部砂岩段有降低趋势，硅、铁、铬元素含量有增大趋势，这一现象也从侧面反映本井中侏罗统顶部泥岩段粘土矿物元素含量与上侏罗统底部泥岩段明显不同。 四、结束语 通过对多口井以上对比表明，同一岩性在不同层位其 XRF分析谱图的特征在宏观上存在一定的区别，利用 XRF谱图和 XRF录井图可以从另一方面对地层层位进行对比，提高地层划分的准确率。 参考文献 1何国贤，陈英毅，周天顺，等。X 射线荧光岩屑录井可行性试验研究。录井工程，2008，9（2）：1012 2赵旭东。石油数学地质概论。北京：石油工业出版社。1992.17
