1、2023年第2期西部探矿工程*收稿日期：2021-12-27修回日期：2021-12-28第一作者简介：张正友（1985-），男（汉族），贵州毕节人，工程师，现从事岩矿鉴定工作。浅谈下扬子周冲村组膏岩地层元素录井参数优选及应用张正友*，张明扬，李军，史彦飞，白志兵，杨学辛（渤海钻探工程公司第二录井分公司，河北 任丘 062550）摘要：通过研究周冲村组膏岩地层元素录井分析参数，优选出适用于鉴定碳酸盐岩和膏岩地层主要造岩元素，建立了膏岩碳酸盐岩元素参数解释模板和形成元素分析数据处理流程，岩性描述准确性得到有效提高，在地层对比、地质预告和地层界线分层应用取得了良好效果。关键词：元素录井；元素参数；
2、周冲村组；膏岩；碳酸盐岩中图分类号：TE142 文献标识码：A 文章编号：1004-5716(2023)02-0039-051概述随着钻井多齿PDC钻头和螺杆使用，导致井下岩屑研磨细碎，对现场岩性准确识别带来了一定困难。主要表现如下：由于岩屑细碎，肉眼观察不清岩屑成分和结构，导致岩性定名和描述容易出现偏差；现场实践表明，碳酸盐岩因岩屑破碎程度不同与稀盐酸反应程度有明显差异，依据观察岩屑与滴稀盐酸反应程度会导致碳酸盐岩岩性识别错误。为提高现场岩性描述准确性，通过研读相关资料发现，近年来元素录井技术在四川页岩气、新疆、渤海湾等区块得到充分应用。据相关区块应用经验表明，前人依据元素录井参数绘制曲线形
3、态、计算元素对应氧化物含量数值法来实现现场对岩性定名，在卡潜山界面、地层界面及辅助地质导向卡层等已取得良好效果1-3，但未能见到在膏岩地层应用经验数据及实例。WWY2井钻遇周冲村组岩性为膏岩、白云岩及过渡性岩性组合。通过研究邻井及WWY2井元素录井分析参数，结合区域地质资料、岩石薄片和测井电性特征，优选出与周冲村组岩性相关主要造岩元素，建立一套利用元素录井参数识别膏岩、白云岩及过渡岩性模板，有效提高了现场岩性描述准确性，进一步提高了地层对比可靠性、预告含硫高压层精准性和卡准周冲村组地层底界。2区域地质特征WWY2井位于下扬子盆地沿江坳陷无为凹陷，区域上早三叠世初期广泛海侵，三叠纪沉积以白云质、
4、泥质灰岩为主，在全区发育了稳定泥岩、钙质泥岩和碳酸盐岩。早三叠世晚期，海盆范围明显萎缩，并开始出现海湾和泻湖。中三叠世，海盆进一步萎缩，原广海盆地逐渐被海湾和泻湖所取代，形成以周冲村组为代表的蒸发台地相、泻湖相白云岩和膏岩沉积。野外地质调查及钻井资料表明，周冲村组岩性组合特征为：顶部为一套膏溶角砾岩，中部为硬石膏、石膏、白云岩及过渡性岩性，间夹有砂泥岩、页岩，底部为一套（含膏）膏质白云质或白云质灰岩；其下伏地层为南陵湖组，发育大套稳定灰岩段4。同区块WWY1井周冲村组钻遇两套高压地层，岩性为白云岩，实测地层压力系数最高达2.0，硫化氢最高达569ppm。3元素录井分析原理元素录井测量原理通过用
5、X射线照射样品，样品内不同元素可以被激发出各种波长的特征X射线（X射线荧光），通过测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定量分析。目前，元素录井在石油勘探开发中的应用主要是对所钻岩屑、岩芯进行分析，得到岩石中Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Ba、Mn、Fe等12种主要造岩元素以及部分微量元素含量数据，分析出元素均为量化数据。其岩性定名依据不同的矿物由不同的元素组成，根据元素的不同确定大类岩性变化。如砂泥岩主要矿物成分为石英、长石、粘土及碎屑，主要造岩元素为硅、铝、铁、钾；化学沉积岩主要造岩元素为钠、镁、钙、硫、氯、钾等。生产实践应用表明，通过对比主要造岩元素含量差别，可以
6、实现碎屑岩与化学沉积岩岩性大类鉴定。3.1分析元素参数特征392023年第2期西部探矿工程3.2优选元素造岩元素通过对比WWY2井中完测井后分析数据，选取检测灵敏度较高、含量通常大于1%且（Mg、Al、Si、S、K、Ca、Fe）为主要造岩元素，可用来识别大类岩性。前人在砂泥岩剖面应用拟合伽马值（钾+钍+铀分析值）形成曲线变化来判定泥质含量，由于周冲村组沉积环境为潟湖环境，碎屑岩经长途搬运后，造岩矿物多为泥级粒度，故本文扩大了拟合伽马值元素取值范围，拟合伽马值等于“铝+硅+铁+钾+钍+铀”分析值。周冲村组电阻率值主要受碳酸盐岩、膏岩影响，因此本文采用拟合电阻率值（镁+硫+钙）用来判定云岩、膏岩和
7、灰岩。3.3建立元素解释图版综合WWY1井、WWY2井测井电性、岩石薄片以及随钻录井岩性对地层剖面重新解释，初步掌握膏岩、白云岩及其过渡岩性主要造岩元素变化特征。因为各元素原子核半径大小有差异,接受X射线轰击概率有差异，为准确识别出岩性，对元素分析数据做线性回归处理,得出较纯云岩中钙/镁约为1.48，膏岩钙/硫约为1.21。针对岩性特征计算四种岩性百分比，计算方式如下：（1）泥岩%=拟合伽马曲线值/主要造岩元素总量100；序号123456井 深（m）208021742244229823502380岩性石膏岩含泥膏岩含泥云岩石膏岩泥质云岩石膏岩主 要 造 岩 元 素（%）钠0.370.360.4
8、71.140.580.38镁1.561.4711.214.007.753.23铝1.340.880.761.011.620.26硅5.943.823.714.039.272.23硫17.4218.692.9615.524.0117.41钾0.450.310.810.390.840.09钙25.5026.3520.0622.9415.7125.43锰0.010.010.010.050.01铁0.920.961.121.391.820.43锶0.190.190.020.170.080.22钡0.481.791.91电性特征伽马（API）14.9451.16131.6010.0027.1111.04
9、侧向电阻(m)94777.941073.402730.01125408.99264.6394777.59表1WWY1井周冲村组元素录井分析参数序号12345井深（m）12181224124412481260岩性石膏岩云质膏岩云质膏岩云质膏岩含泥云质膏岩主 要 造 岩 元 素（%）钠0.000.010.03镁2.124.293.353.506.76铝0.390.410.320.330.35硅2.422.942.392.414.27硫18.9315.9016.2216.2311.85钾0.070.100.070.070.10钙27.3226.0426.5126.3524.39锰铁0.450.380
10、.400.400.38锶0.250.280.280.280.31钡0.050.010.050.060.01电性特征伽马（API）23.7425.0225.1759.64155.66侧向电阻(m)51025.89353.122111.02108.391474.45表2WWY2井周冲村组元素录井分析参数周冲村组主要岩性为硬石膏、石膏、白云岩及过渡性岩性。硬石膏化学式为 CaSO4，石膏为 CaSO42H2O，主要造岩元素为硫、钙。白云岩主要成分CaMg （CO3)2，主要造岩元素为钙、镁。通过对比发现两者共同主要造岩元素为钙元素，硫、镁元素分别为石膏岩和白云岩特征造岩元素。因此理论上可以通过S元素
11、含量变化区别出石膏岩与碳酸盐岩，Mg、Ca元素含量的不同鉴别云岩与灰岩。通过分析同区块WWY1井、WWY2井不同电性段对应岩屑样品，部分分析数据见表 1、表 2。由于WWY1井膏岩段岩性因溢流受后期压井材料影响，分析数据中硅铝钡元素略微偏高。WWY2井二开井径为 445mm,WWY1 井 为 216mm，测 井 响 应 值 较WWY1井相对较低。402023年第2期西部探矿工程（2）云岩%=（1+1.48）Mg/主要造岩元素总量100；（3）膏岩%=（1+1.22）S/主要造岩元素总量100；（4）灰岩%=100-泥岩%-云岩%-灰岩%。建立元素解释图版，模板为四个象限解释图版（图1）。解释方
12、法为处理元素分析数据后，按上述公式计算出四种岩性百分比点到图版上，命名按岩性命名基础原则（小于10%不计入命名，10%25%为含XX，25%50%XX质，大于90%为XX岩性）对岩性进行命名，可以实现岩性大类和精准命名。图1元素录井参数象限解释图版3.4形成数据解释流程图在此解释图版基础上，总结出元素录井分析参数处理步骤和解释流程，具体如图2所示。（1）提取主要造岩元素：提取Mg、Al、Si、S、K、Ca、Fe主要造岩元素。（2）计算拟合电性值：计算拟合伽马值和拟合电阻率值并绘制曲线。（3）计算四种岩性百分含量：计算泥岩、云岩、膏岩、灰岩各自百分比含量。（4）图版解释：在象限图版上绘制泥岩、云
13、岩、膏岩、灰岩数据点，依据岩性命名原则进行岩性分类及解释命名。（5）结合曲线形态再解释：主要对图版法在拟合电性值出现拐点附近解释过渡性岩性应结合上下岩性再进行岩性分类及解释，解释深度以拐点为界限。4应用效果WWY2井在三开后，现场利用元素录井参数象限解释图版和数据处理流程对元素分析参数进行处理，结合拟合电性曲线有效提高岩性描述准确率。通过解释岩性组合及拟合电性特征与邻井WWY1井进行地层对比，精准预告含硫高压层和周冲村组地层底界卡取，元素录井技术应用取得良好效果。具体运用效果如下所述。4.1岩性定名通过对元素录井分析数据进行处理后，运用图版法结合绘制拟合电阻率曲线形态进行岩性定名，岩性定名准确
14、率经后期测井曲线检验，符合率达95.74%。部分井段和井深处理及解释图版详见表3和图3所示，周冲村组岩性及过渡岩性较为复杂多样。4.2预告含硫高压层邻井WWY1井存在含硫化氢高压异常层，钻开该层后发生溢流，大气检测到硫化氢含量569ppm，经测试压力系数高达2.0以上。通过分析测井资料，发现进入高压层前有一段电阻率略微降低特征，经取样分析发现镁元素含量升高所致。WWY2井施工过程中，录井过程中通过及时对比分析，多层岩电特征对比关系较好。自1574m后镁元素开始增加，通过对比预测于1599m钻遇相当于WWY1井含硫高压层，实钻岩屑返至16001601m见较纯白云岩（图4）。经完井测井对比验证，高
15、压异常层对比预测准确。4.3卡取地层界限周冲村组底部为一套膏岩、云岩和灰岩互层段，下伏地层南陵湖组为稳定灰岩。岩性分层依据为膏岩、白云岩段结束大套灰岩段出现。现场录井过程中，利用元素分析参数及解释模板准确识别出相关岩性，卡准了周冲村组南临湖组地层界限（图5）。5结束语图2元素录井参数解释流程图412023年第2期西部探矿工程井段（m）131513191440145214671478148014831601160917081715解释岩性膏质泥岩膏质云岩膏岩云质膏岩含云膏岩含云灰岩岩性百分含量（%）泥岩386834234453云岩61246546183815251617膏岩19523946809
16、056697917灰岩1424221364拟合电性值伽马20352122121电阻率16344049485143454742表3WWY2井部分井段岩性解释表图3图版解释不同岩性图图4WWY2井含硫高压层随钻对比图422023年第2期西部探矿工程WWY2井通过元素录井应用，在岩性定名、后续地质预告和地层界面卡取工作中取得良好应用效果，从实践应用中得出以下结论：（1）通过元素录井技术应用，弥补了传统肉眼识别岩性不足，有效提高了岩性定名准确性。（2）通过优选主要造岩元素参数、结合区域地质特征创新使用拟合伽马和电阻率值，为电性组合特征对比提供参考依据。（3）通过建立元素参数录井解释图板和数据解释流程，实现了对岩性精准解释，在后续提高地质预告准确率和地层界面卡准率方面应用效果较好。参考文献：1张建斌,谭忠健,李鸿儒,等.渤海油田潜山界面元素组合识别模式及判别方法J.录井工程,2020,31(3):28-34.2杨琳,张宇,刘达贵,等.四川盆地二叠系火成岩元素录井岩性识别方法J.天然气技术与经济，2020,14(5):28-33.3唐诚,王志战,陈明,等.基于X射线荧光元素录井的深层页岩气精准地质