岩屑录井数字化的认识与误区

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变产 物 。但 各 核素 含量 变化 范 围较 大 。泥质 页岩 中 U 含量 最高 , 般为 ( . ~4 1 ×1 ~ , 色海相 页 一 32 . ) 0 黑 岩 中 U 含 量 可高达 1 0 0 。页 岩 中平 均 Th含 0 ×1 ~ 量约 为 1 ×1 一 , h U 值 为 3 O 4 1 1 0 T / . ~ . 。碳 酸盐 类 岩石 的 U 含量 、 Th含量 和 Th U值 均很 低 , 般 U / 一 含量 为 ( . ~ 2 2 ×1 ~ , h含量 为 (. ~2 4 × 11 . ) 0 T O 7 .) 1 , h U 值 为 0 3 . 。砂 岩 中 U 的含 量 与砂 O T / . ~2 8 岩 的成分 有关 , 变化 范 围较大 , 一般 为 ( . ~6 3 × 0 3 .) 1 一 。盐岩 、 膏 中放 射性 核素 含量 最低 , 含量不 0 石 U
种 新 技 术 , 析 了各 技 术 的特 点 , 出 了在 岩 屑 量 化 分 析 中容 易 出现 的 认 识 误 区 , 为这 3种 方 法 不 是 相 互 替 代 , 分 指 认 而 是 各 有 优 势 且 具 有 互 补 性 的 , 出 了岩 屑 量 化 描 述 的 组合 技 术 概 念 。 从 录 井 现 场 实 用 性 角度 分 析 了 3种 技 术 在 提 采 样 及 处 理 、 析 环 境 、 析 周 期 、 据 处 理 、 应 环 境 的 差 异 , 过 实 时 性 、 捷 性 对 比分 析 认 为 , 射 线 荧 光 法 更 分 分 数 适 通 快 X 具 优 势 , 适 合 于 野 外 作 业 环 境 。根 据 录 井 市 场 地 域 性 的 不 同 需 求 , 用 上 述 不 同 的 技 术 组 合 , 现 勘 探 、 发 中 更 选 实 开
然后 进 入检 测器 , 经放 大 并转换 为 电信 号 , 经计算 机 处理 为 数字 信 息 。测 量 过 程 中 , 品 台所 载 的样 品 样
按 照一 定 的 步 径 和 速 度 转 过 一 定 的 角 度 e 掠 射 ( 角 ) 检测 器伴 随着转 过 衍 射 角 2 , 种 驱 动方 式 称 , 这 为 一2 方 式 。 与 X射 线荧 光法 一 样 , X射 线 衍 射 法 因受 到 X 射线 与 物质 相互 作 用 的性 质影 响 , 可 能存 在 对 衍 也 射分 析 的认识 误 区 。首先 , 由于 X射 线 在 岩矿 晶体 中的衍 射 , 质 上是 大 量 原 子 散 射 波互 相 干涉 的结 实 果, 所利 用 的正是 X射线 与 物 质作 用 时 产 生 的 弹性 散射 中的相 干 散射 信 息 。而 实 际上 除相 干 散 射 外 , 还有 非 弹性 散射 , 即所 谓 背底 散射 , 这对 于衍 射分 析 会产 生 负面 影 响 , 尤其 是 在多种 岩 矿 晶体 的衍射 中 ,
使 在荧光 分 析 中不能 简单 地 寻求元 素 百分 含量 或 浓 度 的解 释 , 须采 用 内标 法 、 强 法 、 线 校 正等 方 必 增 谱 法 校正 脉 冲计数 数 据 。其 次 , 积 岩 岩 相 的元 素 分 沉 异 可能 导致 同一 地层 或 同一岩 性 在元 素含 量上 存 在 差 异 。因此 , 须采 用多 元统 计 的方法 , 数据 解 释 必 在

8 ・
录 井 工 程
21 年 6 02 月

研 究 与探 讨 ・
岩 屑录 井 数 字 化 的 认 识 与 误 区
朱 根 庆
( 庆 奥 能 瑞 科 石 油技 术 有 限 责 任 公 司) 重
朱 根庆 . 屑 录 井数 字 化 的 认 识 与 误 区.录 井 工 程 , 0 2 2 ( ) 8 1 。 5 岩 2 1 , 3 2 :- 0 4 摘 要 从 原 理 和 方 法 上 比 较 了近 年 来 在 岩 屑 录 井 定 量 化 方 面 出现 的 X 射 线 荧 光 法 、 射 线 衍 射 法 和 能谱 法 3 X
超过 0 1 0 , h含 量低 于 1 O , / . ×1 ~ T ×1 ~ Th u值 为
1 。此外 , 射性 同位 素钾 4 ( K) 是 泥质 岩 ~5 放 0 也 类 的主要 放 射 性 核 素 源 , 含 量 在 ( . ~ 3 1 × 其 27 .) 1 范 围内 。因此 , 是 自然 能谱 测 井 地 质分 层 0 这 的主 要依 据[ 。 7 ] 地层水 中含放射 性 核素非 常少 , 常含有 铀 、 通 镭
放射 出波 长 与原入 射 线相 同 的次 生 x 射线 , 个 过 这
程 就 是 相 干 散 射 的 过 程 。 因 为 原 子 核 质 量 比 电 子 质
量 大很 多 , 以可 假设 电子都集 中在原 子 的 中心 , 所 则
l 数字 化方法与原理
1 1 X 射 线 荧 光 法 ( RF . X )
相 干散射 可 以看 成是 以原 子 为辐 射源 。按 周期 排列
的原子所 产 生 的次生 X 射 线存 在 恒 定 的 相位 关 系 , 所 以它们 之 间会 发 生 叠 加 , 涉 加 强 就 会 在某 些 方 干
由于 X射 线 与物质 相 互 作 用 十 分 复杂 , 导致 在
向上 出现衍 射线 。若 用 衍 射仪 法 探 测 衍 射 线 , 则所 得 到 的衍 射 花样 为 一 系 列 衍 射 峰 , 体 结 晶 程 度越 晶
1 2 X射 线衍 射 法 ( . XRD)
量 描述 和识 别 的 目的 。 从 谱 学 与 岩石 学 基 础 理论 角度 分 析 , 确 地 认 正 识 上述 3种 技术 方 法优 势 、 色 以及 局 限性 , 特 有效 地 消 除沉 积 岩沉 积过 程 的成分 分异 对分 析 结果 的干 扰 等 问题 , 利 于更好 地应 用 上述 技术 。同时 , 有 对岩 屑 数 字描 述 的应 用 中存 在 的技 术 风 险 , 该 给 以充 分 应 的评估 , 以便在 实 践 中深 化认 识 , 断 完 善 , 之 成 不 使 为 岩 屑 录井成 熟 的实用 技术 。
上 回归 、 演 。 反
法具 有代 表性 。这 3种方 法 都试 图通 过仪 器分 析 手
段将 岩 屑 的成分 、 构及 岩相 转化 为数 据 , 结 以期 达 到
对 沉 积 岩 ( 然 也 包 括 火 成 岩 和 变 质 岩 ) 屑 进 行 定 当 岩
基 于 X射 线 荧 光 法 的 元 素 录 井[ 已在 《 井 1 录 工 程 》 刊 上 系统介 绍 , 期 其原 理不 再 复述 。
组 成 岩石 矿物 的 晶体是 由质 点 ( 原子 、 子或 分 离 子 ) 周期 性排 列 构 成 的 固体 物 质 。 因原 子 面 间 距 按
与入射 X射线 波长 的数 量 级 相 当 , 可 视 为衍 射 光 故
栅 。当 晶体被 X 射线 照射 时 , 原 子 中的 电子 受 激 各 而 同步振 动 , 振动 着 的 电 子作 为新 的辐 射 源 向 四周
分析 法 中 , 般 都用 粉 晶法 得 出的衍 射 谱 图或 衍 射 一
数据 作 为对 比和 鉴 定 的依 据 。其 检测 原 理是 : 射 X 线 经梭 拉狭 缝 、 发散狭 缝 后照 射到 样 品表面 , 衍射 线 经散 射 狭缝 、 拉 狭缝 、 收 狭缝 到达 石 墨 单 色 器 , 梭 接
自然 界 中天然 放射 性核 素有数 十种 , 众所 周知 ,
反 映 了晶体 结 构 的规 律 性 。但 是 , 射 必须 满 足 适 衍
当的几 何条 件才 能 产 生 , 个 条 件 即是 著名 的布 拉 这
格方 程 E 。
沉积 岩 中放射 性 核素 主 要 为铀 ( 、 ( h 及其 衰 U) 钍 T )
0 引 言
近年 来 , 围绕 传统 岩 屑描 述 的数字 化 问题 , 包括
录井 仪器 生产 厂 商在 内的业 内人 士提 出 了多种 解决 方 案 , 中 除岩 屑数 字成像 和 图像 的数 字 解 析外 , 其 X 射 线荧 光 、 X射 线衍 射 和岩 屑 能谱 这 3种 录 井方
在 岩屑 录井 中 , 采 用 的是 粉 晶 X 射 线衍 射 原 所 理 。在 岩屑 粉末 中 , 矿物 晶体 已研 磨成 无数 粉 晶 , 而 粉 晶含 有无 数 的小 晶 粒 , 晶粒 中总有 一些 面 网与 各 入射 线 的交 角满 足 衍 射 条 件 , 以粉 晶 法是 利 用 多 所 晶样 品 中各 晶粒 在空 间 的无规 则 取 向来 满 足布 拉格 方程 而 产生 衍 射 。只 要是 同一 种 晶体 , 它们 所 产 生 的衍 射 花样 在 本 质 上 都 应 该 相 同 。在 X 射 线 物 相
岩 屑 录井 应用 时 , 可能 存在 一些 认识 误 区 。首先 , 荧 光产 额 、 歇 电子 、 线 干扰 和 基 体 效 应 等 因素 , 俄 谱 致
高, 衍射 峰越 明 显 。而 当 X 射 线 照 射 非 晶体 时 , 由
朱 根 庆 教 授 级 高 级 工 程 师 ,9 1 生 ,9 7 毕 业 于成 都 地 质 学 院石 油 地 质 专 业 , 期 从 事 地 质 录 井 、 录 井 仪 器 和 相 关 软 件 的 开 发 工 l4 年 16 年 长 测
对 沉 积 岩 岩 屑进 行定 量 描 述 和 识 别 的 目的 。 关 键 词 岩 屑定 量 描 述 X 射 线 荧 光 法 X 射 线衍 射 法 7能 谱 法 布 拉 格 方程 衍 射 角 元 素 放 射 性核 素 中 图 分 类 号 : 3 . TE 1 2 9 文献标识码 : A
作 。 通 信 地 址 :0 10重 庆 市 渝 北 区空 港 长 空 路 1 2号 4楼 。 电话 :0 3 6 17 1 。E malc dz q@ vp tm.o 4 12 8 (2 )7 8 7 1 — i:d  ̄ j i.o cr g n
第 2 卷 3
第 2期
朱 根 庆 : 屑 录井 数 字 化 的认 识 与 误 区 岩
和氡 , 很少 含钍 和钾 。而 氡 ( 气 ) 射 由于易 溶 于水 , 在 岩石 破碎 程度 较高 或裂缝 发育 的地 层 中往 往 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ现高 含氡 的地层 水 。
实验证 明 , 很多 有机 质具有 在稀 溶液 中沉 淀 、 富 集 铀 的能 力 。有机 质 与 铀 结合 机 理 是 很 复杂 的 , 其 中包 括 吸附作 用 、 子交 换作 用 , 互作用 的结 果形 离 相 成铀 有机 化合 物 。此 外 , 的沉 淀也 可 以是 有机 质 铀 和有 关 的气 体 还原 物 质 作 用 的结 果 , 机 质 和铀 之 有 间 的氧化 还原 作 用 具 有 重要 意义 _ 。因此 , 8 ] 岩屑 的 丫能谱 分析 不 仅 对 泥 质 岩 类 的识 别 有 重 要 作 用 , 更 对 地 层含 油气 性质 的分 析有着 特殊 的指 导意义 。 ∞U 系 2T 。 3 h系 中 每 个 核 素 发 射 7射 线 的能 2 量和 强度各 不 相 同 , 些 核 素 还 发 射 多 种 能 量 的 7 有 射线 , 因而 射 线 的能量 分 布 是 复杂 的。 K 是发 射 。 单 能 伽马射 线 的核 素 , 发射 的唯 一 7射 线 能量 是 它 1 4 V。通过 N I T1 晶体 和相 关 的探 测器 可 . 6Me a( )
・ ・ 9
于非 晶体结 构为 长程 无序 、 程有 序 , 存 在 明显 的 短 不
陷 , 何况 衍射 分析 还有 众多 的影 响 因素 ] 更 。
1 3 y能 谱 法 .
衍射 光 栅 , 不 产生 清晰 明显 的衍 射线 条 。 因此 , 故 衍
射 现象 与 晶体 的有 序 结 构 有关 , 即衍 射 花样 规 律 性
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