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地层元素测井解释方法研究喻益明【摘要】配合脉冲中子地层元素测井仪的应用,开展地层元素测井解释方法研究,获取地层元素标准谱库,编制地层元素解释软件,解释得到元素产额、干重(不含结晶水的质量百分含量)、矿物组分含量.取芯井对比结果显示,解释结果与取芯化验结果一致性较好,研究结果可为复杂岩性评价、准确计算孔隙度提供数据.%In order to apply pulse neutron formation elements logging tool,the research on the interpretation method of the formation elements logging was performed.A standard spectrum library of the formation elements was obtained,and an interpretation software was compiled,through which,the element yield,dry weight (mass percent content without crystalline water) and mineralogical composition could be paring the interpretation results with the data from the cored well showed that the interpretation results had a good consistency with the core test results,which provided data bases for the evaluation of complex lithology and accurate calculation of porosity.【期刊名称】《同位素》【年(卷),期】2017(030)003【总页数】7页(P187-193)【关键词】地层元素;能谱测井;标准谱;矿物组分【作者】喻益明【作者单位】大庆油田测试技术服务分公司,黑龙江大庆 163453【正文语种】中文【中图分类】TL99;TE19地层元素能谱测井是利用热中子与地层各种元素的原子核发生辐射俘获核反应，根据瞬发的伽马射线能量不同，探测和记录俘获伽马能谱，从而定性、定量确定地层中的元素成分和含量。
谱进行进一步的分析才能获得地层中各元素的信息。
这就需要对获得的数据进行一定的处理，否则这些数据依然无法被正确的运用。
2.1 建立标准的伽马能谱利用地层元素测井技术对地层元素进行探测，首先就要建立地层中常见元素的标准伽马能谱，只有建立了这个标准伽马能谱才能进一步对仪器采集的数据进行详尽的分析。
标准的伽马能谱需要通过相关的实验，然后利用数值模拟方法进行数据处理后获得。
在进行地层元素测井的过程中，需要利用地层中常见元素的标准伽马能谱，需要以此为依据对测井仪器进行校正，为测量数据的处理提供依据。
通常情况下，在利用数值模拟方法对数据进行处理，获得标准伽马能谱时，科研人员要根据实际的情况进行计算模型的制定，这样可以更加准确的获得标准的伽马能谱[1]。
2.2 地层元素产额相对产额在底层元素测井过程有着非常重要的作用。
这个数据主要表达了单个元素发出的伽马光子在发射的总伽马光子中的贡献。
如果可以获得某个元素独自存在时，伽马光子的实际数据，然后再获得混合存在时的伽马光子能谱，这样就可以分别获得各个元素发射的伽马光子在伽马光子总数中的贡献。
各个元素独自存在时的伽马光子谱线被称为单原子标准谱，而与之对应的是各元素混合存在的伽马光子谱，也就是混合谱。
在进行解谱的过程中，研究人员通常会将这两者进行归一处理，这样的化相对产额就会拥有百分比的含义。
相对产额的求解，需要单元素标准谱，实际的混合谱以及解谱的算法。
这三者缺一不可。
首先单元素标准谱需要根据实际情况选择地层中含量比较大且对相关工作影响较大的元素，这就需要通过科学的方式获取氮元素标准谱，通常情况下需要进行相关的实验然后通过数学方法获取。
其次就是确定解谱算法，由于测得的数据是通过一定的方式表现在仪器上，从中找出对应的关系。
2.3 灵敏度因子灵敏度因子同样也是这项技术中非常重要的数据之一，它充分表现了每种元素对于热中子的吸收程度。
对于每种不同的元素来说其灵敏度因子也存在着十分巨大的差异，这个参数只与探测仪器以及元素本身有关，地层对这个参数的大小没有任何影响。
地层元素测井技术的发展及其应用摘要:文章首先对地层元素测井技术的工作原理进行阐述，随后解析地层元素测井技术数据处理方法，最后探究地层元素测井技术的发展和实际运用。
关键词：地层元素；测井技术；发展；运用1阐述地层元素测井技术工作原理所谓的地层元素测井技术，就是一种以核物理学为基础的技术，该项技术是运用中子的物理特点，使用中子源发射出装置，把中子发射出来，然后把中子在地层中跟其中元素发生反应，使元素的原子核出现伽马射线，随后可以运用专业的仪器对伽马射线开展记录和科学解析，就能精准地获得有关数据信息。
在该项技术当中，通过中子源所发射出来的快中子会在很短的时间内跟地层中元素的原子核出现特定的散射情况，在此当中元素的原子核会吸纳快中子从而形成一个复核，而且还会发放出一种低能中子吸纳快中子当中的原子核，一直处于一种激发状况，在此期间吸纳了快中子的原子核若释放激发出来，就会回到基础状态，并且还会释放出非弹性散发射的伽马射线，具有差异性的原子核会跟快中子出现反应后，其反射面和放出来的伽马射线具有一定的差异性，从记录和解析这两种射线能够精准的获得地层构成信息。
2分析地层元素测井技术数据处理方法2.1构建标准的伽马能谱运用地层元素测井技术对地层元素开展探测工作，首先要构建地层中经常用到的元素标准伽马能谱，只有构建了这个标准的伽马能谱，才可以更好对仪器的收集数据开展更加仔细的解析。
其可以使用有关实验，随后运用数值模拟的方法，对数据进行处理可以得到。
对地层元素进行探测期间要运用地层中经常见到的标准伽马能谱，将此作为凭证，对测井仪器开展校准工作，为所测得的数据处理提供有效凭证。
一般情况下，在运用数值模拟方式对数据进行处理过程中，就能得到标准的伽马能谱，科研工作人员需要结合实际状况计算出模型的制定，这样能更精准的获得标准的伽马能谱。
2.2地层元素的产额对于底层元素测井过程而言，相对产额在其中有着至关重要的作用，这个数据主要表现出单独元素所发射出来的伽马光子，再发射的总伽马光子中的价值。
结合地层元素测井和密度测井提高孔隙度评价精度袁超;马萌;周灿灿;冯周;施宇峰【摘要】岩性较复杂的储层中,由于矿物组分及含量的复杂性,利用常规解释方法不能准确计算地层孔隙度.为此,结合地层元素测井和地层密度测井提高孔隙度计算精度.采用基于多目标规划的最优化新方法,将地层元素测井直接测量的元素含量反演得到高精度的矿物含量.根据地层矿物含量准确计算骨架密度值,结合密度测井资料,获取精确的地层孔隙度测井评价结果.将该方法应用到实际测井资料中,并与岩心分析结果对比验证计算结果的准确性.该方法的计算结果与岩心分析结果的相关系数,高于仅利用密度测井以及中子密度测井交会等常规解释方法,证明了该方法提高地层孔隙度评价精度的实用性.%The conventional logging evaluation methods can not accurately calculate porosity in the reservoirs w hich are characterized by complex mineral components and contents.In order to solve this problem,formation element logging is combined with density logging to improve the evaluation accuracy of porosity. A new optimization method based on multi-objective programming(MOP)is used to obtain high-precision mineral contents by inversing the element contents measured directly from formation element logging.Based on that,the matrix density can be calculated,and the precise porosity can be obtained with the combination of density logging paring the results of this new method with the core analysis results to validate the accuracy of this method.It is found that the correlation coefficient between them is higher than the conventional methods such as density loggingmethod and the neutron-density crossplot method,w hich proves that this method can improve the accuracy of porosity evaluation.【期刊名称】《测井技术》【年(卷),期】2018(042)002【总页数】5页(P145-148,162)【关键词】地层元素测井;密度测井;孔隙度评价;精度提高【作者】袁超;马萌;周灿灿;冯周;施宇峰【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油技术开发公司,北京100028;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油集团测井有限公司塔里木分公司,新疆库尔勒841001【正文语种】中文【中图分类】P631.840 引言地层孔隙度主要采用密度测井、中子测井和声波测井等三孔隙度测井资料评价。
技术与检测Һ㊀自然伽马能谱测井在油田的应用分析赵金宝摘㊀要:自然伽马能谱测井是根据铀㊁钍㊁钾放射性核素在衰变时放出的Υ射线的能谱特征不同从而确定铀㊁钍㊁钾在地层中的含量ꎮ自然伽马能谱测井与自然伽马测井都是测量地层的自然伽马ꎮ不同之处是将入射的伽马射线的能量以幅度大小输出到多道脉冲幅度分析器ꎬ所测是地层伽马能谱ꎬ地面仪器将接受的伽马能谱进行解谱ꎬ得到地层中铀㊁钍钾的含量ꎬ仪器最终输出伽马射线的总强度和地层中铀㊁钍㊁钾的含量ꎮ关键词:自然伽马能谱测井ꎻ储层评价ꎻ泥质含量ꎻ岩性分析一㊁自然伽马能谱测井原理油田勘探开发中ꎬ储层评价㊁解释是测井解释重要工作ꎬ其中黏土矿物识别和岩性识别是这项工作的重要内容ꎮ自然伽马能谱测井是根据铀㊁钍㊁钾放射性核素在衰变时放出的Υ射线的能谱特征不同从而确定铀㊁钍㊁钾在地层中的含量ꎮ自然伽马能谱测井是放射性测井中一种最基本的测井方法ꎬ与自然伽马不同之处是它采用能谱分析的方法ꎬ可定量测量地层中铀㊁钍㊁钾的含量ꎬ并给出地层总的伽马放射性强度ꎮ所以自然伽马能谱测井可以解决更多的地质问题ꎮ二㊁自然伽马能谱测井的应用自然伽马能谱测井可以研究地层特性ꎬ包括泥质含量准确计算㊁识别高放射性储层㊁识别钾盐㊁识别黏土类型㊁沉积环境分析以及变质岩岩性识别等ꎮ下面主要介绍自然伽马能谱测井资料在测井解释中的应用ꎮ(一)计算泥质含量在自然伽马能谱测井资料中ꎬ地层的泥质含量与钍或钾的含量有较好的线性关系ꎬ而与地层的铀含量关系较复杂ꎮ因此ꎬ可以同时利用钍㊁钾及无铀伽马曲线或根据地质情况选其中一条曲线ꎬ计算地层泥质含量ꎮ(二)识别高放射性储集层利用自然伽马能谱测井可以有效识别和划分具有高自然伽马放射性的储集层ꎮ在人们传统的概念ꎬ储集层是低放射性㊁泥质含量较少㊁比较纯的岩石ꎬ因而忽视了高放射性储集层的生产价值ꎮ在纯砂岩和碳酸盐岩的放射性元素含量都较低ꎬ但对于某些渗透性砂岩和碳酸盐岩地层ꎬ由于水中含有易溶的铀元素ꎬ并随水运移ꎬ在某些适宜条件下沉淀ꎬ形成具有高放射性渗透层ꎬ即高伽马储层ꎬ此时可用自然伽马能谱测井进行储层划分ꎮ高自然伽马的地层一方面可以作为标志层与邻井进行对比ꎬ另一方面又可以帮助识别流体性质ꎮ另外ꎬ硬地层中高铀会指示具有渗流能力的储集层ꎮ(三)黏土矿物类型识别一般来讲ꎬ在绝大多数黏土矿物中ꎬ钾和钍的含量高ꎬ而铀的含量相对较低ꎬ因此ꎬ根据Ｔｈ/Ｋꎬ可大致确定黏土类型ꎮＴｈ/Ｋ比值在２８以上为重钍矿ꎬ在１２~２８之间为高岭石ꎬ在３.５~１２之间为蒙脱石ꎬ在２~３.５之间为伊利石ꎬ在１.５~２之间为云母ꎬ在０.８~１.５之间为海绿石ꎬ在０.５~０.８之间为长石ꎬ小于０.５为钾蒸发岩ꎮˑ井ˑˑ组Ｔｈ测量值主要在７~２０ｐｐｍꎬＫ测量值主要在２.４~４.０％之间ꎬＴｈ/Ｋ比值在２~５之间ꎬ黏土类型为伊利石和蒙脱石为主的混合黏土层ꎬ见图１ꎮ(四)沉积环境分析由钾㊁铀㊁钍的性质可知ꎬ高能环境钍含量比低能环境高ꎬ铀和钾含量在低能环境比高能环境高ꎮ另外ꎬ铀含量与氧化还原条件有关ꎬ还原环境有机质含量高ꎬ铀含量高ꎻ钾含量与黏土关系密切ꎮＴｈ/Ｕ值可判断沉积环境的氧化还原条件ꎬ据经验统计:Ｔｈ/Ｕ值大于７时ꎬ属风化完全㊁有氧化和淋滤作用的陆相沉积ꎻＴｈ/Ｕ值２~７ꎬ岩性为灰色和绿色泥岩夹砂岩ꎬ属还原环境沉积ꎻ小于２时ꎬ属强还原环境ꎮˑ井ˑˑ组Ｔｈ/Ｋ比值主要在２~６.３之间ꎬＴｈ/Ｕ比值在２~７之间ꎬ沉积环境主要属低能还原沉积ꎮ(五)变质岩岩性分析利用自然伽马能谱测井曲线制作的测井数据交会图是识别含油气盆地内变质岩岩性的简单而有效的方法ꎮ它是图１㊀ˑ井ˑˑ组黏土类型分析图把两种测井数据在平面图上交会ꎬ根据交会点的坐标定出所求参数的数值和范围的一种方法ꎮ在交会图上能直观地看出各种岩性的分界和分布的区域ꎬ能比较直观的识别变质岩ꎮ通过对变质岩物理特性进行分析ꎬ发现作为变质岩分类指标的二氧化硅(ＳｉＯ２)含量与钾(Ｋ)含量有很强的相关性ꎬＳｉＯ２含量高则钾含量高ꎬ钍含量从酸性岩石向超基性岩石减少ꎬ而自然伽马测井测量的是地层中放射性元素的总含量ꎬ一般从基性到酸性变质岩逐渐升高ꎬ另一个指示岩性的光电吸收截面指数ꎬ一般从基性到酸性变质岩逐渐降低ꎮ自然伽马㊁光电吸收截面指数㊁钍三条测井曲线的交会图可以区分之ꎮˑ井发育的变质岩为玄武质安山岩㊁火山角砾岩㊁花岗岩ꎮ研究发现:利用ＧＲ－ＴｈꎬＰｅ－Ｔｈ交会图可以有效识别变质岩岩性ꎬＧＲ－Ｔｈ交会图版可以分成四个区:基性岩性区㊁中性岩性区㊁中性向酸性过渡岩性区㊁酸性岩性区ꎮˑ井中玄武质安山岩落在基性岩为主以及部分中性区域ꎬ显示低ＧＲ㊁低Ｔｈ特征ꎮ火山角砾岩和花岗岩落在酸性岩性区ꎬ显示高ＧＲ㊁高Ｔｈ特征ꎮＰｅ－Ｔｈ交会图中玄武质安山岩显示高Ｐｅ值ꎬ火山角砾岩和花岗岩显示低Ｐｅ值ꎮ即ˑ井中玄武质安山岩显示低ＧＲ㊁低Ｔｈ㊁高Ｐｅ特征ꎻ火山角砾岩和花岗岩显示高ＧＲ㊁高Ｔｈ㊁低Ｐｅ特征ꎮ三㊁结论自然伽马能谱测井是放射性测井中一种最基本的测井方法ꎬ它可以定量测定地层中铀㊁钍㊁钾的含量ꎬ并给出地层总的伽马放射性强度ꎮ随着勘探和开发难度的加大ꎬ自然伽马能谱测井将发挥越来越重要的作用ꎮ参考文献:[１]胡挺ꎬ潘秀萍.自然伽马能谱测井在杭锦旗地区的应用[Ｊ].工程地球物理学报ꎬ２０１７(１).作者简介:赵金宝ꎬ胜利油田油藏动态监测中心ꎮ１０２。
元素俘获谱(ECS)测井在碳酸盐岩中的应用探讨
魏国;赵佐安
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2008(032)003
【摘要】EICS测井是斯伦贝谢元素俘获谱测井(Elemental capture Spectroscopy)的简称.在沉积岩中ECS可以提供比较准确的岩性剖面.通过新的氧闭合模型(MYWALK)可以得到镁和钙元素的含量,以此区分云岩和灰岩.由于灰岩和白云岩的骨架密度和中子值的不同,可以确定岩性并对孔隙度进行计算;由ECS得到的灰岩和白云岩的重量百分比曲线,对于储层参数的计算有很大的帮助.介绍了ECS 测井的原理、影响因素分析、质量控制分析,探讨了了ECS在碳酸盐岩的应用.处理结果表明,在合适的井眼环境下ECS得到的结果可信,为碳酸盐岩地层的测井评价提供了新的手段.
【总页数】4页(P285-288)
【作者】魏国;赵佐安
【作者单位】斯伦贝谢(中国),北京,100004;中国石油西南油气田分公司,四川,成都,610017
【正文语种】中文
【中图分类】P631.81;TE357.1
【相关文献】
1.元素俘获测井技术(ECS)在碳酸盐岩地层评价中的应用 [J], 唱润松
2.元素俘获谱测井(ECS)结合QAPF法识别火成岩岩性 [J], 韩琳;张建民;邢艳娟;潘保芝;汪名友
3.新一代元素俘获谱测井仪(ECS)及其应用 [J], 刘绪钢;孙建孟;李召成
4.新一代元素俘获谱测井仪(ECS)及其应用 [J], 刘绪钢;孙建孟;李召成
5.元素俘获谱测井仪(ECS)在四川油气田的应用 [J], 曹燕宁;张利萍;范利群;郑小川因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
第25卷 第3期核电子学与探测技术Vol.25 No.3
2005年 5月NuclearElectronics&DetectionTechnologyMay 2005
用地层元素测井(ECS)资料评价复杂地层岩性变化
程华国,袁祖贵(胜利石油管理局石油工程技术管理处,山东东营257001)
摘要:在石油测井中,地层的岩性判别是评价储层参数的首要条件,地层元素测井(ECS)能测出地
层中Si、Ca、Fe、S、Ti、Cl、Cr、Gd等元素的含量,结合地质录井等资料可准确确定储层的岩性。通过实例分析,正确评价了复杂地层的岩性变化,为石油勘探开发提供了可靠的地质参数。关键词:地层元素测井(ECS);岩性;测井解释;γ能谱;元素分析中图分类号: TE151 文献标识码: A
文章编号: 0258-0934(2005)03-0233-06
收稿日期:2004-10-15作者简介:程华国(1954-),男,安徽安庆人,高级工程师,从事石油工程技术研究工作
随着油气田勘探开发的不断深入,相对简单和整装的油气藏越来越少,非常规储集层如火成岩、变质岩等的研究与评价越来越受到重视,而火成岩、变质岩等复杂储层的岩性识别是石油测井解释中的难题之一。斯伦贝谢公司在本世纪向中国市场推出了一种新型的测井仪器—地层元素测井(ECS:ElementalCaptureSpectroscopy),并在中国的东北、西北和东部等油田和地区进行了测井,在岩性识别上取得了令人满意的效果。1 ECS测井的核物理基础利用快中子和地层中的原子核发生非弹性碰撞,碰撞的同时会发射非弹性散射γ射线,γ射线的能量和被碰撞核的核结构有关,它表征了原子核的性质。同一种原子核在同快中子发生(n,n′)反应中,所放出的非弹性散射γ射线的能量和数量都是一定的。对不同的核在(n,n′)反应中放出的γ射线的能谱分析,可确定在地层中存在哪些原子核,它们的含量是多少。一个中子只要经过一、二次(n,n′)反应后由于能量的降低就不能再发生(n,n′)反应了,在以后的10-6～10-3s时间里,中子因和地层发生弹性碰撞(n,n)而减速,直到转换为热中子为止。一般中子在地层中经过几μs便热化了。热化后的中子一方面通过(n,n)反应在地层中扩散,另一方面通过俘获反应(n,γ)被地层吸收,同时放出俘获γ射线,测量这些γ射线可以知道有关这些散射γ射线的原子核的信息,从而使我们了解到这些周围物质的元素组成[1]。
地层元素测井(ECS)测量记录非弹性散射与俘获时产生的瞬发γ射线,利用剥谱分析直接得到地层的元素—Si、Ca、Fe、S、Ti、Cl、Cr、Gd等元素的含量,通过氧化物闭合模型、聚类因子分析和能谱岩性解释可定量得到地层的矿物含量[2],从而较准确地得到储层骨架的岩性。
2 ECS采集元素分析下面对ECS测井采集的元素进行分析。Si是地壳中分布最广的元素之一,Si主要富集在砂岩、硅质岩等沉积岩中,石英是最主要的造岩矿物,很多热液矿床中均发生硅化,而且已经发现大量石英脉型热液矿床,因此,研究Si的来源及其与流体成矿活动的关系具有重要意233义。由于Cl的地球化学稳定性,故在地下水、热液矿床的成因和元素迁移理论方面,对Cl同位素的研究具有特殊意义。早在1984年Kaufmann就已经指出由于Cl是自然界各种水体及卤水沉积物的大含量组分,又是一个十分活跃的水迁移元素及重要的金属沉淀剂[3],因此国内外学者对Cl同位素的分析方法及地球化学行为非常关注,希望用Cl同位素直接探讨卤水的成因、成矿流体及油气运移路径、金属与盐类矿床及油气藏成藏机制。Cl主要分布于海水中(1.9%),是地球原始时期的产物。Cl在酸性岩中含量较低,在中性岩、基性岩和超镁铁质岩中的含量差异不大,其质均明显高于酸性岩。变质岩的情况与火成岩相似,变中、基性岩中的Cl明显高于花岗质片麻岩和酸性变粒岩。在火山岩中Cl含量(10-6)明显低于侵入岩,如花岗岩92、流纹岩37、闪长岩170、安山岩46、辉长岩157、玄武岩83,可能由于熔岩喷出地表后部分Cl挥发逸失。在沉积岩中Cl的分布与其他大多数元素不同,其显著富集于白云岩(194×10-6)和泥云岩(180×10-6)中,石灰岩中亦有较高的含量(95×10-6);而在泥质岩和碎屑岩中贫化(均为52×10-6),碳质泥质岩中含量最低(30×10-6);硅质岩也于此类似,且与热液活动有关的富含金属元素的硅质岩(26×10-6)明显低于燧石岩(95×10-6)[4]。Cl在土壤中的平均含量(68×10-6),仅稍稍高于砂页岩。Ti在干旱时随粗颗粒进入水体,故在泥质沉积物中含量高。潮湿时,则大部分残留原地,相应地搬运到水体中的少,泥质沉积物中含量低。Ti在碳酸盐增高情况下,会因碎屑物质严重缺乏而使Ti含量大幅度降低。在岩浆岩中,从酸性岩至基性岩,其含量很有规律地随SiO2含量的降低而增高。在硅酸盐矿物中以角闪石和黑云母中最高,含Ti可达百分之几[4]。在风化和沉积作用中Ti富集在残留沉积物中,在泥质岩中Ti含量较高,富铁锰质的沉积岩中含Ti更高,而在碳酸盐岩中贫化。Cr是典型的亲地幔的元素,从酸性岩、中性岩、基性岩、角闪石岩、辉石岩至橄榄岩Cr的含量急剧递增,与花岗岩比较,闪长岩增高11.5倍,辉长岩增高28倍,橄榄岩增高364倍,增高的速率超过了所有元素[4]。风化和沉积作用中
Cr比较稳定,在土壤和泥质沉积物中较富集,说明与粘土矿物的关系比较密切。Cr在富碳和富铝泥质岩中的含量高于一般沉积物,硅质岩中Cr的含量也常常较高。S在泥岩中主要以FeS2
形式存在,故其含
量的多少直接与氧化-还原条件有关。但在碳酸盐含量较高的泥页岩中,因沉积时的盐度过高,使得部分S以石膏的形式存在[5]。S在岩石中的
分布很不均匀,其丰度值有相当大的不确定度,但可以肯定在花岗质岩石中S是最低的,从酸性岩、中性岩至基性岩呈增高的趋势,辉长岩中含量最高。S在沉积岩中分布很不均匀,在一些地层中可达千分之几,S的分布受沉积环境的影响较大,在还原环境中常形成硫化物富集,在碳质泥岩中平均S含量达0.25%[4],比一般泥质岩和碎屑岩高一个数量级。由于热液活动的影响,硅质岩中S的含量达千分之几。含泥质和有机质的碳酸盐岩中S亦明显富集。Fe在沉积物中的含量随着沉积物粒度的变细而增加,在泥岩沉积物中它的含量随着碳酸盐物质的富集而减少。Fe元素与黄铁矿、赤铁矿和菱铁矿有关,由于表征粘土矿物的Al元素与Fe元素有一定的相关性,因而Fe元素参与计算粘土含量[2]。Gd元素由于俘获截面特别
大(49×10-21cm2),备受重视,在已发现的元素中其俘获截面远远大于其他元素的俘获截面。在核反应中,核弹和核靶是必可少的。ECS的核弹是Am-Be中子源发生器产生的中子,靶核则是地层中的各种元素。Gd元素的靶核大,热中子很容易被俘获。在剥谱过程中由于Gd俘获的中子多使得解谱变得变得简单。同时,Gd元素在石油工业中的应用越来越受到重视,如石油开采是原采用地层注硼作为示踪剂现改为注Gd作为示踪剂[2]。
Ca主要集中在无机或有机成因的碳酸盐岩石中,白云质岩石中同时富集了Ca和Mg,利用S和Ca可以计算石膏的含量。虽然ECS没有给出U和Th元素的含量,但在自然γ能谱测井中测U和Th,为了以后的工作方便,对放射性测井的元素中的U和Th
进行了统计和分析。U与有机质的吸附密切相关,Th主要残留或吸附于粘土矿物种。在岩浆作用中U、Th主要为四价,由于离子半径大,因234而倾向于在晚期阶段聚集,从酸性岩、中性岩、基性岩至超镁铁质岩元素的含量递减。岩浆岩中U、Th的丰度还与时代有关,早期贫化,晚期富集。在沉积岩中U、Th均富集于泥岩沉积物中,在碳酸盐岩中Th强烈贫化,而U仅为弱贫化。U强烈富集于碳质泥质岩(平均为7.2×10-6)和硅质岩(平均为5.2×10-6)中,反映了有机质和硅的胶体对铀酰离子明显的吸附作用。在燧石岩中U的含量为2.7×10-6,Th仅为0.17×10-6,比U的含量低得多,也有力的说明了这一点。在富Fe(Al)的泥质岩(Fe2O314.6%)中,U亦有明显富集(平均为5.1×10-6),显示了Fe的氧化物或氢氧化物对U的吸附作用。表1列出了我国东部地区地层相关元素的含量,其中,Cl、Cr、S、Th、Ti、U、Gd的含量单位为10-6,单位为10-2。
表1 中国东部地层微量元素含量变化[4]元素ClCrSThTiUGd总陆壳11276250630701.34.4
沉积岩碎屑岩51392209.229102.14.5泥岩52723001445603.16.2碳酸盐岩1247.52401.13201.20.88硅质岩325610903.411605.22.5黄河沉积物300601001336002.1
火成岩酸性岩581212014.517702.54.9中性岩170762005.448501.25.4基性岩1622234902.878200.74.7火山碎屑30101701422802.75.6变质岩68712108.340501.495 注:总陆壳中Si、Ca、Fe的含量依次占28.33%、3.84%、4.58%
3 评价地层各元素含量储层中岩性的识别取决于地层中各种矿物的含量,而矿物的多少是由组成矿物的各种元素决定的。泥质岩作为以粘土矿物为主的岩石化学风化残留物的沉积物,除少数易溶元素流失贫化外,许多易于水解沉积的元素、耐风化的细粒副矿物及可以被粘土矿物和胶体吸附的元素均常在泥质岩中富集。因此泥岩中矿物的种类较多,但各种元素的含量有较大的差异,据鄢明才等人[4]的研究认为,华北地台泥质岩贫Si,富Al。碳酸盐岩化学组成的一般特征大多数元素强烈贫化。碳酸盐岩中元素丰度随Si、Al质(泥质)的增加而迅速增加,泥质碳酸盐岩元素含量明显高于碳酸盐岩,而泥灰岩元素含量又明显高于泥质碳酸盐岩。多数元素含量与泥质沉积物增加的速率成正比,显然泥质成分是碳酸盐岩大多数微量元素的主要来源。在碳酸盐含量相似情况下,多数元素白云岩比石灰岩的丰度稍低一些,而白云岩中Cl含量则明显高于石灰岩。一般硅酸盐岩的Th明显大于U,而碳酸盐岩中则U的含量多大于Th,碳酸盐岩的这一重要地球化学特征,与U的易溶性和生物的选择性吸附有关。表2是我国东部某油田ECS测井各层位Ca、Cl、Cr、Fe、Gd、Si、S、Ti元素的变化情况,表中Gd的单位是10-6,即μg/g。其他元素的单位是1,即kgf/kgf。这些元素含量的变化决定了地层岩性的变化。
4 评价复杂岩性在很多情况下,自然γ识别泥质的能力有时很差,而ECS除了能很好地识别粘土外[5],还可利用其结果进行井与井之间的对比[1,3,6],这通常比单纯应用自然γ和自然电位效果要好得多,ECS还可以给出地层中准确的碳酸盐岩含量,而这对于了解地层的胶结情况很有帮助,
