摘要：济阳坳陷青西地区Y123块在油气勘探过程中，由于钻井工艺的改进，导致录井过程中岩屑细小，且馆陶组和沙三段角度不整合界面上下岩性组合特征相似，常规录井、测井手段划分馆陶组和沙三段不整合界面存在技术难题。而X射线荧光元素录井技术，利用硅、铁、钙、磷、硫、锰铁比等元素或元素组合的含量变化趋势能够指示沉积环境的变化，确定同类岩石在不同层位中的X射线响应特征，为层位划分和对比提供依据。利用元素录井曲线特征在Y123块4口井馆陶组与沙三段界面划分中的应用结果表明，该方法能有效地解决油气勘探目前面临的难题。
关键词：青西；元素录井；沉积环境；不整合面；地层划分
0 引 言
Y123块位于济阳坳陷东营凹陷坨-胜-永断裂构造带东端。该区处于东营凹陷东部边缘地带，南邻东营中央断裂背斜带，东为青坨子凸起，接受来自东边的物源，T1不整合面下覆地层由新到老向东依次剥蚀，其中沙三段下部发育的一套厚达200m砂体是主要的储集层，该套储层向北、向西尖灭，向东受青坨子凸起影响抬升遭受剥蚀，与馆陶组不整合接触，油藏类型主要以地层不整合油气藏为主（图1）。由于钻井工艺的改进，特别是PDC钻头、涡轮钻具组合等工艺的推广应用，造成录井过程中岩屑细小，砂砾岩岩屑均呈散砂状，结构、构造、粒度均被破坏，导致岩屑录井等常规地质录井手段难以有效区分馆陶组和沙三段地层，影响了青西地区油气的勘探开发进程。为解决界面划分的录井难题，本文尝试借助X射线荧光元素录井技术开展随钻快速划分地层的应用研究，并取得了应用成果。
在实际应用中，一般分析Si、Fe、S、P、Cl、K、Ca、Mg、Mn、Ti、Ba和Al共12种元素，通过X射线脉冲数来记录元素产生的荧光能量和强度，数值单位为“脉冲/s”（本文中涉及到的元素含量均采用该单位）。该单位不能定量地描述元素真实含量值，但能定性地指示元素含量的高低，可作为地层岩性识别的基础数据。胜利地质录井公司应用的仪器型号为EDX3600B型X射线荧光光谱仪。
2 元素录井进行地层划分的依据
2.1 元素录井进行地层划分的理论依据
地层分层与沉积环境的变化息息相关，在不同沉积环境下，元素的迁移、聚集形成了不同的岩石。从岩石地球化学组成的角度分析，通常将O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti这9种元素划分为主量元素，其含量占地壳的99%左右，其余元素称为微量元素。主量元素中的Si、Al、Ca、Mg、K属于造岩元素，广泛分布在岩石中，且不同岩性之间，元素含量的变化非常大，如砂岩中Si的含量普遍高于泥岩，而碳酸盐岩中Ca、Mg的含量高于碎屑岩。微量元素中Mn、S、P、Cl元素是生物的必须元素，因此微量元素的含量与沉积环境中生物存在状况有着密切关系，如水体深度、生物数量与活跃程度等，直接影响了岩石中该类元素的含量[2]。由于各种元素的活跃程度与迁移能力不一样，沉积环境的变化能导致岩石中各种元素的分异与富集，而相似的沉积环境下，性质相近的元素迁移与重新组合的特征较为相似。根据前人的研究成果，Cl、S、Ca、Mg、K、P等元素随着外界环境的变化，非常容易迁移与富集，而Al、Fe、Si等元素非常稳定，因此陆相环境下形成的岩石中，同类岩石的Fe、Si等元素的含量相对比较稳定，Cl、Ca、Mg等元素易迁移，由于受到外界环境的影响，同类岩石中含量的变化也会非常大。锰铁比值（Mn/Fe）是广泛应用的地球化学示踪剂，水体越深，锰铁比值越低。同时，沉积物中元素的含量随着沉积物粒度的不同而呈现有规律的变化，如Si元素随着粒度变细而含量降低，Fe元素含量会逐渐增加等。因此，从理论上能够通过元素的不同及含量的变化，区分沉积环境，进而划分地层。
2.2 沙三段与馆陶组沉积特征分析
青西地区不整合界面上为馆陶组，下为沙三段下部，地层主要为陆源碎屑岩。近年来研究的成果表明，本区馆陶组为河流相沉积体系，泥质、砂砾岩类中钙质、灰质含量低；沙三段处于滨浅湖-半深湖环境，“槽谷”砂体为三角洲前缘亚相沉积环境[3]，钙质、灰质含量会增高（表1）。
2.3 曲线特征法进行地层划分
元素含量曲线可最直观反映岩性变化，进而反映地层的变化，当沉积环境发生重大变化时，势必造成地层岩石的元素组合特征发生极大变化。因此，可以通过元素的曲线组合变化特征进行地层判别、划分[4]。
3 应用效果
Y123区块第一口探井Y123井完井后，现场录井根据岩性组合和测井曲线特征难以准确划分沙三段与馆陶组界面，根据采油厂要求岩屑混合样进行X射线元素录井，解决了层位划分问题，并在后续YP124、Y123-平1、Y123-平2井推广应用，取得良好的效果。
3.1 Y123井界面划分实例
Y123井对井段1230~1330m取岩屑混合样进行X射线荧光元素录井，从图3的元素曲线特征可以看出，自井深1285m，多个元素曲线特征变化明显，Ca、Fe、Al等元素含量明显增加，Si、K元素含量明显降低，说明井深1285m上下沉积环境、物源区岩性等方面发生了变化，因此馆陶组与沙三段的界面按元素录井特征应划分在井深1285m。
3.2 YP124井界面划分实例
YP124井对井段1150~1750m取岩屑混合样进行X射线荧光元素录井，从图4的曲线特征可以看出，自井深1382m大多元素的含量都发生了突变，其中Si、K元素含量明显降低。Ca、Fe、Mn等元素的含量明显增加，按元素录井特征将馆陶组与沙三段的界面划分在井深1382m。
根据YP124井与Y123井X射线元素录井曲线特征，在界面上下主量元素的含量变化特征基本一致。
4 结束语
X射线荧光元素录井技术在青西地区多口井的现场应用证实，不同元素含量的变化能反映水体深度与生物活跃程度，指示沉积环境，进而有效地划分馆陶组与沙三段不整合界面，解决了目前面临的录井难题。同时，由于影响元素含量变化的因素很多，特别是主量元素的含量变化对微量元素的影响关系还有待深入研究，根据元素含量特征进行地层划分方法还有待进一步完善。
参考文献：
[1] 李一超，李春山，刘德伦.X射线荧光岩屑录井技术[J].录井工程，2008，19（1）：1-9.
[2] 唐诚，彭军，陈清贵，等.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.
[3] 闫志强.东营凹陷永安镇油田沙三段“槽谷”砂体发育规律研究[J].天然气地球科学，2010，21（6）：968-973.
[4] 谢元军，邱田民，李琴，等.X射线荧光元素录井技术应用方法研究[J].录井工程，2011，22（3）：22-28.
论文作者:王善娟,燕建学
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：元素论文; 馆陶论文; 含量论文; 地层论文; 射线论文; 岩屑论文; 特征论文; 《基层建设》2017年第21期论文;