巖屑錄井資料曲線識別巖性方法的改進

呂鵬佶，柳成志，趙國光

（1. 東北石油大學，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）錄井技術的推廣，使巖屑錄井走向了定向錄井的發展道路，定量化的XRF錄井技術為錄井技術的精細研究和深化應用帶來了廣闊的發展前景[1-6]。其中，利用曲線法對XRF錄井資料進行巖性識別在地質工作中是及其習慣的做法，具有方便快捷的特點，研究主要采用曲線元素特征分析法和曲線交匯法。然而，目前的曲線法在實際應用上還存在很多不便，沒有達到理想的效果。因此，對這種方法進行必要的改進，針對碎屑巖巖性識別具有十分重要的意義。

1 改進前采用的曲線法

1.1 曲線元素特征分析法

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

本方法主要利用化學元素的含量與巖性之間存在一定相關性，針對同一口井的不同深度，由于巖性的變化，元素的含量亦相應發生變化。從表1中可以發現，多種元素含量均與巖性相關。其中，Si、In等元素含量隨著砂質含量升高，泥質含量降低而升高；Fe、Ti、Ba、Al等元素含量隨砂質含量升高，泥質含量降低而降低（見表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，例如據文獻[1，5]所述，Si元素代表著砂質含量，Fe元素代表著泥質的含量，故此選取最能代表砂質含量的元素Si與最能代表泥質含量的元素Fe的曲線進行交匯，即可直觀地反映研究區域的巖性變化特征。

1.3 元素比值法

隨著沉積環境的變化，雖然每種元素含量的變化趨勢沒有改變，但不同元素的變化幅度會漸漸變化[1]。由于不同元素含量比值的結果依然可以通過曲線來反映，所以元素比值法亦可以看成是曲線法的一個分支。

表1 芳深11井不同巖性部分元素含量變化統計結果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、在曲線法識別巖性中，部分元素可以呈現出一定規律，但其與巖性的相關性仍然不能嚴格界定，目前還不是很理想；

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

2 曲線法識別巖性的改進

2.1 引入新變量

利用曲線交匯進行巖性識別的實質即數據作差，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。然而前面已經講過，元素的含量與巖性之間的確存在著一定規律，但某一種元素出現的這種規律還很難達到很高的符合率。針對這一問題，我們不妨在已經確定兩種元素A、B的基礎上，再優選出一種與巖性密切相關的元素C，即引入一個新變量。這樣就解決了過度依賴單一元素的問題，對曲線形態及幅度變化形成有效控制，使結果趨于合理。

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性。假設隨巖性變化，元素A、B記錄的脈沖數代表砂質含量，元素C記錄的脈沖數代表泥質含量。借鑒元素比值法的思想，分別求出A/C和C/B的數值。此時，A/C即可以替代A或B元素，代表砂質含量；C/B即可以替代C元素，用來代表泥質含量。最后再將A/C和C/B的數值交匯，與原來得到的結果相比較。

2.3 數據標準化處理

原有的曲線交匯法對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標準化方法對樣品數據進行線性變換，所處理后的數據各指標值都處在同一個數量級上。標準化公式如下：

新數據=（原數據﹣極小值）/（極大值-極小值）

3 應用實例

筆者選用松遼盆地芳深 11井資料為例，應用上述改進前和改進后方法開展巖性識別，以便闡述改進后的曲線法較改進之前更為合理。

根據實際情況，研究發現本地區最能代表泥質含量的元素是鐵，最能代表砂質含量的是元素硅。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性。故此筆者選用元素鍶的X射線熒光錄井數據作為新的變量，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（見表2），從而對數據進行標準化處理（過程如2.1所述），處理結果見表3。利用處理后的數據建立新模型，即選用Si/Fe數據代表砂質含量，Fe/Sr數據代表泥質含量，進行曲線交匯，觀察結果。

如圖1所示，經過數據處理后的曲線與碎屑巖巖性具有很高的符合率，誤差基本上僅出現在薄層砂體或薄層泥質沉積處，這種誤差可能也反映出在水體變化過程中砂泥混雜的局面，是沉積旋回內部漸變的正常結果；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出泥質含量的變化趨勢。

表2 三種元素的最大值與最小值統計結果Table 2 The maximum value of three kinds of elements of the statistical results and minimum value沖/s

表3 元素數據處理結果對比Table 3 Comparison of element data processing results沖/s

4 結 論

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

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

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

［1］謝元軍，邱田民，李琴，等. X射線熒光元素錄井技術應用方法研究[J]. 錄井工程,2011,22(3):22-28.

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