陳文生 肖敬濤

1中石化華北石油工程有限公司錄井分公司2中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所

摘要：鉆井新技術(shù)的應(yīng)用，給巖性識(shí)別帶來了很大的困難。X射線元素錄井技術(shù)能夠分析巖屑的元素含量，為巖性解釋提供了定量化的數(shù)據(jù)，克服了巖性識(shí)別的難題。為了推動(dòng)該技術(shù)的應(yīng)用及推廣，本文介紹了SYX-1元素錄井儀的技術(shù)特點(diǎn)，操作流程?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該儀器性能穩(wěn)定，可靠性好，能夠?yàn)閹r性識(shí)別和地層判斷提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：元素錄井;巖性識(shí)別

1.引言

在石油勘探過程中，獲取地層巖性資料是一項(xiàng)重要的工作，是評價(jià)油氣儲(chǔ)層信息和指導(dǎo)鉆井工程的重要依據(jù)。隨便鉆井技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，鉆探目標(biāo)逐步轉(zhuǎn)向地質(zhì)條件相對復(fù)雜的地區(qū)，巖性變化更加復(fù)雜，給現(xiàn)場巖性識(shí)別和地層判斷帶來了很大的困難。針對此問題，我國地質(zhì)錄井學(xué)者將X射線熒光（X-Ray Fluorescence，簡稱XRF）分析技術(shù)引入到地質(zhì)錄井行業(yè)中，建立了元素錄井技術(shù)，為巖性識(shí)別技術(shù)難題和地質(zhì)錄井技術(shù)帶來了新的突破[1]。中國電子科技集團(tuán)公司第二十二研究所與中石化華北石油工程有限公司聯(lián)合研制了SYX-1 元素錄井儀，在國內(nèi)多個(gè)油田區(qū)塊取得了良好的應(yīng)用效果。

2.元素錄井技術(shù)理論基礎(chǔ)

元素錄井技術(shù)以能量色散X 射線熒光分析（EDXRF）技術(shù)和巖石地球化學(xué)理論為基礎(chǔ)[2]。通過EDXRF分析技術(shù)獲取巖石的元素組成及含量，結(jié)合巖石地球化學(xué)理論，根據(jù)巖屑的元素含量和組合特征進(jìn)行巖性識(shí)別和地層評價(jià)。

3.SYX-1 元素錄井儀簡介

SYX-1 元素錄井儀是特別針對地質(zhì)錄井行業(yè)設(shè)計(jì)的，采用了智能化、模塊化設(shè)計(jì)思路，能夠快速、準(zhǔn)確地完成巖屑元素分析。該產(chǎn)品由主機(jī)、真空泵、壓片機(jī)、粉碎機(jī)、計(jì)算機(jī)其它附件組成。

SYX-1 元素錄井儀采用了高性能SDD探測器，能量分辨率可達(dá)到125eV（@5.9keV），具有優(yōu)異的能量線性和穩(wěn)定性;主機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)了樣品旋轉(zhuǎn)裝置，在分析過程中，驅(qū)動(dòng)樣品進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)，增加分析面積，從而消除顆粒誤差和不均勻誤差，一般的巖屑樣品無需粉碎即可壓片分析;分析軟件集成了能譜濾波和背景扣除算法，有效降低了背景干擾，提高了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4.SYX-1 元素錄井儀操作

4.1 儀器安裝

按照線纜連接圖連接主機(jī)、真空泵、采集計(jì)算機(jī)（筆記本電腦）。在鉆井現(xiàn)場作業(yè)時(shí)需將主機(jī)電源XS1連接至UPS（XS2不需要接UPS），防止井場電源不穩(wěn)定損壞儀器。真空泵電源應(yīng)始終處于開啟狀態(tài)。

4.2 樣品制備

樣品制備過程包括樣品采集、粉碎、壓片。

（1）樣品采集

采樣間距按照鉆井設(shè)計(jì)對X射線熒光錄井的要求執(zhí)行，巖屑樣品重量不小于10g，并具有代表性;樣品采集后用強(qiáng)磁將巖屑里鉆具磨損的鐵屑吸凈，并用振動(dòng)篩過濾，剔除巖屑中的泥漿材料;巖屑樣品盡量采用自然晾曬法干燥，若采用烘箱干燥時(shí)，烘箱溫度應(yīng)控制在85 ℃以下。

（2）粉碎

粉碎器具每次使用之前后都要清理干凈，防止樣品相互染。對于直徑小于3mm的巖屑，可省略此步驟。

（3）壓片

對巖樣進(jìn)行壓片處理時(shí)，壓力表在20～30Mpa左右，保證樣品片的粘結(jié)度，防止在儀器內(nèi)脫落;壓片模具每次使用前需清理干凈，防止樣品相互污染;最終的壓片應(yīng)表面平整，無裂紋或破損。壓片分析前應(yīng)用氣吹或毛刷清理，防止粉塵落入樣品腔污染探頭。

4.3 樣品分析

（1）儀器預(yù)熱

依次開啟專用電源裝置（UPS）、主機(jī)電源開關(guān)、計(jì)算機(jī)，按下主機(jī)前面板HV開關(guān)按鈕。雙擊打開分析軟件，主機(jī)預(yù)熱30分鐘后可進(jìn)行樣品分析。。

（2）新井初始化

點(diǎn)擊工具欄-“井信息設(shè)置”菜單，彈出井信息設(shè)置對話框，根據(jù)實(shí)際井號、井深設(shè)置井信息。新井作業(yè)時(shí)點(diǎn)選“新建井號，在“井號”文本框中輸入當(dāng)前正在錄取的井號（例如123井）、井深、采樣間隔，然后點(diǎn)擊按鈕“應(yīng)用”，則存盤路徑會(huì)自動(dòng)變更為“D：＼XRFdata＼123井”。非新井時(shí)勾選“選擇井號”，在“井號”右側(cè)的下拉菜單中選擇對應(yīng)的井號，然后輸入井深及間隔。

（3）分析流程

主機(jī)預(yù)熱完成后，打開樣品腔，將待分析樣品放入托盤，關(guān)閉樣品腔并輕推腔門，點(diǎn)擊啟動(dòng)分析，等腔門吸合后松開。

分析流程持續(xù)約2分鐘，由軟件自動(dòng)控制，不需人為干預(yù)，在此期間可制備下一個(gè)樣品。等分析結(jié)束后更換樣品，確認(rèn)井深無誤后進(jìn)行下一次分析。

4.4 資料導(dǎo)出

（1）.數(shù)據(jù)表導(dǎo)出

點(diǎn)擊工具欄-“數(shù)據(jù)導(dǎo)出”選項(xiàng)，彈出歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出對話框。選擇需要導(dǎo)出數(shù)據(jù)的井號，然后設(shè)置單位輸出格式，點(diǎn)選按鈕“導(dǎo)出Excel”，在另存為對話框中選擇導(dǎo)出文件路徑并輸入對應(yīng)文件名。

（2）.譜圖導(dǎo)出

點(diǎn)擊工具欄上的譜圖導(dǎo)出按鈕，選擇井號，設(shè)置起始、結(jié)束井深，然后點(diǎn)擊應(yīng)用。在另存為對話框中選擇導(dǎo)出文件路徑并輸入對應(yīng)文件名。

4.5 儀器標(biāo)定

打開主程序目錄下的Access數(shù)據(jù)庫文件XRFdata.mdb，進(jìn)入標(biāo)定表，刪除所有數(shù)據(jù);關(guān)閉XRFdata.mdb文件。

打開分析軟件，點(diǎn)擊菜單欄的“標(biāo)定模式”。

打開“井信息設(shè)置”對話框，選擇新建井號，井號輸入框建議輸入“標(biāo)定+日期”作為存盤路徑，如“標(biāo)定20170708”從標(biāo)樣盒中取出一個(gè)標(biāo)樣，例如GBW03105a，井深輸入框內(nèi)輸入3105（標(biāo)樣編號后四位數(shù)字，不含字母）。

啟動(dòng)分析，分析完成后依次分析其它標(biāo)樣。

所有標(biāo)準(zhǔn)樣分析完成后，在程序主界面中，點(diǎn)選“標(biāo)定數(shù)據(jù)”菜單，點(diǎn)擊“默認(rèn)選點(diǎn)”按鈕，程序?qū)凑找唤M默認(rèn)的標(biāo)定選點(diǎn)方案繪制標(biāo)定曲線。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“應(yīng)用”。

4.6 日常校驗(yàn)

為了保證儀器的穩(wěn)定性，每天分析樣品前，應(yīng)該對儀器進(jìn)行重復(fù)性測試。測試方法如下。

標(biāo)定完成后，進(jìn)入“分析模式”，在“井信息設(shè)置”菜單下新建一個(gè)“測試”井號，任意取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣（推薦使用GBW07111），井深設(shè)置為該標(biāo)樣編號7111，進(jìn)行一次分析。此后，每天開機(jī)后預(yù)熱30分鐘，正式分析樣品前先進(jìn)行重復(fù)性測試。進(jìn)入“井信息設(shè)置”，把井號設(shè)置為“測試”，井深設(shè)置為當(dāng)前日期（如0516，表示5月16日）用標(biāo)準(zhǔn)樣GBW07111進(jìn)行一次分析，分析完成后點(diǎn)擊主界面“打開譜圖”，打開第一次分析的譜圖D：＼XRFdata＼測試＼7111，對比兩次分析結(jié)果，主要元素誤差應(yīng)不大于5%。

如果上一步測試的誤差超過5%，連續(xù)進(jìn)行10次測試，如果測試結(jié)果穩(wěn)定，則重新進(jìn)行標(biāo)定。如果連續(xù)測試的誤差依然較大，可能儀器存在故障，聯(lián)系廠家進(jìn)行檢查維修。

上述測試沒問題后，進(jìn)入“井信息設(shè)置”，井號、井深設(shè)置為當(dāng)前井號、井深，然后開始樣品分析。

5.元素錄井解釋軟件

元素錄井儀獲取了鉆井巖屑的元素含量數(shù)據(jù)，為了將其用于指導(dǎo)鉆井生產(chǎn)和油氣勘探，還需對元素錄井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的解釋應(yīng)用。為此開發(fā)了元素錄井解釋軟件，可直接導(dǎo)入元素錄井儀分析軟件導(dǎo)出的數(shù)據(jù)。解釋軟件可實(shí)現(xiàn)泥質(zhì)、砂質(zhì)、白云質(zhì)、灰質(zhì)、鹽、石膏成份的定量計(jì)算，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了自然伽瑪?shù)臄M合預(yù)測，現(xiàn)場應(yīng)用表明與測井伽瑪數(shù)據(jù)吻合較好。

6.結(jié)論

元素錄井技術(shù)滿足了地質(zhì)錄井定量化發(fā)展的需求，在特殊巖性識(shí)別、關(guān)鍵地層判別和地質(zhì)導(dǎo)向等方面能夠發(fā)揮重要的作用。SYX-1元素錄井儀已經(jīng)在大牛地氣田、大港油田、塔里木油田、青海油田等區(qū)塊進(jìn)行了現(xiàn)場作業(yè)，為巖性、地層解釋評價(jià)提供了可靠的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李一超，李春山，劉德倫.X 射線熒光巖屑錄井技術(shù)[J].錄井工程，2008，19（ 1）：1- 9.

[2] 謝元軍，邱田民，李琴，張晉元，周小勇，王曉陽，吳早平.X 射線熒光元素錄井技術(shù)應(yīng)用方法研究[J].錄井工程，2011，22（ 3）：22- 28

作者簡介：

陳文生，中石化華北石油工程有限公司錄井分公司;工程師，1969年生，2001年畢業(yè)于河南師范大學(xué)計(jì)算機(jī)及應(yīng)用專業(yè)，現(xiàn)在中石化華北石油工程有限公司錄井分公司從事設(shè)備技術(shù)管理與應(yīng)用工作。