X射线荧光录井分析仪

X射线荧光录井简称XRF（X Radial Fluorescence）录井，X射线荧光分析方法在地矿产资源的勘探中已经有了近50年的应用历史，我国地质录井学者2007年将X射线荧光分析技术引进到石油钻井地质录井中质，建立了石油钻井岩屑X射线荧光录井技术流程，为录井岩性识别技术的突破奠定了基础。X射线荧光分析技术在鄂尔多斯、塔里木、二连、渤海湾盆地的应用中取得了很好的效果，有效地解决了PDC钻头、气体钻井等钻井条件下的录井技术瓶颈问题，并且随着研究的深入，其在储层物性评价、沉积相研究等诸多方面的作用也得到应用。

1、分析原理

XRF录井技术是建立在两项成熟理论基础上的一项新技术，其理论基础一个是X射线荧光分析理论，另一个是岩石地球化学理论。

                                                                          图1 X射线录井谱图

 1.1 X射线荧光分析原理：XRF分析是由X射线管发出的一次X射线，当施加给X射线管的电压达到某一高度值，X射线管发射的一次X射线的能量足以激发样品所含元素原子的内层电子，被逐出的电子为光电子，同时轨道上形成空穴，原子处于不稳定状态。此时，外层高能级的电子自发向内层跃迁填补空位，使原子恢复到稳定的低能态，同时辐射出具有该元素特征的二次X射线，也就是特征荧光X射线。

XRF录井根据荧光X射线的波长（能量）和强度对被测样品中元素进行定性和定量分析, 它以计数率即荧光强度为纵坐标，以脉冲幅度即通道号，或X光子能量为横坐标，得到能量色散型仪器的荧光光谱图（图1）。

X射线荧光录井分析仪

1.2 岩石地球化学理论：地球化学原理包括元素在地球中赋存特征和迁移规律等诸多方面，地壳元素丰度研究说明，虽然地壳元素有90多种，但元素的相对平均含量极不均匀，若按克拉克值递减的顺序排列各种元素，则前两种分布zui广的元素（O（47%），Si）的质量占地壳总质量的76.5%，*种元素（O,Si，Al，Fe，Ca，Na，K，Mg，Ti，Mn）的质量占99.58%，其余元素的质量不超过地壳总质量的0.5%。

不同沉积类型所关注的元素种类不同，在砂泥岩剖面中，主要关注Si、Al、Ca等元素，Si元素反映了砂岩储层的岩石类型，Al元素反映了泥质含量，Ca元素反映了砂岩储层的碳酸盐胶结程度。只有3种元素都准确可靠，才能在储层评价中发挥作用。

在碳酸盐岩剖面中，主要关注Ca、Mg、Si等元素，Ca元素反映了灰质含量和灰岩纯度，Mg元素反映了白云质含量和白云岩纯度，Si元素反映了陆源碎屑物含量。只有3种元素都准确可靠，才能在岩性识别和储层评价中发挥作用。

在火成岩剖面中，主要关注Si、Fe、Ti、Na、K、Ca、Mg等元素，这些元素在火成岩的识别、岩石化学计算和岩石类型图版分析中都起着至关重要的作用。

2、天瑞—EDX4500H

仪器EDX4500H以岩屑粉末（粒度小于８０目）为分析对象，采集岩石的Ｘ荧光图谱和元素含量数据．成套设备包括Ｘ荧光分析主机、电脑、打印机、研磨机、压样机、真空泵．

2.1 仪器EDX 4500H 分析仪的主要特征是利用智能真空系统，可对Na、Mg、Al 、Si、P、S、Mg等轻元素具有良好的激发效果，利用XRF技术可对高含量的Ca、K、Cl等重点关注的元素进行精确分析，在岩性识别过程中起到了测试时间短，大大提高了检测效率和工作效率的作用。

2.2 性能特点

高效超薄窗X光管，指标达到较高水平 
的数字多道技术，让测试更快，计数率达到100000CPS，精度更高。

电制冷SDD硅漂移探测器，良好的能量线性、能量分辨率和能谱特性，较高的峰背比 
天瑞仪器产品—信噪比增强器（SNE），提高信号处理能力25倍以上 
低能X射线激发待测元素，对Na、Mg、Al 、Si、P、S、Cl等轻元素激发效果好 
智能抽真空系统，屏蔽空气的影响，大幅扩展测试的范围 
自动稳谱装置保证了仪器工作的*性
高信噪比的电子线路单元 
针对不同样品自动切换准直器和滤光片，免去手工操作带来的繁琐 
解谱技术使谱峰分解，使被测元素的测试结果具有相等的分析精度
多参数线性回归方法，使元素间的吸收、增强效应得到明显的抑制
内置高清晰摄像头 
液晶屏显示让仪器的重要参数（管压、管流、真空度）一目了然

3、应用领域

采用天瑞EDX4500H可以用于岩性识别、沉积相分析、物性评价等

3.1岩性识别：在砂泥岩剖面中利用Si、Al比值的大小和变化特征来识别砂岩和泥岩，碳酸盐岩剖面中利用Si、Al、Ca、Mg等元素的含量来识别白云岩、石灰岩、砂岩和泥岩，在火成岩剖面利用Ba、Al、Fe的含量来识别火成岩和砂泥岩。

3.2沉积相分析：Mn/Ti和Mn/Al比值是沉积速率的良好指示剂，Al和Ti是陆源的代表性元素，而Mn则是典型的大洋型沉积元素，在沉积作用过程中，沉积物与介质之间存在着复杂的地球化学平衡，不同元素在不同环境中的含量和比值就会存在差异。下面是常用的几种环境判别的元素比值地球化学标志。

地球化学家把(K2O+Na20+CaO)／Al203作为指示化学风化作用强度的一个地球化学指标，比值越小，风化作用越强烈。

Rb/K比值：研究表明，海相沉积物的Rb/K比值往往大于0.05，半咸水沉积物介于0.03至0.05之间，淡水沉积物则往往小于0.03。

B/Ga比值：海相沉积物的B/Ga比值大于4，而淡水沉积物的则小于3，半咸水沉积物的介于二者之间。

Sr/Ba比值：Sr/Ba比值与盐度呈正相关关系，据统计，比值大于1者多为海相沉积，小于1者多为陆相沉积。

此外，Cr、Cu、Ni、V等元素的含量，在海陆环境中也有明显差异，一般情况下，海相沉积物比陆相沉积物高三分之一至一倍。

3.3物性评价：XRF分析获得的是岩石元素信息，这种分析结果不可能反映颗粒排列方式信息，但假定某地层在形成时沉积物源*、水体化学性质不变、埋深相当，成岩后生变化过程一样，那么影响孔隙度的主要因素只有颗粒和填隙物（包括胶结物）的含量，而元素分析数据恰恰反映了岩石成分的变化。因此元素分析数据为孔隙度的定量计算提供了理论依据。