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1中石化华北石油工程有限公司录井分公司2中国电子科技集团公司第二十二研究所
摘要：钻井新技术的应用，给岩性识别带来了很大的困难。X射线元素录井技术能够分析岩屑的元素含量，为岩性解释提供了定量化的数据，克服了岩性识别的难题。为了推动该技术的应用及推广，本文介绍了SYX-1元素录井仪的技术特点，操作流程。现场应用表明，该仪器性能稳定，可靠性好，能够为岩性识别和地层判断提供可靠的数据支持。
关键词：元素录井;岩性识别
1.引言
在石油勘探过程中，获取地层岩性资料是一项重要的工作，是评价油气储层信息和指导钻井工程的重要依据。随便钻井技术的发展进步，钻探目标逐步转向地质条件相对复杂的地区，岩性变化更加复杂，给现场岩性识别和地层判断带来了很大的困难。针对此问题，我国地质录井学者将X射线荧光（X-Ray Fluorescence，简称XRF）分析技术引入到地质录井行业中，建立了元素录井技术，为岩性识别技术难题和地质录井技术带来了新的突破[1]。中国电子科技集团公司第二十二研究所与中石化华北石油工程有限公司联合研制了SYX-1 元素录井仪，在国内多个油田区块取得了良好的应用效果。
2.元素录井技术理论基础
元素录井技术以能量色散X 射线荧光分析（EDXRF）技术和岩石地球化学理论为基础[2]。通过EDXRF分析技术获取岩石的元素组成及含量，结合岩石地球化学理论，根据岩屑的元素含量和组合特征进行岩性识别和地层评价。
3.SYX-1 元素录井仪简介
SYX-1 元素录井仪是特别针对地质录井行业设计的，采用了智能化、模块化设计思路，能够快速、准确地完成岩屑元素分析。该产品由主机、真空泵、壓片机、粉碎机、计算机其它附件组成。
SYX-1 元素录井仪采用了高性能SDD探测器，能量分辨率可达到125eV（@5.9keV），具有优异的能量线性和稳定性;主机内设计了样品旋转装置，在分析过程中，驱动样品进行匀速旋转，增加分析面积，从而消除颗粒误差和不均匀误差，一般的岩屑样品无需粉碎即可压片分析;分析软件集成了能谱滤波和背景扣除算法，有效降低了背景干扰，提高了分析结果的准确性。
4.SYX-1 元素录井仪操作
4.1 仪器安装
按照线缆连接图连接主机、真空泵、采集计算机（笔记本电脑）。在钻井现场作业时需将主机电源XS1连接至UPS（XS2不需要接UPS），防止井场电源不稳定损坏仪器。真空泵电源应始终处于开启状态。
4.2 样品制备
样品制备过程包括样品采集、粉碎、压片。
（1）样品采集
采样间距按照钻井设计对X射线荧光录井的要求执行，岩屑样品重量不小于10g，并具有代表性;样品采集后用强磁将岩屑里钻具磨损的铁屑吸净，并用振动筛过滤，剔除岩屑中的泥浆材料;岩屑样品尽量采用自然晾晒法干燥，若采用烘箱干燥时，烘箱温度应控制在85 ℃以下。
（2）粉碎
粉碎器具每次使用之前后都要清理干净，防止样品相互染。对于直径小于3mm的岩屑，可省略此步骤。
（3）压片
对岩样进行压片处理时，压力表在20～30Mpa左右，保证样品片的粘结度，防止在仪器内脱落;压片模具每次使用前需清理干净，防止样品相互污染;最终的压片应表面平整，无裂纹或破损。压片分析前应用气吹或毛刷清理，防止粉尘落入样品腔污染探头。
4.3 样品分析
（1）仪器预热
依次开启专用电源装置（UPS）、主机电源开关、计算机，按下主机前面板HV开关按钮。双击打开分析软件，主机预热30分钟后可进行样品分析。。
（2）新井初始化
点击工具栏-“井信息设置”菜单，弹出井信息设置对话框，根据实际井号、井深设置井信息。新井作业时点选“新建井号，在“井号”文本框中输入当前正在录取的井号（例如123井）、井深、采样间隔，然后点击按钮“应用”，则存盘路径会自动变更为“D：＼XRFdata＼123井”。非新井时勾选“选择井号”，在“井号”右侧的下拉菜单中选择对应的井号，然后输入井深及间隔。
（3）分析流程
主机预热完成后，打开样品腔，将待分析样品放入托盘，关闭样品腔并轻推腔门，点击启动分析，等腔门吸合后松开。
分析流程持续约2分钟，由软件自动控制，不需人为干预，在此期间可制备下一个样品。等分析结束后更换样品，确认井深无误后进行下一次分析。
4.4 资料导出
（1）.数据表导出
点击工具栏-“数据导出”选项，弹出历史数据导出对话框。选择需要导出数据的井号，然后设置单位输出格式，点选按钮“导出Excel”，在另存为对话框中选择导出文件路径并输入对应文件名。
（2）.谱图导出
点击工具栏上的谱图导出按钮，选择井号，设置起始、结束井深，然后点击应用。在另存为对话框中选择导出文件路径并输入对应文件名。
4.5 仪器标定
打开主程序目录下的Access数据库文件XRFdata.mdb，进入标定表，删除所有数据;关闭XRFdata.mdb文件。
打开分析软件，点击菜单栏的“标定模式”。
打开“井信息设置”对话框，选择新建井号，井号输入框建议输入“标定+日期”作为存盘路径，如“标定20170708”从标样盒中取出一个标样，例如GBW03105a，井深输入框内输入3105（标样编号后四位数字，不含字母）。
启动分析，分析完成后依次分析其它标样。
所有标准样分析完成后，在程序主界面中，点选“标定数据”菜单，点击“默认选点”按钮，程序将按照一组默认的标定选点方案绘制标定曲线。设置完成后点击“应用”。 4.6 日常校验
为了保证仪器的稳定性，每天分析样品前，应该对仪器进行重复性测试。测试方法如下。
标定完成后，进入“分析模式”，在“井信息设置”菜单下新建一个“测试”井号，任意取一个标准样（推荐使用GBW07111），井深设置为该标样编号7111，进行一次分析。此后，每天开机后预热30分钟，正式分析样品前先进行重复性测试。进入“井信息设置”，把井号设置为“测试”，井深设置为当前日期（如0516，表示5月16日）用标准样GBW07111进行一次分析，分析完成后点击主界面“打开谱图”，打开第一次分析的谱图D：＼XRFdata＼测试＼7111，对比两次分析结果，主要元素误差应不大于5%。
如果上一步測试的误差超过5%，连续进行10次测试，如果测试结果稳定，则重新进行标定。如果连续测试的误差依然较大，可能仪器存在故障，联系厂家进行检查维修。
上述测试没问题后，进入“井信息设置”，井号、井深设置为当前井号、井深，然后开始样品分析。
5.元素录井解释软件
元素录井仪获取了钻井岩屑的元素含量数据，为了将其用于指导钻井生产和油气勘探，还需对元素录井数据进行进一步的解释应用。为此开发了元素录井解释软件，可直接导入元素录井仪分析软件导出的数据。解释软件可实现泥质、砂质、白云质、灰质、盐、石膏成份的定量计算，并在此基础上实现了自然伽玛的拟合预测，现场应用表明与测井伽玛数据吻合较好。
6.结论
元素录井技术满足了地质录井定量化发展的需求，在特殊岩性识别、关键地层判别和地质导向等方面能够发挥重要的作用。SYX-1元素录井仪已经在大牛地气田、大港油田、塔里木油田、青海油田等区块进行了现场作业，为岩性、地层解释评价提供了可靠的数据。
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] 谢元军，邱田民，李琴，张晋元，周小勇，王晓阳，吴早平.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
作者简介：
陈文生，中石化华北石油工程有限公司录井分公司;工程师，1969年生，2001年毕业于河南师范大学计算机及应用专业，现在中石化华北石油工程有限公司录井分公司从事设备技术管理与应用工作。
摘要：钻井新技术的应用，给岩性识别带来了很大的困难。X射线元素录井技术能够分析岩屑的元素含量，为岩性解释提供了定量化的数据，克服了岩性识别的难题。为了推动该技术的应用及推广，本文介绍了SYX-1元素录井仪的技术特点，操作流程。现场应用表明，该仪器性能稳定，可靠性好，能够为岩性识别和地层判断提供可靠的数据支持。
关键词：元素录井;岩性识别
1.引言
在石油勘探过程中，获取地层岩性资料是一项重要的工作，是评价油气储层信息和指导钻井工程的重要依据。随便钻井技术的发展进步，钻探目标逐步转向地质条件相对复杂的地区，岩性变化更加复杂，给现场岩性识别和地层判断带来了很大的困难。针对此问题，我国地质录井学者将X射线荧光（X-Ray Fluorescence，简称XRF）分析技术引入到地质录井行业中，建立了元素录井技术，为岩性识别技术难题和地质录井技术带来了新的突破[1]。中国电子科技集团公司第二十二研究所与中石化华北石油工程有限公司联合研制了SYX-1 元素录井仪，在国内多个油田区块取得了良好的应用效果。
2.元素录井技术理论基础
元素录井技术以能量色散X 射线荧光分析（EDXRF）技术和岩石地球化学理论为基础[2]。通过EDXRF分析技术获取岩石的元素组成及含量，结合岩石地球化学理论，根据岩屑的元素含量和组合特征进行岩性识别和地层评价。
3.SYX-1 元素录井仪简介
SYX-1 元素录井仪是特别针对地质录井行业设计的，采用了智能化、模块化设计思路，能够快速、准确地完成岩屑元素分析。该产品由主机、真空泵、壓片机、粉碎机、计算机其它附件组成。
SYX-1 元素录井仪采用了高性能SDD探测器，能量分辨率可达到125eV（@5.9keV），具有优异的能量线性和稳定性;主机内设计了样品旋转装置，在分析过程中，驱动样品进行匀速旋转，增加分析面积，从而消除颗粒误差和不均匀误差，一般的岩屑样品无需粉碎即可压片分析;分析软件集成了能谱滤波和背景扣除算法，有效降低了背景干扰，提高了分析结果的准确性。
4.SYX-1 元素录井仪操作
4.1 仪器安装
按照线缆连接图连接主机、真空泵、采集计算机（笔记本电脑）。在钻井现场作业时需将主机电源XS1连接至UPS（XS2不需要接UPS），防止井场电源不稳定损坏仪器。真空泵电源应始终处于开启状态。
4.2 样品制备
样品制备过程包括样品采集、粉碎、压片。
（1）样品采集
采样间距按照钻井设计对X射线荧光录井的要求执行，岩屑样品重量不小于10g，并具有代表性;样品采集后用强磁将岩屑里钻具磨损的铁屑吸净，并用振动筛过滤，剔除岩屑中的泥浆材料;岩屑样品尽量采用自然晾晒法干燥，若采用烘箱干燥时，烘箱温度应控制在85 ℃以下。
（2）粉碎
粉碎器具每次使用之前后都要清理干净，防止样品相互染。对于直径小于3mm的岩屑，可省略此步骤。
（3）压片
对岩样进行压片处理时，压力表在20～30Mpa左右，保证样品片的粘结度，防止在仪器内脱落;压片模具每次使用前需清理干净，防止样品相互污染;最终的压片应表面平整，无裂纹或破损。压片分析前应用气吹或毛刷清理，防止粉尘落入样品腔污染探头。
4.3 样品分析
（1）仪器预热
依次开启专用电源装置（UPS）、主机电源开关、计算机，按下主机前面板HV开关按钮。双击打开分析软件，主机预热30分钟后可进行样品分析。。
（2）新井初始化
点击工具栏-“井信息设置”菜单，弹出井信息设置对话框，根据实际井号、井深设置井信息。新井作业时点选“新建井号，在“井号”文本框中输入当前正在录取的井号（例如123井）、井深、采样间隔，然后点击按钮“应用”，则存盘路径会自动变更为“D：＼XRFdata＼123井”。非新井时勾选“选择井号”，在“井号”右侧的下拉菜单中选择对应的井号，然后输入井深及间隔。
（3）分析流程
主机预热完成后，打开样品腔，将待分析样品放入托盘，关闭样品腔并轻推腔门，点击启动分析，等腔门吸合后松开。
分析流程持续约2分钟，由软件自动控制，不需人为干预，在此期间可制备下一个样品。等分析结束后更换样品，确认井深无误后进行下一次分析。
4.4 资料导出
（1）.数据表导出
点击工具栏-“数据导出”选项，弹出历史数据导出对话框。选择需要导出数据的井号，然后设置单位输出格式，点选按钮“导出Excel”，在另存为对话框中选择导出文件路径并输入对应文件名。
（2）.谱图导出
点击工具栏上的谱图导出按钮，选择井号，设置起始、结束井深，然后点击应用。在另存为对话框中选择导出文件路径并输入对应文件名。
4.5 仪器标定
打开主程序目录下的Access数据库文件XRFdata.mdb，进入标定表，删除所有数据;关闭XRFdata.mdb文件。
打开分析软件，点击菜单栏的“标定模式”。
打开“井信息设置”对话框，选择新建井号，井号输入框建议输入“标定+日期”作为存盘路径，如“标定20170708”从标样盒中取出一个标样，例如GBW03105a，井深输入框内输入3105（标样编号后四位数字，不含字母）。
启动分析，分析完成后依次分析其它标样。
所有标准样分析完成后，在程序主界面中，点选“标定数据”菜单，点击“默认选点”按钮，程序将按照一组默认的标定选点方案绘制标定曲线。设置完成后点击“应用”。 4.6 日常校验
为了保证仪器的稳定性，每天分析样品前，应该对仪器进行重复性测试。测试方法如下。
标定完成后，进入“分析模式”，在“井信息设置”菜单下新建一个“测试”井号，任意取一个标准样（推荐使用GBW07111），井深设置为该标样编号7111，进行一次分析。此后，每天开机后预热30分钟，正式分析样品前先进行重复性测试。进入“井信息设置”，把井号设置为“测试”，井深设置为当前日期（如0516，表示5月16日）用标准样GBW07111进行一次分析，分析完成后点击主界面“打开谱图”，打开第一次分析的谱图D：＼XRFdata＼测试＼7111，对比两次分析结果，主要元素误差应不大于5%。
如果上一步測试的误差超过5%，连续进行10次测试，如果测试结果稳定，则重新进行标定。如果连续测试的误差依然较大，可能仪器存在故障，联系厂家进行检查维修。
上述测试没问题后，进入“井信息设置”，井号、井深设置为当前井号、井深，然后开始样品分析。
5.元素录井解释软件
元素录井仪获取了钻井岩屑的元素含量数据，为了将其用于指导钻井生产和油气勘探，还需对元素录井数据进行进一步的解释应用。为此开发了元素录井解释软件，可直接导入元素录井仪分析软件导出的数据。解释软件可实现泥质、砂质、白云质、灰质、盐、石膏成份的定量计算，并在此基础上实现了自然伽玛的拟合预测，现场应用表明与测井伽玛数据吻合较好。
6.结论
元素录井技术满足了地质录井定量化发展的需求，在特殊岩性识别、关键地层判别和地质导向等方面能够发挥重要的作用。SYX-1元素录井仪已经在大牛地气田、大港油田、塔里木油田、青海油田等区块进行了现场作业，为岩性、地层解释评价提供了可靠的数据。
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] 谢元军，邱田民，李琴，张晋元，周小勇，王晓阳，吴早平.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
作者简介：
陈文生，中石化华北石油工程有限公司录井分公司;工程师，1969年生，2001年毕业于河南师范大学计算机及应用专业，现在中石化华北石油工程有限公司录井分公司从事设备技术管理与应用工作。