岩屑录井资料曲线识别岩性方法的改进

吕鹏佶，柳成志，赵国光

（1. 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318； 2. 辽河油田欢喜岭采油厂，辽宁 盘锦 124114）

X射线荧光（XRF）录井技术的推广，使岩屑录井走向了定向录井的发展道路，定量化的XRF录井技术为录井技术的精细研究和深化应用带来了广阔的发展前景[1-6]。其中，利用曲线法对XRF录井资料进行岩性识别在地质工作中是及其习惯的做法，具有方便快捷的特点，研究主要采用曲线元素特征分析法和曲线交汇法。然而，目前的曲线法在实际应用上还存在很多不便，没有达到理想的效果。因此，对这种方法进行必要的改进，针对碎屑岩岩性识别具有十分重要的意义。

1 改进前采用的曲线法

1.1 曲线元素特征分析法

X射线元素分析的样品来源主要是钻井岩屑和少量钻井岩心[1]。所采集的数据是由岩屑中被原级X射线激发的X射线荧光在Si-pin检测器中记录的脉冲数（单位是冲/s），可以确定岩屑中各化学元素的含量[5]。

本方法主要利用化学元素的含量与岩性之间存在一定相关性，针对同一口井的不同深度，由于岩性的变化，元素的含量亦相应发生变化。从表1中可以发现，多种元素含量均与岩性相关。其中，Si、In等元素含量随着砂质含量升高，泥质含量降低而升高；Fe、Ti、Ba、Al等元素含量随砂质含量升高，泥质含量降低而降低（见表1）。

1.2 曲线交汇法

曲线交汇法建立在曲线元素特征分析法之上，例如据文献[1，5]所述，Si元素代表着砂质含量，Fe元素代表着泥质的含量，故此选取最能代表砂质含量的元素Si与最能代表泥质含量的元素Fe的曲线进行交汇，即可直观地反映研究区域的岩性变化特征。

1.3 元素比值法

随着沉积环境的变化，虽然每种元素含量的变化趋势没有改变，但不同元素的变化幅度会渐渐变化[1]。由于不同元素含量比值的结果依然可以通过曲线来反映，所以元素比值法亦可以看成是曲线法的一个分支。

表1 芳深11井不同岩性部分元素含量变化统计结果Table 1 The statistical results of different lithologic element content change of well Fangshen 11冲/s

1.4 存在不足

第一、在曲线法识别岩性中，部分元素可以呈现出一定规律，但其与岩性的相关性仍然不能严格界定，目前还不是很理想；

第二、曲线交汇法形象直观，但在实际操作上元素含量的阈值难以确定的问题。往往工作中需要人工地干预，这极大地影响了岩性识别的效果。而元素比值法较前者而言，曲线的幅度虽然变大，然而它也存在着过度依赖某一种元素含量的改变，进而不能准确划分岩性的弊端。

2 曲线法识别岩性的改进

2.1 引入新变量

利用曲线交汇进行岩性识别的实质即数据作差，差值大于零和小于零分别代表砂岩和泥岩两种不同的岩性。然而前面已经讲过，元素的含量与岩性之间的确存在着一定规律，但某一种元素出现的这种规律还很难达到很高的符合率。针对这一问题，我们不妨在已经确定两种元素A、B的基础上，再优选出一种与岩性密切相关的元素C，即引入一个新变量。这样就解决了过度依赖单一元素的问题，对曲线形态及幅度变化形成有效控制，使结果趋于合理。

2.2 建立新模型

元素A、B、C的含量与岩性之间存在着不同的相关性。假设随岩性变化，元素A、B记录的脉冲数代表砂质含量，元素C记录的脉冲数代表泥质含量。借鉴元素比值法的思想，分别求出A/C和C/B的数值。此时，A/C即可以替代A或B元素，代表砂质含量；C/B即可以替代C元素，用来代表泥质含量。最后再将A/C和C/B的数值交汇，与原来得到的结果相比较。

2.3 数据标准化处理

原有的曲线交汇法对元素含量阈值的确定存在不足，为了减小这一误差，本次研究中采用Min-max标准化方法对样品数据进行线性变换，所处理后的数据各指标值都处在同一个数量级上。标准化公式如下：

新数据=（原数据﹣极小值）/（极大值-极小值）

3 应用实例

笔者选用松辽盆地芳深 11井资料为例，应用上述改进前和改进后方法开展岩性识别，以便阐述改进后的曲线法较改进之前更为合理。

根据实际情况，研究发现本地区最能代表泥质含量的元素是铁，最能代表砂质含量的是元素硅。此外，锶元素虽然含量很低，但它与岩性之间也存在着密切的相关性。故此笔者选用元素锶的X射线荧光录井数据作为新的变量，引入到曲线中去。元素选定之后，即可确定出这三种元素的最大值和最小值（见表2），从而对数据进行标准化处理（过程如2.1所述），处理结果见表3。利用处理后的数据建立新模型，即选用Si/Fe数据代表砂质含量，Fe/Sr数据代表泥质含量，进行曲线交汇，观察结果。

如图1所示，经过数据处理后的曲线与碎屑岩岩性具有很高的符合率，误差基本上仅出现在薄层砂体或薄层泥质沉积处，这种误差可能也反映出在水体变化过程中砂泥混杂的局面，是沉积旋回内部渐变的正常结果；也有可能是岩屑取样是人为因素造成的。此外，Si/Fe和Fe/Sr两条曲线的差值也可以体现出泥质含量的变化趋势。

表2 三种元素的最大值与最小值统计结果Table 2 The maximum value of three kinds of elements of the statistical results and minimum value冲/s

表3 元素数据处理结果对比Table 3 Comparison of element data processing results冲/s

4 结 论

（1）利用岩屑录井资料，通过对曲线法识别 岩性方法的改进，碎屑岩岩性的识别更加直观可靠，同时也提高了识别的精确程度。

（2）识别过程中出现的误差一方面是受沉积旋回内部砂泥岩过渡的影响，另一方面也可能是操作过程中人为因素造成的，需要进行更深一步的探讨。

图1 芳深11井录井元素分析图Fig.1 Analysis diagram of Fangshen 11 well logging elements

［1］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.

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