XRD全岩矿物录井技术在油田的应用

录井是用岩矿分析、地球物理、地球化学等方法，观察、采集、收集、记录、分析随钻过程中的固体、液体、气体等井筒返出物信息，以此建立录井地质剖面、发现油气显示、评价油气层，并为石油工程（投资方、钻井工程、其它工程）提供钻井信息服务的过程。

X射线全岩衍射矿物分析录井技术在细碎岩性识别、页岩油气钻探选层以及致密油储集层评价方面起到了重要作用。该项技术能有较好地解决PDC钻头、细齿牙轮钻头、大斜度井、空气钻井等复杂钻井条件下细碎岩屑的岩性识别难题，在建立地质剖面、水平井地质导向、分析页岩油气地层脆性矿物含量、确定非常规油气井“甜点”位置等方面起到了重要作用。

（1）渗透层的识别

录井随钻判断地层渗透性的主要方法有岩性观察、钻时与dc指数分析、核磁共振直接测量等，为了节约投资成本，大部分井段并不进行钻井取心，随着PDC钻头及细齿三牙轮钻头的广泛使用，岩屑细碎呈粉末状，难以通过直接观察或采用核磁共振录井测量岩屑样品孔渗性。随着钻井技术的进步，钻井时效不断提高，钻时呈低值且变化幅度极低；同时水平井、大斜度井的钻探导致转盘驱动与井下动力钻具的频繁变化，钻时的高低与地层可钻性相关性差，因此通过钻时分析判断储集层渗透性的难度不断增大。

矿物的种类、含量影响这地层的孔渗性，蕴含着包括沉积环境在内的众多地层信息。由于泥质含量是决定地层孔渗性的主要因素，而泥质含量的大小主要取决于黏土矿物含量。泥质的主要成分是黏土矿物，因而应用黏土矿物含量也能够识别渗透层。目前通过XRD录井可以取得黏土矿物含量，同时，还可以获得石英、长石、铁、铝等不同矿物含量，这些矿物含量反应不同的地质条件，对储集层孔渗性也有较大影响。之前研究学者通过岩心核磁共振孔隙度与XRD对比发现孔隙度随黏土矿物含量的增加而减少，随长石含量的增大而增大的储集层物性与矿物含量的关系，据此建立了储集层物性划分图版，说明XRD录井技术分析可用于孔渗性分析，实现渗透层与非渗透层识别。

（2）特殊矿物与储集层流体性质的识别

依据XRD录井技术提供的信息，可分性样品矿物种类及其含量，展现岩石矿物的组合特征以及标志性质的矿物成分，进而通过岩石的矿物组合特征可反映岩石矿物成熟度，通过标志性的特殊矿物反映沉积环境，通过次生矿物反映裂缝发育情况。因此，利用XRD录井资料可以辅助评价油气显示层。例如：黄铁矿反映的是强还原环境、富含有机质或硫酸盐环境下细菌参与生物化学反应过程，这种环境下油气显示反映的储集层流体性质不同于一般油气水层的显示特征。

以某地区BY凹陷某区块及其周缘油田的结合部井为例：H3IV下部—H3V上部地层为砂岩地层，岩屑录井发现良好的油气显示，录井通常会将其解释为油层，实际上部分井的测井对该地层也解释过油层，但试油或开发投产结果均为水层（甚至部分井还试获高产水层）。过去岩屑录井在该地层常常能够发现一定含量的黄铁矿成分，说明该区块为静水区富含有机沉积，所生成的油气未能有效排替岩石孔隙中富集的地层水；同时岩石热解录井S1值仅为4~6mg/g,显示该地层油气显示含烃量较低，从另一侧面证实该地层岩石孔隙中富集地层水。由于新钻井技术的应用，岩屑细碎，肉眼观察已很难在岩屑中发现黄铁矿，应用XRD录井技术进行矿物分析，可以解决细碎岩屑中黄铁矿发现的难题。该区块进行XRD录井发现黄铁矿时，再根据上述特征实现地层层位快速识别的同时，可以直接将油气异常解释为水层。

（3）压前评估的数据支撑

压前评估是录井油气显示层解释评价的延伸，依据XRD录井获得的脆性矿物含量可以确定射孔族位置的重要依据，同样在常规油气储集层压前评估也有相应价值。

储集层压裂改造使许多不具有产能的低孔隙度低渗透率储集层得以开发，实现了增储上产。压前评估是通过综合分析试油（气）层物性、厚度、含油性、含水、地层压力和钻井、测井、录井等资料来评估试油气层压裂改造后能否获得工业油气流。实际压前评估中，更多侧重于地层的含油性、物性及相关工艺参数，对岩石敏感性矿物（常见的酸敏、碱敏、盐敏、水敏、速敏矿物）及其含量则重视不够，从而导致压裂效果达不到预期要求。

敏感性矿物与盐、碱、酸、水发生化学反应能够形成新的矿物堵塞地层孔隙、喉道，或在高流速下分散、运移而堵塞通道、孔隙、喉道，进而影响储集层孔渗性。例如：NY凹陷N138井2684.8~2700.4m井段岩石热解录井S0为0.431mg/g，S1为9.952mg/g,S2为1.331mg/g,且气测异常明显。按该凹陷统计数据分析结果，识别储集层流体最有效的标志性参数为岩石热解S1值达到8.000mg/g就可以解释为油层，因此该层具有典型的油层显示特征。但该层常规试产产油0.39t/d,压裂后产油也仅为0.75t/d。分析该层压裂改造效果较差的原因是储集层存在大量片状白云母，而白云母作为一种常见层状硅酸盐矿物，是水敏、速敏、碱敏性矿物，在钻井及压裂改造过程中容易将孔隙、喉道堵塞，引起渗透率下降，导致储集层改造失败。

为了确保储集层压裂改造效果，在压裂前利用XRD录井技术对目标层进行分析，获取目标层岩石矿物及其含量定量分析数据，判断区敏感性，按照酸敏、碱敏、盐敏、水敏、速敏矿物含量程度，有针对性地采取相应的储集层改造措施，可确保储集层压裂改造效果。对敏感性矿物含量高的目标层，结合区块实际效果，如N138井情况，评估后提出不进行储集层改造的建议，可提高勘探开发效益。

应用案例

以《QSY023023-2018 X射线衍射矿物录井技术规范》作为检测规范和指导。使用浪声SHINE便携式X射线衍射仪对某地某油田区块2426m-2622m的井段进行XRD录井，岩屑矿物成分的定性定量结果、岩性判断、衍射图谱叠加展示如下图所示。