摘要：碳酸盐岩储层是四川盆地油气勘探的主要层位之一。一直以来，录井过程中对碳酸盐岩岩屑的鉴别主要依据人为经验、化学分析和碳酸盐岩分析仪。近年来，由于勘探的需要，钻井大提速主要使用PDC钻井、气体钻井新技术新工艺，四川盆地钻速大幅度提高，给录井工作中的岩屑鉴别增加了困难，影响了岩屑录井剖面质量和碳酸盐岩白云岩储层的发现。传统的碳酸盐岩鉴别法满足不了现代钻井工艺条件下的录井要求，为此研发了新型碳酸盐岩分析技术，在现场能够比较准确地分析出岩石的主要成分如白云石、方解石和酸不溶物的含量，用于岩性定名、地层对比和白云岩储层的发现。该项新技术主要是采用质量分析法，和过去碳酸盐岩仪的压力法相比，具有数据准确、分析时间短的优势。通过在四川盆地的应用，取得了良好的效果。因此，对碳酸盐岩定量分析新技术的原理、应用条件、定量解释方法和应用效果进行了介绍，评价了该技术的应用前景。
关键词：四川盆地；碳酸盐岩；定量分析技术；岩屑鉴别；解释方法；质量-化学分析法；应用
随着近几年PDC钻头钻井、空气钻井等新型钻井工艺与装备的应用，岩屑细小或呈粉尘状，岩屑描述的难度增大。在四川盆地复杂的三叠系、二叠系地层中，要准确的描述岩屑，碳酸盐岩分析仪器是不可缺少的设备，其结果的可靠性影响对地层岩性的判断。传统的碳酸盐岩鉴别方法满足不了现代钻井工艺条件下的录井要求，为此研发了新型碳酸盐岩分析技术。
1 碳酸盐岩定量分析技术
1.1 基本原理
碳酸盐岩主要由石灰岩和白云岩组成。其主要化学成分为Ca0、Mg0及C02，其余氧化物还有Si02、Ti02、Al203、Fe0、Fe203、K20、Na20和H20等。纯石灰岩的理论化学成分为Ca0、C02；纯白云岩(白云石)的理论化学成分为Ca0、Mg0、C02。此外，还有一些微量元素或痕迹元素，如Sr、Ba、Mn、Ni、C0、Pn、Zn、Cu、Cr、V、Ca、Ti等，可利用这些元素的种类、含量的比值来划分和对比地层、判断沉积环境和研究岩石成因。
盐酸与方解石和白云石的反应方程如下：
CaC03+2HCl=CaCl2+H20+C02↑ (1)
MgCa(C03)2+4HCl=CaCl2+MgCl2+H2O+2C02↑ (2)
目前流行的碳酸盐岩分析仪是将一定质量的岩屑和盐酸放在密封的反应池中反应，碳酸盐与盐酸反应，不断生成C02气体，造成密封池压力不断变化，通过测量压力的变化，从而确定碳酸盐岩的含量。传统的这一分析方法存在下述缺点：分析仪器可操作性差、使用不直观、硬件的稳定性不高、分析结果不能形成电子文档，且需要人工去判读。主要还因为分析精度不够，影响了碳酸盐岩岩性定名，从而影响碳酸盐岩录井剖面的质量。因此，急需研究新型的高精度碳酸盐岩分析技术。
碳酸盐岩定量分析技术是一种质量-化学分析法，其通过纯石灰岩、纯白云岩的理论化学成分研究，确定每单位方解石与盐酸完全反应后质量的减少量。每单位白云石与盐酸完全反应质量的减少量。利用电子天平测量反应产生的质量减少，并据此判断碳酸盐岩含量的方法。其数学表达式如下：
Y=(Y2-Y1-1.28Yk)×(C-DY/I00) (3)
EHk=H-Y1+AYB (4)
式中Y为白云质含量；H为石灰质含量；A、B、C、D、E、K为实验系数；Y2、Y1为实时分析数据。
解释工作由计算机自动完成，并且可进行短周期分析(120s)、长周期分析(180s)、精确分析(分析时间超过1000s)3种选择。分析周期越长，结果越准确。实验表明，采用短周期分析模式，也能满足现场需要。
1.2 不同取样条件下的解释方法
1.2.1误差分析
1.2.1.1 称量误差
目前采用样品量为1g以内，样品越多，分析误差越小。样品称量误差为0.001g，该项误差随分析模式不同而异，分析时间越短，误差越大。
1.2.1.2 样品混合时间
分析开始后如果不迅速将样品与盐酸完全混合，将导致分析不准。通过要求在30s内完全混合，这样误差最小。在30～60s内混合均匀，对白云岩含量的影响为5%～10%(相对误差)。
1.2.1.3 环境温度
标定时如果室温和分析时的室温不一致，两者的差别越大，分析误差越大。应尽可能在与标定温度相接近的条件下分析。
1.2.1.4 样品研磨
成分不同，影响不一样，应尽可能研细。通常而言，颗粒越大，误差就越大。分析样品颗粒大小最好与标准样品一致。
1.2.2不同钻井条件下的影响
1.2.2.1 桥塞钻井液钻井
由于桥塞钻井液钻进取样时间短，岩样少，岩性混杂，代表性差[1]，测量值中酸不溶物偏高，真岩屑少，解释准确率影响程度大。
1.2.2.2 PDC钻头钻井
PDC钻头产生的钻屑细小，碳酸盐岩钻屑为复合研磨而成，很少见新鲜成型岩屑[1～2]，测定值有一定误差。
1.2.2.3 空气钻井
空气钻井，岩屑基本成粉尘[3～4]，但不影响碳酸盐岩定量分析，解释符合率较高，影响较大的是取样时间的准确性。
1.2.3定量分析解释方法
本系统资料解释智能化，石灰质含量、白云质含量、白云岩含量的确定不再需要人工参与，排除了人为的误差。通过大量的实验，建立了数学模型，解释工作由计算机自动完成，碳酸盐岩测定分析系统可进行短周期分析(120s)、长周期分析(180s)、精确分析(时间1000s以上)3种选择。
分析过程如下：在烧杯中放入8mL浓度为10%的盐酸后置于天平托盘，将“称样纸”放在烧杯上，待称量稳定后将天平置为零。将样品放到称量纸上(样品重量介于0～1g，样品越多，分析结果误差越小)，点击“倒计时准备”，分析程序进入5s倒计时，在倒计时结束时尽快将酸与样品混合均匀，并放回到天平托盘上。一个分析周期后，窗口自动显示分析结果，其结果存在数据库中，可进行修改、转储、打印。
2 在四川盆地的应用情况及前景
2.1 应用情况
2.1.1龙岗地区飞仙关组鲕滩岩性识别
在四川盆地龙岗地区飞仙关组钻进中，应用碳酸盐岩定量分析技术对龙岗地区3口井进行了采样分析。从其中一口井的分析可见(图1)，在6750～6890m储层段，酸不溶物、石灰质含量高，与上部泥灰岩的自然伽马高值、双侧向低值对应较好；在6890～6992m储层段，白云质含量出现至高值，与鲕滩白云岩的自然伽马低值、双侧向高值显示吻合较好睁…，为判断飞仙关组鲕滩储层提供了可靠依据。但酸不溶物含量偏高，与鲕滩储层物性相关性稍差。
2.1.2川中磨溪构造雷口坡组岩性识别
针对碳酸盐岩地层，显微识别定量分析岩性存在困难，应用碳酸盐岩定量分析技术，对M030-H2井进行分析，在2961～3046m、3148～3164m、3208～3308m储层段，显示方解石含量低，白云石含量高，对应综合录井参数为低钻时，高气测值段。证实碳酸盐岩定量分析获得的方解石、白云石、酸不溶物含量与岩屑剖面、钻时、气测等资料对比吻合性较好，快速识别出白云岩储层(图2)。
2.1.3龙岗地区长兴组生物礁岩性识别
在龙岗地区长兴组生物礁钻进中，应用碳酸盐岩定量分析技术对对龙岗62井、龙岗63井和龙岗68井等进行采样分析。从龙岗62井的分析可见(图3)，在6300～6354m储层段，石灰质含量极高，与纯石灰岩的自然伽马低值、双侧向高值对应较好，在6354～6462m储层段，白云质含量出现至高值，与生物礁白云岩的自然伽马低值、双侧向高值显示吻合较好[8]，为判断长兴组生物礁储层提供了可靠依据。但酸不溶物含量偏高，与显示对应的生物礁储层物性相关性稍差。
2.2 应用前景
随着钻井技术的发展，钻井速度的不断提高，四川盆地各大油气田广泛采用PDC钻井和空气钻井等先进钻井工艺，岩屑细小或呈粉尘，岩屑描述的难度增大[9]。应用碳酸盐岩定量分析技术研发的分析系统具有结构简单，操作方便、快捷、准确，样品分析成功率高，岩屑石灰质、白云质成分量化准确等特点，在提高檄盐岩地区录井剖面的质量和发现礁滩储层方面具有的明显优势，而且，分析系统具有较好的成本优势，市场前景广泛。
3 结束语
碳酸盐岩定量分析技术实现了碳酸盐岩成分解释定量化，操作方便、结果准确、分析速度快，为录井工作者识别PDC钻井、空气钻井等先进钻井工艺过程中携带出的岩屑提供了一个辅助工具，提高了录井剖面质量。该技术在四川盆地碳酸盐岩重点探区的储层岩性识别中取得了较好的效果。
参考文献
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[8] 沈建波，高秀娥，石元会，等，川东褶皱带海相碳酸盐岩气层产能预测[J].录井工程，2010，21(4)：17-19.
[9] 粱宝安，王悦田，刘晶，等.水平井录井技术研究与应用[J].录井工程，2010，21(4)：1-4.
(本文作者：韩永刚1 赵容容2 李平1 陈述良1 濮瑞1 李永保1 1.川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院；2.中国石油西南油气田公司勘探事业部)
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