元素录井技术在西北某区膏盐岩地质卡层中的应用

李国韬

（安东石油技术（集团)有限公司，北京 100021)

元素录井技术在西北某区膏盐岩地质卡层中的应用

李国韬

（安东石油技术（集团)有限公司，北京 100021)

膏盐岩上下地层压力系数差距较大，往往造成钻井复杂，给油气勘探开发带来了巨大的困难，膏盐岩层底界的卡取是确保钻井安全的关键。元素录井技术是目前被公认的应用效果较好的卡层技术，通过对岩屑元素含量变化特征进行分析判断，确定膏盐岩地层的底界。目前在西部某区卡层应用中成功率达到95%以上，具有较好的推广意义。

地质卡层；膏盐岩；元素录井；压力

西部某区块气田是西气东输重要的气源地，其膏盐岩层的压力系数为2.10～2.30，最高达2.45，与目的层压力系数1.55～1.81相差巨大，在钻穿膏盐岩层底界面时易发生井漏、卡钻等问题，给钻井安全带来巨大风险，并且也极易对储集层造成伤害，因此卡准膏盐岩层底界面，明确技术套管合理下井深度，是实现安全钻井的基础。

1 膏盐岩地质卡层技术难点

通过对多口井盐底卡层的总结，其基本思路为：根据地质设计结合区域地质资料及邻井资料进行地层对比，预测盐底井深；判断确认标志层白云岩段；白云岩段确认后，结合区域地质资料、邻井资料预测盐底岩性组合模式，对岩性进行准确的识别；盐底最具代表性的岩性为高钻时的褐色泥岩，因此要特别观察钻时的变化情况。发现高钻时后要及时落实岩性是否为盐底泥岩。是否能够准确识别盐底泥岩是卡层成功与否的关键。

由上可知，盐层底界深度的卡取存在的难点有：盐底没有固定沉积模式，没有统一的标志层；膏盐岩段的厚度变化大、厚度难以准确预测，井与井的差别巨大；盐下高钻时褐色泥岩薄厚不一（气藏顶板），极易发生井漏；随着钻井工艺的进步，常规卡层方法的“高钻时、区域组合、褐色泥岩”遇到难题；常规卡层需要专家组协助，对经验依靠较大。

2 元素录井卡层方法原理

卡层的常规方法是落实石膏、白云岩标志层组合，然后钻穿该组合见高钻时，最后确定高钻时岩性为褐色泥岩。因此卡准底界深度的关键是识别高钻时泥岩是否是盐底泥岩。但是由于钻头技术的进步，盐底泥岩高钻时不明显并且盐间也有可能出现高钻时褐色泥岩，这就使得使得依靠经验和简单光学仪器的常规卡层方法难度加大。采用元素技术，通过检测多种元素来识别岩性，用微量（Sr、Zr）及特征元素（Mg）来地质卡层，降低人为的主观因素，提高盐底卡层的准确率。

每一个稳定的原子其核外电子都在各自的固定轨道上运行，受到X射线的高能粒子束轰击时，内层电子在足够能量的X射线照射下将脱离原子核的束缚释放出来，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会跃迁到低能量电子壳层，能量以二次X射线的形式释放出来。每种元素所释放出来的二次X射线分别具有特定的能量特性，因此二次X射线又叫特征X射线，或叫X射线荧光。不同元素的荧光X射线具有各自的特定波长，根据荧光X射线的波长可以确定被测物品的元素组成。

元素录井仪分析就是利用这个原理，用X射线照射岩屑、岩心样品，由于岩样中含有多种元素，元素的原子内层电子被X射线逐出，当外层电子补充内层电子时，会放出该元素的原子所固有能量的特征X射线（X荧光）。利用计算机软件把混合的X射线按波长分开，分别测量不同波长的X射线的强度，则可以实现对岩屑元素的定性、定量分析。

工作操作方法如下：

岩屑采集：按照时间或是根据现场情况加密取样，要求选取具有代表地层真实情况的岩屑样品，取样量约为10g；岩屑干燥：将样品放入微波炉或烘箱中干燥；粉碎样品：用研钵对岩屑样品进行粉碎；粉末压片：用压片机将样品粉末压力成片；样品分析：将样品放入分析仪中，进行分析，要求在真空条件下分析，避免空气等外界条件的影响；解释评价：通过解释软件及图版对岩性进行准确地解释评价。

3 元素录井卡层方法的实现及应用

通过对A地区上多口井的XRF分析数据，结合研究区的岩性特征，总结出适合在该区块盐底卡层的规律。

1）盐底的石膏夹白云岩段的特征元素（Sr、Zr）含量出现异常高值。盐底泥岩上部的膏盐岩、白云岩段出现Sr、Zr异常高值预示着接近盐底，A区块Sr＞10 000×10-6，Zr＞500×10-6。利用这一特征可以对卡层起到预警作用。

2）盐间泥岩与盐底泥岩不同点。通过数理统计分析，盐底泥岩Mg含量明显高于盐间泥岩；因此，建立三角图版、交汇图版，可有效的区分盐间泥岩和盐底泥岩。

3）利用元素比值关系可以判断出盐底的位置。

当沉积环境发生改变时，各种元素含量都会产生变化，但是不同元素对应的变化幅度是不同的。因此不同元素间比值变化就较为明显。例如，Mn/Ti和Mg/Al比值是沉积速率的指示剂，Al和Ti是陆源沉积的代表性元素，Mn是大洋型沉积的代表元素，因此利用Mn/Ti和Mg/AI比值就能得到沉积速率的大小。

结合研究区的实际情况选择了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元素比值作为指示剂。结果表明，在盐底Mg/Al、Al/Na、Mg/Mn值明显下降，Si/Ti、K/Cl、Al/Ti值明显上升。

4 结语

位置。该技术在A区已使用20口井，地质卡层成功率达95%，应用前景广阔。

[1] 唐诚，彭军，陈清贵.X射线荧光元素录井在川西坳陷须家河组地层划分中的应用[J].录井工程，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

李国韬（1988—），男，四川省隆昌人，工程师，主要研究方向为油田技术服务。

综上，利用元素录井卡取盐底的思路是Sr、Zr元素的异常高值出现，预示着接近盐底；然后通过元素含量区分盐间泥岩与盐底泥岩；最后利用元素比值关系可以判断出盐底的