元素錄井技術在西北某區膏鹽巖地質卡層中的應用

李國韜

（安東石油技術（集團)有限公司，北京 100021)

元素錄井技術在西北某區膏鹽巖地質卡層中的應用

李國韜

（安東石油技術（集團)有限公司，北京 100021)

膏鹽巖上下地層壓力系數差距較大，往往造成鉆井復雜，給油氣勘探開發帶來了巨大的困難，膏鹽巖層底界的卡取是確保鉆井安全的關鍵。元素錄井技術是目前被公認的應用效果較好的卡層技術，通過對巖屑元素含量變化特征進行分析判斷，確定膏鹽巖地層的底界。目前在西部某區卡層應用中成功率達到95%以上，具有較好的推廣意義。

地質卡層；膏鹽巖；元素錄井；壓力

西部某區塊氣田是西氣東輸重要的氣源地，其膏鹽巖層的壓力系數為2.10～2.30，最高達2.45，與目的層壓力系數1.55～1.81相差巨大，在鉆穿膏鹽巖層底界面時易發生井漏、卡鉆等問題，給鉆井安全帶來巨大風險，并且也極易對儲集層造成傷害，因此卡準膏鹽巖層底界面，明確技術套管合理下井深度，是實現安全鉆井的基礎。

1 膏鹽巖地質卡層技術難點

通過對多口井鹽底卡層的總結，其基本思路為：根據地質設計結合區域地質資料及鄰井資料進行地層對比，預測鹽底井深；判斷確認標志層白云巖段；白云巖段確認后，結合區域地質資料、鄰井資料預測鹽底巖性組合模式，對巖性進行準確的識別；鹽底最具代表性的巖性為高鉆時的褐色泥巖，因此要特別觀察鉆時的變化情況。發現高鉆時后要及時落實巖性是否為鹽底泥巖。是否能夠準確識別鹽底泥巖是卡層成功與否的關鍵。

由上可知，鹽層底界深度的卡取存在的難點有：鹽底沒有固定沉積模式，沒有統一的標志層；膏鹽巖段的厚度變化大、厚度難以準確預測，井與井的差別巨大；鹽下高鉆時褐色泥巖薄厚不一（氣藏頂板），極易發生井漏；隨著鉆井工藝的進步，常規卡層方法的“高鉆時、區域組合、褐色泥巖”遇到難題；常規卡層需要專家組協助，對經驗依靠較大。

2 元素錄井卡層方法原理

卡層的常規方法是落實石膏、白云巖標志層組合，然后鉆穿該組合見高鉆時，最后確定高鉆時巖性為褐色泥巖。因此卡準底界深度的關鍵是識別高鉆時泥巖是否是鹽底泥巖。但是由于鉆頭技術的進步，鹽底泥巖高鉆時不明顯并且鹽間也有可能出現高鉆時褐色泥巖，這就使得使得依靠經驗和簡單光學儀器的常規卡層方法難度加大。采用元素技術，通過檢測多種元素來識別巖性，用微量（Sr、Zr）及特征元素（Mg）來地質卡層，降低人為的主觀因素，提高鹽底卡層的準確率。

每一個穩定的原子其核外電子都在各自的固定軌道上運行，受到X射線的高能粒子束轟擊時，內層電子在足夠能量的X射線照射下將脫離原子核的束縛釋放出來，導致該電子殼層出現相應電子空位。這時處于高能量電子殼層的電子會躍遷到低能量電子殼層，能量以二次X射線的形式釋放出來。每種元素所釋放出來的二次X射線分別具有特定的能量特性，因此二次X射線又叫特征X射線，或叫X射線熒光。不同元素的熒光X射線具有各自的特定波長，根據熒光X射線的波長可以確定被測物品的元素組成。

元素錄井儀分析就是利用這個原理，用X射線照射巖屑、巖心樣品，由于巖樣中含有多種元素，元素的原子內層電子被X射線逐出，當外層電子補充內層電子時，會放出該元素的原子所固有能量的特征X射線（X熒光）。利用計算機軟件把混合的X射線按波長分開，分別測量不同波長的X射線的強度，則可以實現對巖屑元素的定性、定量分析。

工作操作方法如下：

巖屑采集：按照時間或是根據現場情況加密取樣，要求選取具有代表地層真實情況的巖屑樣品，取樣量約為10g；巖屑干燥：將樣品放入微波爐或烘箱中干燥；粉碎樣品：用研缽對巖屑樣品進行粉碎；粉末壓片：用壓片機將樣品粉末壓力成片；樣品分析：將樣品放入分析儀中，進行分析，要求在真空條件下分析，避免空氣等外界條件的影響；解釋評價：通過解釋軟件及圖版對巖性進行準確地解釋評價。

3 元素錄井卡層方法的實現及應用

通過對A地區上多口井的XRF分析數據，結合研究區的巖性特征，總結出適合在該區塊鹽底卡層的規律。

1）鹽底的石膏夾白云巖段的特征元素（Sr、Zr）含量出現異常高值。鹽底泥巖上部的膏鹽巖、白云巖段出現Sr、Zr異常高值預示著接近鹽底，A區塊Sr＞10 000×10-6，Zr＞500×10-6。利用這一特征可以對卡層起到預警作用。

2）鹽間泥巖與鹽底泥巖不同點。通過數理統計分析，鹽底泥巖Mg含量明顯高于鹽間泥巖；因此，建立三角圖版、交匯圖版，可有效的區分鹽間泥巖和鹽底泥巖。

3）利用元素比值關系可以判斷出鹽底的位置。

當沉積環境發生改變時，各種元素含量都會產生變化，但是不同元素對應的變化幅度是不同的。因此不同元素間比值變化就較為明顯。例如，Mn/Ti和Mg/Al比值是沉積速率的指示劑，Al和Ti是陸源沉積的代表性元素，Mn是大洋型沉積的代表元素，因此利用Mn/Ti和Mg/AI比值就能得到沉積速率的大小。

結合研究區的實際情況選擇了Mg/Al、K/Cl、Si/Ti、Al/Na、Mg/Mn、Mg/Ca、Al/Ti、Mg/Sr、Ba/Mn、K/Na、Ba/Sr、Zr/Al、V/Ni元素比值作為指示劑。結果表明，在鹽底Mg/Al、Al/Na、Mg/Mn值明顯下降，Si/Ti、K/Cl、Al/Ti值明顯上升。

4 結語

位置。該技術在A區已使用20口井，地質卡層成功率達95%，應用前景廣闊。

[1] 唐誠，彭軍，陳清貴.X射線熒光元素錄井在川西坳陷須家河組地層劃分中的應用[J].錄井工程，2012，23（2）：19-23，58.

Application of Elemental Logging Technology in Geological Layer of Gypsum Rock in Northwest Area

Li Guo-tao

The gap between the upper and lower strata of the gypsum saltstone is large，which often leads to the complicated drilling，which brings great difficulties to the oil and gas exploration and development.The bottom of the gypsum rock is the key to ensure the safety of drilling.Elemental logging technology is currently recognized as a good application of the card layer technology，through the analysis of the characteristics of cutting elements to determine the characteristics of the gypsum rock formation to determine the bottom boundary.At present in the western part of the card layer application success rate of 95% or more，has a good promotion significance.

geological card layer；gypsum salt；element logging；pressure

P618.13

B

1003–6490（2017）11–0080–02

2017–09–10

李國韜（1988—），男，四川省隆昌人，工程師，主要研究方向為油田技術服務。

綜上，利用元素錄井卡取鹽底的思路是Sr、Zr元素的異常高值出現，預示著接近鹽底；然后通過元素含量區分鹽間泥巖與鹽底泥巖；最后利用元素比值關系可以判斷出鹽底的