基于X射线荧光元素录井技术的盐底卡取方法

摘要

本发明公开了一种基于X射线荧光元素录井技术的盐底卡取方法，包括以下步骤：步骤1：利用主量元素进行岩性定名；步骤2：通过微量元素确定元素标志层；步骤3：对标志层上、下的泥岩进行数据分析；步骤4：通过图版进行判别；该方法主要用于塔里木盆地库车坳陷古近系库姆格列木群的膏盐岩底部界面的卡取，降低膏盐岩层钻进的风险，保证钻井安全钻开油气层，实现地质目的具有举足轻重的作用，属于石油勘探的地质研究领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种录井技术的卡层方法，具体涉及一种基于X射线荧光元素 录井技术的盐底卡取方法。

背景技术

目前，在塔里木盆地库车坳陷的大北-克深区块发育着巨厚的膏盐岩地层， 该套膏盐岩地层属于封闭性特别强的区域盖层，具有厚度大、分布广、岩性致 密、突破压力高、地层压力高的特点，将下部超高压气藏牢牢地封住。它与下 覆地层(目的层)存在着相差巨大的压力系统，这给钻井工程带来的非常大的 施工风险。目前，针对库车坳陷山前井膏盐岩地层钻井，主要采用饱和盐水钻 井液或是油基钻井液钻进，并用技术套管封住膏盐岩层。如果未钻穿盐层，提 前下入套管，造成目的层小井眼钻进，难以达到钻探目的；而在钻穿膏盐岩层 后，又极易发生井漏和卡钻事故，因此卡准盐底界面成为确保钻井正常施工的 关键。

在膏盐岩地层底部没有统一的标志层,随钻地层对比非常难,常规的方法是 利用综合录井技术获取的各项工程参数，如钻时、扭矩、钻压等资料，结合区 域地层分析、邻井对比、地层岩屑来进行膏盐岩地层界面卡取。但随着钻井工 艺的发展，如PDC钻头的应用，钻时快慢的差异变得不明显；由井底返出的岩 屑也十分细碎，使得岩屑录井对岩性难以识别；也不利于地层对比，因此卡取 盐底界面仍然很困难

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种基于X 射线荧光元素录井技术的盐底卡取方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种现场操作性较强,能够提高 盐底卡层成功率，保障膏盐岩地层安全快速钻进的基于X射线荧光元素录井技 术的盐底卡取方法。

本发明提出的一种基于X射线荧光元素录井技术的盐底卡取方法，其特征 在于：包括以下步骤：

步骤1：通过X射线荧光元素录井技术对泥岩中的化学元素进行分析，得 到泥岩中元素的含量，利用主量元素进行岩性定名；

步骤2：通过微量元素确定元素标志层；

步骤3：对标志层上、下的泥岩进行数据分析，将标志层上部的泥岩定义为 盐间泥岩，利用数据统计盐间泥岩各元素的平均含量，当标志层下部出现泥岩， 且Mg含量升高，达到盐间泥岩Mg的含量1.5-2倍时，同时确定Cl元素的含量 是否低于2％以下，如果符合，则判断是符合盐底泥岩的特征；

步骤4：通过图版进行判别，将元素数据落入三角图版和交汇图版中，通过 落点的区域来判断是否为盐底泥岩。

作为本发明的进一步改进，步骤1中所述化学元素分析为利用X射线元素 录井技术分析泥岩中Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ba、Ti、Mn、Fe、 V、Ni、Sr、Zr这17种元素的含量。

作为本发明的进一步改进，步骤1中所述岩性定名是利用Si元素在砂岩中 富集；A1、Fe等元素在泥岩中富集；Ca元素在灰岩中富集；Mg、Ca在白云岩 中富集；Ca、S元素在石膏岩中富集；Na、Cl元素在盐岩中富集这一规律进行 区分定义的。

作为本发明的进一步改进，通过化学元素分析和岩性区分的结果建立岩性 剖面图。

作为本发明的进一步改进，步骤2中所述微量元素为Sr，所述元素标志层 为Sr含量大于5000ppm的泥岩层。

作为本发明的进一步改进，步骤3中所述三角图版为选取Mg、K、Ti三个 元素的数据通过归一化处理获取的数据再落入到图版中；所述交汇图版为选取 K、Cl、Mg、Al四个元素的数据，通过计算K/Cl和Mg/Al的比值，并落入到 交汇图版中。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：本发明利用X射线元素录井技 术分析出泥岩中各元素含量，进行岩性识别和盐底卡层，使现场操作性更强， 同时提高了盐底卡层的成功率，保障本区域的膏盐岩地层安全快速钻进。本发 明主要用于塔里木盆地库车坳陷古近系库姆格列木群的膏盐岩底部界面的卡 取，降低膏盐岩层钻进的风险，保证钻井安全钻开油气层，实现地质目的具有 举足轻重的作用，属于石油勘探的地质研究领域。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术 手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附 图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明中的三角图版；

图2为本发明中的交汇图版；

图3为本发明实施例中克深XX井的岩性剖面图；

图4为本发明实施例中克深XX井标志层上、下的泥岩落入三角图版的示 意图；

图5为本发明实施例中克深XX井标志层上、下的泥岩落入交汇图版的示 意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以 下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例：一种基于X射线荧光元素录井技术的盐底卡取方法，包括以下步 骤：

步骤1：通过X射线荧光元素录井技术对泥岩中的化学元素进行分析，利 用X射线元素录井技术分析泥岩中Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ba、 Ti、Mn、Fe、V、Ni、Sr、Zr这17种元素的含量，从而得到泥岩中各元素的含 量，利用主量元素进行岩性定名；X射线荧光元素录井技术是通过元素地球化 学成分分析进行岩性识别。砂岩的主要成分是SiO2，因此Si元素在砂岩中富集； A1、Fe等元素的含量在富含粘土矿物的泥岩中很高。纯石灰岩的化学成分为 CaCO3，Ca元素在灰岩中富集；纯白云岩(白云石)的化学成分为MgCa(CO3)2， Mg、Ca在白云岩中富集；石膏岩的主要化学成分为CaSO4,石膏岩中富集Ca、 S元素；盐岩的主要化学成分为NaCl，盐岩中富集Na、Cl元素。利用这种富集 规律，通过数据计算，可以准确的区分岩性并建立岩性剖面图。

步骤2：通过微量元素确定元素标志层；对克深区块多口井分析发现Sr含 量会出现一个异常高值段(Sr含量大于5000ppm)，而这段异常高值的出现预示 着此段为最后一套膏盐岩层，即接近盐底。Sr含量的异常高值是海侵的一个重 要特征。库车盆地古近纪早期发生过一次较明显的海侵，气候持续的干燥炎热， Sr通过生物化学作用沉淀下来。Sr对沉积环境具有重要的指示意义，我们利用 Sr含量的异常高值段作为标志层，在地层对比中也起着至关重要的作用。

步骤3：对标志层上、下的泥岩进行数据分析，将标志层上部的泥岩定义为 盐间泥岩，利用数据统计盐间泥岩各元素的平均含量，当标志层下部出现泥岩， 且Mg含量升高，达到盐间泥岩Mg的含量1.5-2倍时，同时确定Cl元素的含量 是否低于2％以下，如果符合，则判断是符合盐底泥岩的特征；

步骤4：通过图版进行判别，将元素数据落入三角图版和交汇图版中，通过 落点的区域来判断是否为盐底泥岩。三角图版为选取Mg、K、Ti三个元素的数 据通过归一化处理获取的数据再落入到图版中(图1)；所述交汇图版为选取K、 Cl、Mg、Al四个元素的数据，通过计算K/Cl和Mg/Al的比值，并落入到交汇 图版中(图2)。

下面以克深XX井为例，予以进一步说明，主要包括如下步骤：

第一步：利用主量元素进行岩性定名

本井从井深5600m开始进行元素录井。通过X射线荧光元素录井技术，利 用Si元素在砂岩中富集；A1、Fe等元素在泥岩中富集；Ca元素在灰岩中富集； Mg、Ca在白云岩中富集；Ca、S元素在石膏岩中富集；Na、Cl元素在盐岩 中富集这一规律，可以准确的区分岩性并建立岩性剖面图(图3)。

第二步：通过微量元素确定元素标志层

当钻进到井深6347m时Sr含量为14067ppm(图3)，Sr异常高值是一个元 素标志层，预示着接近盐底。

第三步：对标志层上、下的泥岩进行数据分析

(1)钻进至井深6405-6416m时，出现慢钻时，岩屑见少量褐色泥岩，常 规录井判断依据进入盐底泥岩，建议进行中完作业。元素录井分析井深6405m 中的Mg含量为2.31％，Cl含量为9.75％，该段泥岩的Mg平均含量为2.15％， Cl平均含量为6.94％，而元素标志层上部的盐间泥岩Mg平均含量为2.08％，Cl 含量为3.91％(表1)，6405-6416不符合盐底泥岩特征。元素录井建议继续钻进。 当钻进至井深6421m，岩屑中Cl含量上升至15.13％，6421-6435m的Cl含量为 8.86-15.85％，钻遇盐岩(图3中线1下部)。元素录井判断准确。

(2)钻进至井深6436-6445m时在次出现慢钻时，见少量褐色泥岩。元素 分析井深6436m中的Mg含量上升至3.79％，Cl含量为下降至0.55％，岩性为 泥岩；该段泥岩的Mg平均含量为3.91％，Cl平均含量为0.36％，Mg平均含量 达到盐间泥岩的2倍，Cl含量低于2％；符合盐底泥岩特征。元素录井认为本井 在井深6436m进入盐底泥岩(图3中线2处)。

Mg、Cl元素含量数据表

表1

第四步：通过图版进行判别

图版验证：6138-6212m段中的泥岩(a)落入三角图版和交汇图版中的盐间 泥岩区域，6405-6416m(b)落入三角图版和交汇图版中的盐间泥岩区域， 6436-6445m(c)落入三角图版和交汇图版中的盐底泥岩区域(图4、图5)。

第五步：提供现场建议

综合以上结论认为本井在井深6436m进入盐底泥岩，建议进行中完作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还 可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围，其中 的元素种类可以增加，图版也有所变化，因而，利用X射线荧光元素录井技术， 并且与本发明步骤相同和类似的盐底卡层方法(包括图版)，都属于本发明保护 的范围。