岩屑录井数字化的认识与误区

变产 物 。但 各 核素 含量 变化 范 围较 大 。泥质 页岩 中 Ｕ 含量 最高 ， 般为 （ ． ～４ １ ×１ ～ ， 色海相 页 一 ３２ ． ） ０ 黑 岩 中 Ｕ 含 量 可高达 １ ０ ０ 。页 岩 中平 均 Ｔｈ含 ０ ×１ ～ 量约 为 １ ×１ 一 ， ｈ Ｕ 值 为 ３ Ｏ ４ １ １ ０ Ｔ ／ ． ～ ． 。碳 酸盐 类 岩石 的 Ｕ 含量 、 Ｔｈ含量 和 Ｔｈ Ｕ值 均很 低 ， 般 Ｕ ／ 一 含量 为 （ ． ～ ２ ２ ×１ ～ ， ｈ含量 为 （． ～２ ４ × １１ ． ） ０ Ｔ Ｏ ７ ．） １ ， ｈ Ｕ 值 为 ０ ３ ． 。砂 岩 中 Ｕ 的含 量 与砂 Ｏ Ｔ ／ ． ～２ ８ 岩 的成分 有关 ， 变化 范 围较大 ， 一般 为 （ ． ～６ ３ × ０ ３ ．） １ 一 。盐岩 、 膏 中放 射性 核素 含量 最低 ， 含量不 ０ 石 Ｕ
种 新 技 术 ， 析 了各 技 术 的特 点 ， 出 了在 岩 屑 量 化 分 析 中容 易 出现 的 认 识 误 区 ， 为这 ３种 方 法 不 是 相 互 替 代 ， 分 指 认 而 是 各 有 优 势 且 具 有 互 补 性 的 ， 出 了岩 屑 量 化 描 述 的 组合 技 术 概 念 。 从 录 井 现 场 实 用 性 角度 分 析 了 ３种 技 术 在 提 采 样 及 处 理 、 析 环 境 、 析 周 期 、 据 处 理 、 应 环 境 的 差 异 ， 过 实 时 性 、 捷 性 对 比分 析 认 为 ， 射 线 荧 光 法 更 分 分 数 适 通 快 Ｘ 具 优 势 ， 适 合 于 野 外 作 业 环 境 。根 据 录 井 市 场 地 域 性 的 不 同 需 求 ， 用 上 述 不 同 的 技 术 组 合 ， 现 勘 探 、 发 中 更 选 实 开
然后 进 入检 测器 ， 经放 大 并转换 为 电信 号 ， 经计算 机 处理 为 数字 信 息 。测 量 过 程 中 ， 品 台所 载 的样 品 样
按 照一 定 的 步 径 和 速 度 转 过 一 定 的 角 度 ｅ 掠 射 （ 角 ） 检测 器伴 随着转 过 衍 射 角 ２ ， 种 驱 动方 式 称 ， 这 为 一２ 方 式 。 与 Ｘ射 线荧 光法 一 样 ， Ｘ射 线 衍 射 法 因受 到 Ｘ 射线 与 物质 相互 作 用 的性 质影 响 ， 可 能存 在 对 衍 也 射分 析 的认识 误 区 。首先 ， 由于 Ｘ射 线 在 岩矿 晶体 中的衍 射 ， 质 上是 大 量 原 子 散 射 波互 相 干涉 的结 实 果， 所利 用 的正是 Ｘ射线 与 物 质作 用 时 产 生 的 弹性 散射 中的相 干 散射 信 息 。而 实 际上 除相 干 散 射 外 ， 还有 非 弹性 散射 ， 即所 谓 背底 散射 ， 这对 于衍 射分 析 会产 生 负面 影 响 ， 尤其 是 在多种 岩 矿 晶体 的衍射 中 ，
使 在荧光 分 析 中不能 简单 地 寻求元 素 百分 含量 或 浓 度 的解 释 ， 须采 用 内标 法 、 强 法 、 线 校 正等 方 必 增 谱 法 校正 脉 冲计数 数 据 。其 次 ， 积 岩 岩 相 的元 素 分 沉 异 可能 导致 同一 地层 或 同一岩 性 在元 素含 量上 存 在 差 异 。因此 ， 须采 用多 元统 计 的方法 ， 数据 解 释 必 在
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８ ・
录 井 工 程
２１ 年 ６ ０２ 月
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研 究 与探 讨 ・
岩 屑录 井 数 字 化 的 认 识 与 误 区
朱 根 庆
（ 庆 奥 能 瑞 科 石 油技 术 有 限 责 任 公 司） 重
朱 根庆 ． 屑 录 井数 字 化 的 认 识 与 误 区．录 井 工 程 ， ０ ２ ２ （ ） ８ １ 。 ５ 岩 ２ １ ， ３ ２ ：－ ０ ４ 摘 要 从 原 理 和 方 法 上 比 较 了近 年 来 在 岩 屑 录 井 定 量 化 方 面 出现 的 Ｘ 射 线 荧 光 法 、 射 线 衍 射 法 和 能谱 法 ３ Ｘ
超过 ０ １ ０ ， ｈ含 量低 于 １ Ｏ ， ／ ． ×１ ～ Ｔ ×１ ～ Ｔｈ ｕ值 为
１ 。此外 ， 射性 同位 素钾 ４ （ Ｋ） 是 泥质 岩 ～５ 放 ０ 也 类 的主要 放 射 性 核 素 源 ， 含 量 在 （ ． ～ ３ １ × 其 ２７ ．） １ 范 围内 。因此 ， 是 自然 能谱 测 井 地 质分 层 ０ 这 的主 要依 据［ 。 ７ ］ 地层水 中含放射 性 核素非 常少 ， 常含有 铀 、 通 镭
放射 出波 长 与原入 射 线相 同 的次 生 ｘ 射线 ， 个 过 这
程 就 是 相 干 散 射 的 过 程 。 因 为 原 子 核 质 量 比 电 子 质
量 大很 多 ， 以可 假设 电子都集 中在原 子 的 中心 ， 所 则
ｌ 数字 化方法与原理
１ １ Ｘ 射 线 荧 光 法 （ ＲＦ ． Ｘ ）
相 干散射 可 以看 成是 以原 子 为辐 射源 。按 周期 排列
的原子所 产 生 的次生 Ｘ 射 线存 在 恒 定 的 相位 关 系 ， 所 以它们 之 间会 发 生 叠 加 ， 涉 加 强 就 会 在某 些 方 干
由于 Ｘ射 线 与物质 相 互 作 用 十 分 复杂 ， 导致 在
向上 出现衍 射线 。若 用 衍 射仪 法 探 测 衍 射 线 ， 则所 得 到 的衍 射 花样 为 一 系 列 衍 射 峰 ， 体 结 晶 程 度越 晶
１ ２ Ｘ射 线衍 射 法 （ ． ＸＲＤ）
量 描述 和识 别 的 目的 。 从 谱 学 与 岩石 学 基 础 理论 角度 分 析 ， 确 地 认 正 识 上述 ３种 技术 方 法优 势 、 色 以及 局 限性 ， 特 有效 地 消 除沉 积 岩沉 积过 程 的成分 分异 对分 析 结果 的干 扰 等 问题 ， 利 于更好 地应 用 上述 技术 。同时 ， 有 对岩 屑 数 字描 述 的应 用 中存 在 的技 术 风 险 ， 该 给 以充 分 应 的评估 ， 以便在 实 践 中深 化认 识 ， 断 完 善 ， 之 成 不 使 为 岩 屑 录井成 熟 的实用 技术 。
上 回归 、 演 。 反
法具 有代 表性 。这 ３种方 法 都试 图通 过仪 器分 析 手
段将 岩 屑 的成分 、 构及 岩相 转化 为数 据 ， 结 以期 达 到
对 沉 积 岩 （ 然 也 包 括 火 成 岩 和 变 质 岩 ） 屑 进 行 定 当 岩
基 于 Ｘ射 线 荧 光 法 的 元 素 录 井［ 已在 《 井 １ 录 工 程 》 刊 上 系统介 绍 ， 期 其原 理不 再 复述 。
组 成 岩石 矿物 的 晶体是 由质 点 （ 原子 、 子或 分 离 子 ） 周期 性排 列 构 成 的 固体 物 质 。 因原 子 面 间 距 按
与入射 Ｘ射线 波长 的数 量 级 相 当 ， 可 视 为衍 射 光 故
栅 。当 晶体被 Ｘ 射线 照射 时 ， 原 子 中的 电子 受 激 各 而 同步振 动 ， 振动 着 的 电 子作 为新 的辐 射 源 向 四周
分析 法 中 ， 般 都用 粉 晶法 得 出的衍 射 谱 图或 衍 射 一
数据 作 为对 比和 鉴 定 的依 据 。其 检测 原 理是 ： 射 Ｘ 线 经梭 拉狭 缝 、 发散狭 缝 后照 射到 样 品表面 ， 衍射 线 经散 射 狭缝 、 拉 狭缝 、 收 狭缝 到达 石 墨 单 色 器 ， 梭 接
自然 界 中天然 放射 性核 素有数 十种 ， 众所 周知 ，
反 映 了晶体 结 构 的规 律 性 。但 是 ， 射 必须 满 足 适 衍
当的几 何条 件才 能 产 生 ， 个 条 件 即是 著名 的布 拉 这
格方 程 Ｅ 。
沉积 岩 中放射 性 核素 主 要 为铀 （ 、 （ ｈ 及其 衰 Ｕ） 钍 Ｔ ）
０ 引 言
近年 来 ， 围绕 传统 岩 屑描 述 的数字 化 问题 ， 包括
录井 仪器 生产 厂 商在 内的业 内人 士提 出 了多种 解决 方 案 ， 中 除岩 屑数 字成像 和 图像 的数 字 解 析外 ， 其 Ｘ 射 线荧 光 、 Ｘ射 线衍 射 和岩 屑 能谱 这 ３种 录 井方
在 岩屑 录井 中 ， 采 用 的是 粉 晶 Ｘ 射 线衍 射 原 所 理 。在 岩屑 粉末 中 ， 矿物 晶体 已研 磨成 无数 粉 晶 ， 而 粉 晶含 有无 数 的小 晶 粒 ， 晶粒 中总有 一些 面 网与 各 入射 线 的交 角满 足 衍 射 条 件 ， 以粉 晶 法是 利 用 多 所 晶样 品 中各 晶粒 在空 间 的无规 则 取 向来 满 足布 拉格 方程 而 产生 衍 射 。只 要是 同一 种 晶体 ， 它们 所 产 生 的衍 射 花样 在 本 质 上 都 应 该 相 同 。在 Ｘ 射 线 物 相
岩 屑 录井 应用 时 ， 可能 存在 一些 认识 误 区 。首先 ， 荧 光产 额 、 歇 电子 、 线 干扰 和 基 体 效 应 等 因素 ， 俄 谱 致
高， 衍射 峰越 明 显 。而 当 Ｘ 射 线 照 射 非 晶体 时 ， 由
朱 根 庆 教 授 级 高 级 工 程 师 ，９ １ 生 ，９ ７ 毕 业 于成 都 地 质 学 院石 油 地 质 专 业 ， 期 从 事 地 质 录 井 、 录 井 仪 器 和 相 关 软 件 的 开 发 工 ｌ４ 年 １６ 年 长 测
对 沉 积 岩 岩 屑进 行定 量 描 述 和 识 别 的 目的 。 关 键 词 岩 屑定 量 描 述 Ｘ 射 线 荧 光 法 Ｘ 射 线衍 射 法 ７能 谱 法 布 拉 格 方程 衍 射 角 元 素 放 射 性核 素 中 图 分 类 号 ： ３ ． ＴＥ １ ２ ９ 文献标识码 ： Ａ
作 。 通 信 地 址 ：０ １０重 庆 市 渝 北 区空 港 长 空 路 １ ２号 ４楼 。 电话 ：０ ３ ６ １７ １ 。Ｅ ｍａｌｃ ｄｚ ｑ＠ ｖｐ ｔｍ．ｏ ４ １２ ８ （２ ）７ ８ ７ １ — ｉ：ｄ ￣ ｊ ｉ．ｏ ｃｒ ｇ ｎ