X射线荧光录井识别花岗岩

王力

【摘要】X射线录井是近几年石油地质录井兴起的新的录井技术。传统录井对岩性的识别主要靠人的肉眼直接观察，或借助光学仪器观察，所获得资料是定性的观察描述资料。由于使用PDC钻头，造成造成岩屑细小，花岗岩和砂砾岩从肉眼上看，难以区分。X射线元素录井技术对于岩屑细小、混杂等情况下依然能进行快速、准确、定量测定，是其他录井手段无法替代的。

【关键词】花岗岩 X射线 元素

1 X射线元素录井原理

X射线是电磁波谱中的某特定波长范围内（0.005～10nm）的电磁波。一个稳定的原子结构由原子核及核外电子组成，其核外電子都以各自特有的能量在各自的固定轨道上运行。当X射线作为高能粒子束轰击介质时，原子的内层电子（如K层）在足够能量的X射线照射下脱离原子的束缚释放出来，电子的逐放会导致该电子壳层出现相应电子空位。这时处于高能量电子壳层的电子（如L层）会跃迁到该低能量电子壳层来填补相应的电子空位。由于不同电子壳层之间存在着能量差距，这些能量上的差以二次X射线的形式释放出来。

在钻井过程中，经常会钻遇三大岩类。不同岩类岩石的化学成分特点构成了X射线元素录井进行岩性乃至地层分析的基础。通过对岩屑Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Ba等12种元素相对含量分析。根据各元素的组合变化，就能判别岩性，对特殊岩性进行分析。

花岗岩主要组成矿物为长石、石英、黑白云母等，石英含量是10%～50%。长石含量约总量之2/3，分为正长石、斜长石（碱石灰）及微斜长石（钾碱）。不同品种的矿物成份不尽相同，还可能有含辉石和角闪石。经过风化、构造作用的形成裂缝、孔洞的花岗岩也可作为良好的油气储集空间。

根据冀东油田多口井的实际应用，发现钻遇花岗岩，K、Na元素变化比较明显。

根据花岗岩电性特征为高伽玛、高电阻，这点与常规砂岩不同，通过模拟伽玛进行识别（模拟伽玛的依据是：伽玛主要测岩石中K及少量U、Th等微量元素的放射性，所以岩石中K的含量越高，放射性越强，根据沉积岩石学在碎屑岩成岩过程和沉积后的特性可知Si的富集往往是碎屑的表现，因此通过测得K及Si元素的含量通过趋势化对比及趋势化基值加权便可计算出模拟伽玛值，通过绘制模拟伽玛曲线可以对岩性进行判断），此种方法也是元素录井结合常规录井过程中快而有效的识别花岗岩的方法。

2 实际应用

堡古1井是冀东油田一口以太古界花岗岩潜山为主要目的层的重点风险探井，卡准潜山界面对下步钻井施工意义非凡。由于花岗岩致密坚硬，抗风化能力强，其中的元素很难流失，因此，可以从较易溶解流失的K元素与极稳定的Si元素之间的组合关系来区分花岗岩和沉积形成的砂砾岩。如图1所示，堡古1井4909m以上砂砾岩由于K元素溶解流失，K、Si元素含量差别大，在元素曲线上表现较大的幅差；4909m以下为花岗岩本体，K元素基本没有流失，在元素曲线上K、Si基本重合，Na元素含量显著抬升（花岗岩中的钠长石所致，钻井取心验证该段花岗岩，以灰白色为主，非常见的浅棕红色）。

通过模拟伽玛测井曲线识别花岗岩，从图1中可以看出砂岩伽玛曲线与花岗岩伽玛曲线明显不同，较易识别出花岗岩。

3 结论

X射线荧光录井在冀东油田多口井的现场应用证实，根据各元素的组合变化，就能识别出花岗岩，为卡准潜山提供参考资料，解决了目前面临的录井难题。