X射线荧光元素录井技术及展望

X射线元素录井技术应用研究作者：孙瑞来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第07期摘要：X射线荧光元素录井技术使得在复杂的钻井新工艺条件下的岩性识别增添了新的手段，也为地质录井向定量化发展提供了新途径。

本文从技术原理、流程、应用方面就X射线元素录井技术进行了研究。

关键词：X射线元素录井技术；应用研究近年来为满足复杂油气藏勘探开发的需要，石油钻井技术迎来了飞速发展。

在各种钻井新技术、新工艺的应用情况下，传统录井技术各方面都得以延伸与发展，但唯独在钻井地质中举足轻重的岩屑录井技术没获得重大突破，一直以来以来还停留在以往通过人的肉眼直接观察或借助光学仪器观察、个人主观描述的阶段。

传统的岩屑录井技术由于录井人员个人专业素养、经验、语言表达能力、责任心等差别，对同一个岩石样品的定名和特征描述有所不同，且描述内容欠规范、描述结果不利于定性分析。

这些非标准的、片面性的描述资料，既不利于进行横向或区域上对比分析，且精确度和可靠性也有限，已经越来越不能满足复杂油气藏勘探开发的需要。

同时，随着钻井新技术的飞速发展如螺杆+PDC的应用、气体钻井以及大位移水平井，井底返出的岩屑已经十分细小，甚至呈粉尘状，以观察岩屑为手段的岩性识别方法已不能适应钻井新工艺的需求，传统岩屑录井技术迫切的需要一项既能满足恶劣现场工作环境又能准确反映地层岩性的新技术出现。

多年来石油地质工作者们都一直在探索和研究新的路径方法，并且做出了很多尝试，其中包括自然伽马分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析等。

但这些分析方法针对不同的钻井条件时，存在或多或少问题，难以准确跟踪判断地层特征，直到X射线元素录井技术的出现才使这一情况得以改观。

1 技术原理X射线元素录井是利用电子跃迁方法来确定样品元素含量的。

当用高能X射线轰击样品时，原子核外电子释放出来出现电子空位，这时处于高能态电子会跃迁到低能态来填补电子空位，并释放出特定的X射线（X射线荧光）。

X射线荧光光谱测定矿样中主元素及微量元素分析摘要X射线荧光光谱仪是一种现代的分析仪器，其已被广泛应用在环境生态系统的研究和地学研究中，其操作简便、成本低廉、分析速度快并且分析结果精密准确、多元素可以同时测定等优点，这些都符合地质勘测研究的要求，而使用X射线荧光光谱仪对地质样品的勘测和检验采用X射线荧光光谱分析法是一种较为先进的现代检测方法。

关键字材料；检测；限制元素；X射线荧光光谱仪1 什么是X射线荧光光谱法1.1 内涵X射线荧光光谱分析法，简称XRF技术，这种技术是利用X射线来照射待测物质中的原子，让其产生次级X射线，然后对其中的物质成分和化学物态进行分析研究的方法。

这种方法起源于20世纪50年代中期，历经60多年的发展，尤其是现代信息技术及相关软件的发展，已经让XRF技术在各个领域得到了飞速发展，因为X射线荧光光谱分析法不会破坏测试样品的完整性及准確的测试结果，让其在地质样品检测分析中得到广泛的应用。

波的长度和元素是一一对应的关系。

目前我们常用的有三种仪器，一是波长色散型X射线荧光光谱仪，他可以通过检测器的转动角度来确定元素的种类。

二是能量色散型X射线荧光光谱仪，他可以通过通道的能量来判别元素的种类和成分。

三是XRF光谱仪，它是对扫描的图谱进行峰值确定和峰位强度的计算来确定元素的种类。

1.2 基本原理X射线荧光光谱分析法利用X射线照射待检测的样品，通过激发样品中元素原子的芯电子逐出原子引发电子跃迁并释放出该样品元素的特征X射线——即荧光。

当高能X射线与元素原子发生碰撞时，被逐出的原子离开形成空穴，而高能级的电子层中的电子就会跑到空穴这里填补空位，这一过程中释放的能量以辐射能的形式释放出去，这就形成了X射线荧光，高能级电子层与低能级电子层之间的能量差就形成了X射线荧光所具有的能量，这种能量是特有的，而且与元素之间是一一对应的关系。

1.3 分析方法X射线荧光光谱分析法具有两种分析方法：一是定性分析的方法；二是定量分析的方法。

X射线衍射仪在油田录井方面应用一、综述随着钻井技术的发展，负压钻井、空气钻井进入了实用阶段，大斜度井、水平井等特殊井型成为主流。

这些技术大幅度提高了勘探开发效益，但是其应用又导致岩屑十分细碎，甚至呈粉末状，传统的依靠肉眼加放大镜来观察识别岩性的方法已不能适应。

同时，随着油气开发的不断深入，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，如昆北地区的复杂砂砾岩，东坪地区的变质岩、花岗岩等，都给现场岩性识别带来了很大的困难。

而荧光录井对于矿物鉴定及岩石定性具有很大的局限性。

针对这些生产实际中存在的难题，Olympus便携式X射线衍射仪BTX可能直接分析出岩石的矿物组成及相对含量，并形成了定性、定量的岩性识别方法，为录井随钻岩性快速识别、建立地质剖面提供了技术保障。

二、X射线衍射仪技术介绍X射线衍射分析(X-ray diffraction，简称XRD)，是利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。

将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。

Olympus便携式X射线衍射仪采用透射衍射原理，专利样品振动系统以及二维CCD面探测器获取样品的衍射信息，然后通过信号转换，形成衍射图。

图1 Olympus便携式XRD原理图同时，二维CCD能量敏-位敏面探测器也为样品提供了准确的元素定性分析。

三、矿物鉴定/岩性识别每种矿物都具有其特定的X射线衍射图谱，样品中某种矿物含量与其衍射峰和强度成正相关关系。

在混合物中，一种物质成分的衍射图谱与其他物质成分的存在与否无关，这就是X射线衍射做相定量分析的基础。

X射线衍射是晶体的“指纹”，不同的物质具有不同的X射线衍射特征峰值(点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等)，结构参数不同则X射线衍射线位置与强度也就各不相同，所以通过比较X射线衍射线位置与强度可区分出不同的矿物成分。

录井技术在大牛地气田水平井钻井中的发展及应用,化工-：段旭东王振华摘要：水平井钻井技术是开发建设鄂尔多斯大牛地气田的迫切需要，针对该区水平井施工中地层研磨性强，井眼轨迹控制难的难题，录井技术也在不断发展进步。

随着水平井钻井技术的日趋完善和成熟，我们正不断探索与研究综合录井技术水平井钻井技术在低渗透气田大牛地气田的开发研究。

阐述了录井技术在大牛地气田从初期岩屑录井、气测录井和钻时录井，发展到如今的x射线录井，定录一体等特色录井技术，充分发挥录井地质导向作用，为大牛地气田水平井的顺利、优质施工提供了技术支持和保障。

关键词：大牛地；水平井；综合录井；地质导向一、大牛地气田水平井发展概况大牛地气田已成为中国石化的一个重要的天然气开发基地，而水平井钻井技术已成为该油气开发的主要手段，水平井与直井比较，具有低成本优势。

水平井与直井比较，产量是直井的3～5倍，甚至更高，而钻井投资与直井相比，井深3 000 m为2倍左右；井深1 500 m为2．5倍左右。

二、综合录井在大牛地气田的发展综合录井技术从狭义上讲是随钻技术，是跟踪技术；广义上讲是信息采集处理技术。

它集常规地质录井、气测录井和工程录井为一体，是地面录井技术的最高阶段。

1.岩屑录井岩屑录井在大牛地气田的综合录井发展中一直占着举足轻重的地位，在钻井过程中，随着泥浆一起被带至地面的那些地下岩石碎块叫作岩屑，俗称为“砂样”。

在钻井过程中，按一定的时间顺序、取样间距以及迟到时间，将岩屑连续收集、观察并恢复井下剖面的过程即为岩屑录井。

岩屑录井过程中产生的资料即为岩屑录井资料。

岩屑录井为我们现场录井提供了第一手的地质资料，通过岩屑录井我们现场工作人员可以掌握井下地层层序、岩性、，初步了解钻遇地层的含油、气、水情况如图（1），在水平的施工过程中更好的做到地质导向的作用，为水平井顺利到达A 靶点提供技术支持。

图（1）通过岩屑录井建立多井对比图而岩屑录井具有成本低、简便易行、了解井下地质情况及时、资料的系统性强等优点。

X射线荧光测井关键技术研究的开题报告标题：X射线荧光测井关键技术研究研究背景与意义：随着油气勘探开发水平和需求的不断提高，石油勘探技术也在不断升级。

作为油气勘探和开发的重要工具之一，测井技术也在不断发展。

X 射线荧光测井技术作为一种无损、高精度的测井技术，被广泛应用于油气勘探和开发中。

本研究拟从核技术、X射线物理学、成像技术等方面研究X射线荧光测井技术，探讨其在油气勘探开发中的关键技术，并结合实际应用情况进行案例分析，以期提高该技术在油气领域的应用效率和成果。

研究内容：1. X射线荧光测井技术的原理及特点分析；2. X射线荧光测井中的成像技术研究；3. X射线荧光测井数据的处理与分析；4. X射线荧光测井技术在地层分析中的应用；5. X射线荧光测井技术在油气勘探中的实际应用案例分析。

研究方法：1. 理论分析法：通过查阅相关文献、资料，并结合实际场地考察了解X射线荧光测井技术的原理及应用情况；2. 实验室研究法：通过对样品的分析研究，探讨X射线荧光测井技术的数据处理方法；3. 统计分析法：对数据及实验结果进行统计分析，评价X射线荧光测井技术在地层分析及油气勘探中的应用效果。

预期研究成果：1. X射线荧光测井技术在油气勘探开发中关键技术的研究；2. 提出X射线荧光测井技术在地层分析及油气勘探中的应用方法；3. 大量的实验数据及分析结果；4. 本研究结果在油气勘探开发、矿产资源开发等领域具有广泛的应用前景。

研究计划：第一阶段（1-6个月）：对X射线荧光测井的理论进行系统性学习，收集相关的文献资料，了解目前该技术的研究进展和应用情况。

第二阶段（7-12个月）：结合收集的资料，开展实验室研究，对样品进行分析和处理，并初步探索X射线荧光测井技术在地层分析中的应用方法。

第三阶段（13-18个月）：通过实际应用案例的分析，综合收集实验数据和借鉴其他研究的成果，在地层分析及油气勘探中进一步改进该技术的应用效果。

第四阶段（19-24个月）：对研究结果进行总结，撰写研究报告，发表相关的学术论文，并在油气勘探开发、矿产资源开发等领域推广该成果。

X射线荧光录井技术在地层划分方面的应用摘要：X射线荧光录井分析技术能够测定岩样中Si、Al、Fe、Ca、K、Mg、Ti、P、Mn、S、Ti、V等12种元素，在潜山界面卡取、潜山淋滤带的判别、标准（标志）层的卡取、地层对比等方面有很好的发展前景，利用X射线荧光分析技术，通过分析元素含量变化判别岩石类型，对地层层位进行准确划分在生产中得到比较好的应用效果。

关键词：录井X射线元素地层划分一、引言在胜利油田油气勘探中，随着勘探难度的加大及钻井工艺技术的进步，欠平衡钻井、PDC钻头等钻井技术日益普及，这些新的钻井技术导致岩屑细小，甚至呈粉末状，录井现场通过人的肉眼直接观察或借助光学仪器观察进行岩性识别已很困难，严重影响录井剖面的建立。

X射线荧光分析技术是一门成熟的测定元素含量的分析技术，具有分析速度快、分析准确度高、无损、与化学状态没有关系、制样简单等特点，因此在冶金、有色、地质、煤炭、造纸、建材、考古、商检等许多领域得到了越来越广泛的应用。

二、X射线荧光光谱分析原理当能量高于原子内层电子结合能的高能X射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴，使整个原子体系处于不稳定的激发态。

这时处于高能态的电子会跃迁到低能态来填补电子空位，当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生X射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。

因此，X射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。

用X射线照射试样时，试样可以被激发出各种波长的特征X射线（X射线荧光），需要把混合的X射线按波长（或能量）分开，分别测量不同波长（或能量）的X射线的强度，以进行定性和定量分析，为此使用的仪器叫X射线荧光光谱仪。

岩石地球化学研究表明，沉积岩的岩石类型较多，其物源复杂，化学成分变化很大。

但它们的主要元素化学成分为O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Ti、C、H、S、Ba、Cl、F、Mn、P等十余种，一般情况下占岩石的99.5%以上，尽管组成岩石的矿物多达上千种，但三大岩类的主要组成矿物（主要造岩矿物）则主要是石英、长石等十多种。

251随着钻井技术、定向井、测井技术的快速发展，各种新工艺新技术被广泛采用，录井技术也需要进行优化和完善，尤其是在特定钻井环境下的岩性识别、碳酸盐岩层地层划分、界面卡取与膏盐岩界面卡取、高盐度咸水层及孔、缝、洞发育段的预先判断等问题上，已成为钻井工程所共同面临的技术难点，因此，原位复合录井受到了严重的挑战。

X射线荧光录井技术的应用，为录井技术的研究增加提高了有力手段，通过分析总结在转型期岩性识别、碳酸盐岩层地层划分、界面卡取、缝、洞发育带预报、潜山风化壳卡取、膏盐岩段盐层地层卡取等领域具有明显的优越性，可有效减少钻井施工的复杂性，为油井地质录井、钻井提速打下坚实的理论与技术支撑。

1 X 射线荧光元素录井技术的定义与流程1.1 定义X射线荧光录井技术的原理是将X射线荧光录井技术原理与岩石地球理论进行有效融合，并做好相应扩展工作。

在钻孔施工过程中，针对钻杆和钻具所携带的岩石等材料，应用X光线荧光元素分析装置上进行微量元素检测，并对其进行结构分析。

从科学角度来看，地球化学就是对地球化学性质、化学成分的分析[1]。

在石油钻井开采工作中，所牵扯到的岩石地球化学属于现代岩石学与地球化学相互结合的结果，以此作为依据综合了岩石元素的相关信息，对在钻井开采中产生的地下岩屑元素信息和地层的成分进行研究和了解，同时还以将施工区块的地质结构和母岩特征等有关的信息为主要内容，从而有效了解施工地区的岩石起源问题和岩石形成的环境问题。

1.2 流程在实际工作过程中，由于钻井工作开展过程中所携带的岩石碎屑较多，无法做到对岩石碎屑进行全面的测试，只能对各层岩屑进行取样测试和研究。

X射线元素分析所用的试样主要包括钻井岩屑及少量的钻井岩心。

这就要求元素录井技术拥有更多的技术分析能力，而且所取样的岩屑或者岩心要具备一定的代表性，从而提高测试分析的数据的有效性和准确性。

应用X射线荧光元素录井技术对岩屑和岩心进行测量和研究，其具体的工作过程主要包括以下内容：（1）样本收集：钻井工作开展过程中对所生成的岩屑和岩石开展样品采集工作，采用了一种科学和合理的方式来选择样本，从钻头钻孔高度所对应的各种地层中进行取样；（2）样品干燥：在钻井施工过程中，由于井筒当中存在较多的泥浆，导致从地层中取出的岩石屑和岩心并没有完全干燥，湿润的样品无法有效应用于测定和研究工作，因此必须开展干燥工作。

录井技术发展现状分析及发展趋势展望作者：孙琦来源：《科技创新与应用》2016年第05期摘 ;要：经济的快发展加大了对于能源的需求，为保障我国对于石油能源的需求，近些年来我国加大了对于石油的勘探及开采力度。

录井技术是一种在油气钻探过程中应用较多的一种井筒技术，经过多年的发展与完善，在石油钻探过程中发挥着越来越重要的作用。

录井技术在发展过程中有其自身的优点与特点，在油气资源逐渐枯竭的今天，石油钻探面临着更为复杂的地质情况，文章将对录井技术在未来的发展方向与所面临的困难等进行分析阐述。

关键词：录井技术;趋势;挑战前言录井技术是一种结合电子、信息、化学、为等多种学科为一体的综合性的技术，其主要应用于钻井勘探过程中对于井下数据的收集与分析，从而指导钻井勘探。

随着石油勘探开采的难度越来越大，做好对于录井技术在石油勘探开采中的应用对做好石油的勘探开采有着十分重要的意义。

1 录井技术发展现状在石油勘探开采过程中，相对于其他的物探、测井、试油等技术，录井技术由于各种原因导致其发展相对较为缓慢，在对井下数据的分析过程中仍未能形成较为领先的定量技术以及录井所使用的配套设备和相应的综合应用等。

在现今的录井作业过程中采用较多的是手工录井与综合录井技术同时作业，从而使得录井数据未能加以合理的利用。

致使录井技术在油气资源的勘测过程中不论是在广度上还是深度上都与物探、电测、试油等技术存在着一定的差距。

但是相对于物探、电测、试油等技术，录井技术有其自身的特点与优势，在井下测量数据的第一性与实时性方面有着绝对的优势，应当加强对录井技术的研究与发展，从而使其能够在油气资源的勘探开发中发挥更多的作用。

2 录井技术所面临的挑战2.1 油气资源日益枯竭地质条件更为复杂随着开采的日益深入，一些地质条件相对较好的油田逐步被开发出来，为了获取油气资源，需要在一些地质条件相对复杂的地方来进行油气资源勘探。

同时对于一些老油田，随着开采的深入，勘探的地质条件正在变得复杂，在录井探测过程中录井目的层正逐渐向高泥、高钙、低孔低渗以及高温高压、盐膏层转变，油井所具有的这些特点不仅在深度上同时也在广度上为录井技术增加，由于油层所具有的这些特点，从而使得油气层的发现与评价都存在较大的难度，在一些稠油井中录井技术正发挥着越来越重要的作用，要求录井技术能够针对不同类型的油藏建立起完善的、理论的录井测量体系。