元素录井技术
元素录井技术
元素录井技术是一种在地质勘探中广泛应用的技术，它通过分析地下岩石中的元素含量和分布情况，来确定地下资源的类型和分布。
元素录井技术包括对地下岩石中各种元素的分析，如锂、铅、锌、铜、铁、铝等，通过这些元素的含量和分布情况，可以推断出地下矿产的类型和储量。
元素录井技术的主要原理是利用放射性同位素或X射线仪器对地下岩石中的元素进行分析，从而确定地下矿产的类型和分布情况。
元素录井技术在油田勘探、矿产勘探、环境监测等领域都有广泛应用。
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X射线元素录井技术应用研究
X射线元素录井技术应用研究作者：孙瑞来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期摘要：X射线荧光元素录井技术使得在复杂的钻井新工艺条件下的岩性识别增添了新的手段，也为地质录井向定量化发展提供了新途径。
本文从技术原理、流程、应用方面就X射线元素录井技术进行了研究。
关键词：X射线元素录井技术；应用研究近年来为满足复杂油气藏勘探开发的需要，石油钻井技术迎来了飞速发展。
在各种钻井新技术、新工艺的应用情况下，传统录井技术各方面都得以延伸与发展，但唯独在钻井地质中举足轻重的岩屑录井技术没获得重大突破，一直以来以来还停留在以往通过人的肉眼直接观察或借助光学仪器观察、个人主观描述的阶段。
传统的岩屑录井技术由于录井人员个人专业素养、经验、语言表达能力、责任心等差别，对同一个岩石样品的定名和特征描述有所不同，且描述内容欠规范、描述结果不利于定性分析。
这些非标准的、片面性的描述资料，既不利于进行横向或区域上对比分析，且精确度和可靠性也有限，已经越来越不能满足复杂油气藏勘探开发的需要。
同时，随着钻井新技术的飞速发展如螺杆+PDC的应用、气体钻井以及大位移水平井，井底返出的岩屑已经十分细小，甚至呈粉尘状，以观察岩屑为手段的岩性识别方法已不能适应钻井新工艺的需求，传统岩屑录井技术迫切的需要一项既能满足恶劣现场工作环境又能准确反映地层岩性的新技术出现。
多年来石油地质工作者们都一直在探索和研究新的路径方法，并且做出了很多尝试，其中包括自然伽马分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析等。
但这些分析方法针对不同的钻井条件时，存在或多或少问题，难以准确跟踪判断地层特征，直到X射线元素录井技术的出现才使这一情况得以改观。
1 技术原理X射线元素录井是利用电子跃迁方法来确定样品元素含量的。
当用高能X射线轰击样品时，原子核外电子释放出来出现电子空位，这时处于高能态电子会跃迁到低能态来填补电子空位，并释放出特定的X射线（X射线荧光）。
X射线荧光元素录井技术及展望
X射线荧光元素录井技术及展望付海赵思光（西部钻探吐哈录井工程公司，新疆吐鲁番838202）在录井领域，X射线荧光元素录井技术现在还并没有得到普遍的推广和使用。
然而，随着信息技术的不断发展和钻井技术的不断前进，X射线荧光元素录井技术必将会在录井领域大展拳脚。
标签：元素录井；光谱分析；录井技术；X射线在油气钻井过程中，及时准确地识别地层岩性极为重要。
那么随着新钻井工艺的前进和发展，X射线荧光元素录井技术可以有效的解决这些问题。
因此，将来若干年内X射线荧光元素录井技术将会在录井领域的岩性识别方面有极为重要的用途和极好的发展前景。
1 X射线荧光元素录井的含义X射线荧光元素录井技术就是地層中的一些元素在X射线照射下会产生X 射线荧光，而不同元素产生的荧光的特点不同，不同元素的对应产生荧光有特征标志的波长和能量，那么就可以利用X射线来区分这些不同的地层元素。
经过大量的实践证明了，不同的岩性、不同的地层中的元素组合是有规律的，那么就可以用X射线来区分岩样中的元素组合，进而判别出岩屑的岩性，当然也就可以区分不同的地层了。
这就是X射线荧光元素录井技术。
X射线荧光元素录井技术分析岩屑中各元素的含量。
分析的元素包括Mg、Al、Si、Ca、Fe、Mn、K、CI、S、Ti、P、Ba等12种元素，这些元素占地壳物质总量的99.48%以上，因此具有代表性。
这些元素基本反映了石油地层中主要矿物的指示元素。
当矿物的化学成分稳定时，矿物元素含量基本保持不变。
通过分析荧光的光谱来区分不同的元素及其的含量，再通查表找出不同的元素及其的含量对应的不同岩性，这就是X射线荧光元素录井技术的核心思想。
2 X射线荧光元素录井的分析方法X射线荧光元素录井技术的荧光分析流程。
X射线荧光元素录井技术流程有如下主要有以下几步：样品采集，样品干燥，挑选样品，粉碎样品，粉末压片，样品分析，X射线荧光分析；数据处理，元素分析数据处理为通用数据格式。
其中的数据处理是非常重要的一个环节，而元素定量分析的关键就是基体效应的校正。
04 元素录井技术应用研究
• 元素曲线在地层界线处都具有较明显的变化。如图，在东营组底部 3855m左右Ti、Cr元素都出现一个异常高点，Ca元素整体呈一个 微小的抬高趋势，Fe元素在整体上呈一个微小的降低趋势。 华北石油局录井公司
地层判别—奥陶系风化面铝土岩特征
• 自4061—4068m，Ti、Mn、Cr、Fe、Al呈明 显异常高值，此段铝元素含量最高到9.53%， 铁元素含量最高到21.58%，换算成氧化物含 量，Al2O3为18.0%，Fe2O3为30.8%。此段 在电测曲线上表现为异常高伽玛值。结合我公 司在鄂尔多斯盆地古风化壳上遇到的类似情况， 以及查阅相关文献资料，得知此段为华北地区 普遍存在的，位于寒武系或奥陶系古侵蚀面上、 赋存于石炭系本溪组中的一水硬铝石型铝土矿。
0
10
20 0
10 0
30
(m)
2780
本 溪 组
2800
马 五 1－4
2820
2840
马 五 5
D87井灰岩、云岩元素曲线特征
2860
岩性解释—曲线法
山 1 段
3
地
0
层
12
Mg
75
Si
200 0
Al
32 2
煤层特征
S
30 0
Cl
30 0
P
10 0
Mn
40
自然电位
密度
2480
Ti
-50
100 深 1
是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于《岳阳楼记》的千古名篇——《醉翁亭记》。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(1007—1072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属
元素录井在塔里木油田库车山前 钻井方面的应用
元素录井在塔里木油田库车山前钻井方面的应用摘要：随着钻井工艺及信息化技术的进步，录井技术也需要与时俱进，通过元素录井在塔里木油田库车山前钻井方面的运用，可以有效的减少钻井事故，更好的辅助现场地质工作者的工作，对于库车山前的地质卡层以及新的钻井工艺下的地层识别具有重要意义，同时元素录井技术在钻井复杂处理、钻井新工艺等方面也有广阔的运用前景。
关键词：元素录井；地质卡层；库车山前；钻井复杂塔里木盆地位于新疆南部，北接天山山脉，南邻昆仑山脉，是中国最大的含油气盆地，面积约为56万km2。
库车坳陷位于该盆地北部，地质条件复杂，施工探评价井较多，钻井深度多在6000m以上，地层压力高、工程风险大，经常遇到井喷、井漏、卡钻等复杂问题，造成钻井速度慢，成本高。
因此在塔里木油田的勘探开发过程中，必须实施钻井施工技术措施，分析影响钻井施工安全的各项因素，采取必要的应对策略，合理解决安全钻进的问题，提高钻井施工全过程的安全系数。
元素录井是一种识别井下地质岩性的手段，是近年来才运用于塔里木油田勘探开发中的一项录井技术。
元素录井即X射线荧光（XRF）岩屑分析技术是对岩屑样品中的Mg、Cl、K、Si、Ca、Ti、Mn、Ba、Al、P、S、Fe等多种元素的含量进行分析检测，通过微观层次的元素分析，辅助地质工作者识别岩性、判断地层，绘制地质录井岩性剖面图。
通过元素录井反应的微观世界，现场地质工作者可以提前发现地层的变化情况、更好的预知下部地层的变化情况，真正实现地质指导钻井，对于异常复杂的库车山前安全快速钻进具有重要意义。
库车山前的钻井难点主要在于盐层底界深度的卡取，但是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，极易发生井漏。
通过元素录井技术的运用，为盐底卡层提供了新的思路。
1 塔里木油田钻井工艺塔里木油田位于沙漠戈壁地带，所处的地理位置相对比较特殊，为整个石油钻井施工带来严重的负面影响。
元素录井技术在鄂尔多斯盆地致密砂岩水平井地质导向中的研究与应用
•22•录井工程2020年12月元素录井技术在鄂尔多斯盆地致密砂岩水平井地质导向中的研究与应用阎荣辉①田伟志②鲍永海②武星②杨森② 沈柏坪②(①中国石油长庆油田公司工程技术管理部；②中国石油长城钻探工程有限公司录井公司)摘要鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩发育于不同类型的河流一三角洲沉积体系，由于河流一三角洲相砂体迁移摆动及纵向多期叠置，导致地层垂向序列复杂，加之局部地区微幅构造发育，水平井往往钻遇泥岩，给常规水平井地质导向增加了很大的难度。
为达到快速钻进、提高砂体钻遇率的目的，运用元素录井参数、元素比值对目的层及顶、底板泥岩进行精细刻画，建立小层元素响应特征标准模型，并在水平段施工过程中根据实钻元素参数与标准模型进行分析对比，可以快速判断钻头的相对位置，进而及时进行轨迹调整。
该方法在研究区S59井进行现场应用，钻遇率达到了90.26%。
在鄂尔多斯盆地东部上古生界致密砂岩水平井导向中的应用结果表明，元素录井技术能够有效地弥补现有地质导向方法存在的欠缺，满足井场生产需求。
关键词元素录井技术致密砂岩水平井地质导向钻遇率中图分类号:TE132.1文献标识码:A DOI：10.3969/j.issn.1672-9803.2020.04.004Research and application of element logging in horizontal well geosteering of tight sandstonein Ordos BasinYAN Ronghui①，TIAN Weizhi②，BAO Yonghai②，WU Xing②，YANG Sen②，SHEN Boping②(^Engineering Technology Management Department of PetroChina Changqing Oilfield Company,Xi'an, Shaanxi710018,China；②GWDC Mud Logging Company,CN P C,Panjin,Liaoning124011China Abstract：Tight sandstones of the Upper Paleozoic in Ordos Basin are developed in different types of fluvial-delta sedimentarysystems Duetothemigrationoffluvial-deltafaciessandbodyandverticalmulti-stagesuperimposition，the verticalsequenceofstrataiscomplicated Micro-structuresaredevelopedinsomeareas，andhorizontalwe l softendri l mudstones，whichaddsgreatdi f icultytoconventionalhorizontalwe l geosteering Torealizerapiddri l ingandincrease thedri l ingrateofsandbody，elementloggingparametersandelementratioareusedtofinelydescribethetargetlayerand thetopandbo t om mudstones A standard modelforelementrespondingcharacteristicsofsinglelayersisestablished，andcomparisonwithstandard modelonthebasisofelementparametersinactualdri l ingismadeduringtheconstruction ofhorizontalsegment，whichcanquicklydeterminetherelativepositionofdri l bits，andadjustthetrajectoryintime This method wasappliedinthefieldofwe l S59inthestudyarea，andthedri l ingratereached9026%Theapplicationinthe horizontalwe l geosteeringinthetightsandstoneofthe UpperPaleozoicin Eastern OrdosBasinshowedthatelement logging can effectively make up for the shortcomings of existing geosteering methods and meet the production needs on we l siteKey words：element logging technology,tight sandstone,horizontal well geosteering,drilling rate引用：阎荣辉，田伟志，鲍永海，等.元素录井技术在鄂尔多斯盆地致密砂岩水平井地质导向中的研究与应用[].录井工程，2020,31(4)2228YAN Ronghui,TIAN Weizhi,BAO Yonghai,et al.Research and application of element logging in horizontal we ll geosteering of tight sandstone in Ordos Basin[J]Mud Logging Engineering202031(4):22-28阎荣辉高级工程师,1975年生,2003年毕业于西南石油学院矿物学、岩石学、矿床学专业，硕士学位，现在中国石油天然气集团有限公司长庆油田分公司工程技术管理部工作。
元素录井岩性识别技术及其在渤海油田的应用_尚锁贵
为 了 有 效 识 别 岩 性 ，在 元 素 校 正 基 础 上 ，结 合 已 知 岩 性 录 井 等 资 料 ，在 明 确 具 体 岩 性 的 条 件 下 ，筛 选 出对岩性反应较为 敏 感 的 元 素，以 便 后 续 挑 选 主 力 敏感元素进行判 别 函 数 的 建 立。 通 过 对 １３ 种 常 见 造岩元素 （Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｓ、Ｃｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｍｎ、 Ｆｅ、Ｂａ）的筛选，表明 Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ 为 筛 选 碎 屑 岩 的敏感元素；而 Ｃａ和 Ｍｇ 对 碳 酸 盐 岩 岩 性 最 为 敏 感，Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ次 之，最 终 选 定 Ｓｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ 作为碳酸盐岩主力 敏 感 元 素；相 对 于 酸 性 岩 浆 岩 而 言，超基 性 岩 浆 岩 中 Ｍｇ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ 元 素 含 量 高，而
元素录井技术在石油地质上的运用策略
251随着钻井技术、定向井、测井技术的快速发展，各种新工艺新技术被广泛采用，录井技术也需要进行优化和完善，尤其是在特定钻井环境下的岩性识别、碳酸盐岩层地层划分、界面卡取与膏盐岩界面卡取、高盐度咸水层及孔、缝、洞发育段的预先判断等问题上，已成为钻井工程所共同面临的技术难点，因此，原位复合录井受到了严重的挑战。
X射线荧光录井技术的应用，为录井技术的研究增加提高了有力手段，通过分析总结在转型期岩性识别、碳酸盐岩层地层划分、界面卡取、缝、洞发育带预报、潜山风化壳卡取、膏盐岩段盐层地层卡取等领域具有明显的优越性，可有效减少钻井施工的复杂性，为油井地质录井、钻井提速打下坚实的理论与技术支撑。
1 X 射线荧光元素录井技术的定义与流程1.1 定义X射线荧光录井技术的原理是将X射线荧光录井技术原理与岩石地球理论进行有效融合，并做好相应扩展工作。
在钻孔施工过程中，针对钻杆和钻具所携带的岩石等材料，应用X光线荧光元素分析装置上进行微量元素检测，并对其进行结构分析。
从科学角度来看，地球化学就是对地球化学性质、化学成分的分析[1]。
在石油钻井开采工作中，所牵扯到的岩石地球化学属于现代岩石学与地球化学相互结合的结果，以此作为依据综合了岩石元素的相关信息，对在钻井开采中产生的地下岩屑元素信息和地层的成分进行研究和了解，同时还以将施工区块的地质结构和母岩特征等有关的信息为主要内容，从而有效了解施工地区的岩石起源问题和岩石形成的环境问题。
1.2 流程在实际工作过程中，由于钻井工作开展过程中所携带的岩石碎屑较多，无法做到对岩石碎屑进行全面的测试，只能对各层岩屑进行取样测试和研究。
X射线元素分析所用的试样主要包括钻井岩屑及少量的钻井岩心。
这就要求元素录井技术拥有更多的技术分析能力，而且所取样的岩屑或者岩心要具备一定的代表性，从而提高测试分析的数据的有效性和准确性。
应用X射线荧光元素录井技术对岩屑和岩心进行测量和研究，其具体的工作过程主要包括以下内容：（1）样本收集：钻井工作开展过程中对所生成的岩屑和岩石开展样品采集工作，采用了一种科学和合理的方式来选择样本，从钻头钻孔高度所对应的各种地层中进行取样；（2）样品干燥：在钻井施工过程中，由于井筒当中存在较多的泥浆，导致从地层中取出的岩石屑和岩心并没有完全干燥，湿润的样品无法有效应用于测定和研究工作，因此必须开展干燥工作。
元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用——以长宁区块L209H25-1井为例
中国石油大学胜利学院学报Journal of Shengli College China University of Petroleum2021年3月第35卷第1期Mar. 2021Vol. 35 No. 1doi : 10* 3969/j ・ issn. 1673-5935.2021.01而1元素录井技术在页岩气井地质导向中的应用——以长宁区块L209H25-1井为例于翔涛（中石化胜利石油工程有限公司地质录井公司，山东东营257000）［摘 要］ 地质导向技术能有效提升水平井目的储层的钻遇率，在长宁区块的页岩气开发中被普遍应用。
以长宁区块L209H25-1井为例，引入元素录井资料作为地质导向依据，通过该井的钻前地质设计学习，地质导向中 的入窗点的卡取和水平段的轨迹控制，详细探讨元素录井在页岩气井地质导向中的应用方法。
研究表明：利用地层元素分析资料进行精细地层对比与地质建模，是一种在川南地区页岩气开发中行之有效的水平井地质导向工作方法，能够完成水平井的安全、高效钻进,达到提高优质页岩储集层钻遇率的目的。
［关键词］页岩气;水平井;地质导向;元素录井［中图分类号］P631 ［文献标识码］A ［文章编号］1673-5935（2021）01-0045-06长宁区块位于扬子板块西缘，四川盆地川南低陡断折带与娄山褶皱带结合部位。
奥陶系五峰组五 一段和志留系龙马溪组一段1小层的页岩储层作为 水平井开发的地质导向目标储层,埋深在2 000-4 000 m 之间,优质储层厚度30-50 m,属于典型的页岩气气藏3〕。
该区页岩气的开采主要采用“长井段水平井+分级压裂”技术。
地质导向是水平井施工的关键技术之一，其主要目的是指导钻井施工, 保证井眼在有效储层穿行，关键节点是“入窗点的 卡取”和“水平段的轨迹控制，，［3'5］0但研究区存在3个不利因素:①目的层埋深较大,预测深度和实际深度存在较大误差;②已钻井较少，邻井距离较远，地层对比难度较大，展布情况难以控制；③目的层下伏的奥陶系宝塔组极易发生工程事故，定 向施工一般采用的LWD 测量设备探测器距钻头10-20 m,存在一定“测量盲区”，无法及时反映地 层变化。
04_元素录井技术应用研究
X射线分析的元素选取
• 选择Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、 Fe、Mn、Ti共12种元素。 • 重点关注Si、 Al、 Fe、 Ca、 Mg、S、K、 Ti共8种元素。
华北石油局录井公司
岩性解释
图谱法
D28-3井不同岩性图谱特征
华北石油局录井公司
岩性解释
图谱法
华北石油局录井公司
最为广泛，因而Ca元
素的含量也最多。
华北石油局录井公司
分析水体变化
华北石油局录井公司
结束语
XRF元素录井能够灵敏地捕捉到地层变化的信息，
在岩性解释、地层判别等方面的研究与应用已日趋
成熟，特别是在灰岩、云岩、火山岩等岩性的识别
上有着其它方法不可比拟的优势。
XRF元素分析所包含的信息非常丰富，还有许多需 要我们去发掘，如岩相古地理、物性分析等方面都 是值得我们深入探索的内容。
出适合地质行业应用的X射线荧光录井仪器，并已
经在内部成功应用。
华北石油局录井公司
X射线录井技术—原理
当高能X射线轰击样品时，原子核外 电子释放出来，出现电子空位。这 时处于高能态电子会跃迁到低能态 来填补电子空位，并释放出来的特 征X射线（X射线荧光）。不同的元 素产生的X射线荧光具有不同能量与 波长，对这些X射线荧光的能量或波 长进行分析就可知道被分析物质的 元素种类与数量。
华北石油局录井公司
11号元素Na到92号元素U
X射线元素录井技术理论基础与试验基础
华北石油局录井公司
X射线技术—岩性解释理论基础
矿物学基础
组成三大岩的主要矿物列表
矿物类别 石英 分子式 SiO2 火成岩 ● 沉积岩 ● 变质岩 ●
长石
元素录井技术在西北某区膏盐岩地质卡层中的应用
新材料与新技术化 工 设 计 通 讯New Material and New TechnologyChemical Engineering Design Communications·80·第43卷第11期2017年11月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。