X射線熒光錄井分析儀

X射線熒光錄井簡稱XRF（X Radial Fluorescence）錄井，X射線熒光分析方法在地礦產資源的勘探中已經有了近50年的應用歷史，我國地質錄井學者2007年將X射線熒光分析技術引進到石油鉆井地質錄井中質，建立了石油鉆井巖屑X射線熒光錄井技術流程，為錄井巖性識別技術的突破奠定了基礎。X射線熒光分析技術在鄂爾多斯、塔里木、二連、渤海灣盆地的應用中取得了很好的效果，有效地解決了PDC鉆頭、氣體鉆井等鉆井條件下的錄井技術瓶頸問題，并且隨著研究的深入，其在儲層物性評價、沉積相研究等諸多方面的作用也得到應用。

1、分析原理

XRF錄井技術是建立在兩項成熟理論基礎上的一項新技術，其理論基礎一個是X射線熒光分析理論，另一個是巖石地球化學理論。

                                                                          圖1 X射線錄井譜圖

 1.1 X射線熒光分析原理：XRF分析是由X射線管發出的一次X射線，當施加給X射線管的電壓達到某一高度值，X射線管發射的一次X射線的能量足以激發樣品所含元素原子的內層電子，被逐出的電子為光電子，同時軌道上形成空穴，原子處于不穩定狀態。此時，外層高能級的電子自發向內層躍遷填補空位，使原子恢復到穩定的低能態，同時輻射出具有該元素特征的二次X射線，也就是特征熒光X射線。

XRF錄井根據熒光X射線的波長（能量）和強度對被測樣品中元素進行定性和定量分析, 它以計數率即熒光強度為縱坐標，以脈沖幅度即通道號，或X光子能量為橫坐標，得到能量色散型儀器的熒光光譜圖（圖1）。

X射線熒光錄井分析儀

1.2 巖石地球化學理論：地球化學原理包括元素在地球中賦存特征和遷移規律等諸多方面，地殼元素豐度研究說明，雖然地殼元素有90多種，但元素的相對平均含量極不均勻，若按克拉克值遞減的順序排列各種元素，則前兩種分布zui廣的元素（O（47%），Si）的質量占地殼總質量的76.5%，*種元素（O,Si，Al，Fe，Ca，Na，K，Mg，Ti，Mn）的質量占99.58%，其余元素的質量不超過地殼總質量的0.5%。

不同沉積類型所關注的元素種類不同，在砂泥巖剖面中，主要關注Si、Al、Ca等元素，Si元素反映了砂巖儲層的巖石類型，Al元素反映了泥質含量，Ca元素反映了砂巖儲層的碳酸鹽膠結程度。只有3種元素都準確可靠，才能在儲層評價中發揮作用。

在碳酸鹽巖剖面中，主要關注Ca、Mg、Si等元素，Ca元素反映了灰質含量和灰巖純度，Mg元素反映了白云質含量和白云巖純度，Si元素反映了陸源碎屑物含量。只有3種元素都準確可靠，才能在巖性識別和儲層評價中發揮作用。

在火成巖剖面中，主要關注Si、Fe、Ti、Na、K、Ca、Mg等元素，這些元素在火成巖的識別、巖石化學計算和巖石類型圖版分析中都起著至關重要的作用。

2、天瑞—EDX4500H

儀器EDX4500H以巖屑粉末（粒度小于８０目）為分析對象，采集巖石的Ｘ熒光圖譜和元素含量數據．成套設備包括Ｘ熒光分析主機、電腦、打印機、研磨機、壓樣機、真空泵．

2.1 儀器EDX 4500H 分析儀的主要特征是利用智能真空系統，可對Na、Mg、Al 、Si、P、S、Mg等輕元素具有良好的激發效果，利用XRF技術可對高含量的Ca、K、Cl等重點關注的元素進行精確分析，在巖性識別過程中起到了測試時間短，大大提高了檢測效率和工作效率的作用。

2.2 性能特點

高效超薄窗X光管，指標達到較高水平 
的數字多道技術，讓測試更快，計數率達到100000CPS，精度更高。

電制冷SDD硅漂移探測器，良好的能量線性、能量分辨率和能譜特性，較高的峰背比 
天瑞儀器產品—信噪比增強器（SNE），提高信號處理能力25倍以上 
低能X射線激發待測元素，對Na、Mg、Al 、Si、P、S、Cl等輕元素激發效果好 
智能抽真空系統，屏蔽空氣的影響，大幅擴展測試的范圍 
自動穩譜裝置保證了儀器工作的*性
高信噪比的電子線路單元 
針對不同樣品自動切換準直器和濾光片，免去手工操作帶來的繁瑣 
解譜技術使譜峰分解，使被測元素的測試結果具有相等的分析精度
多參數線性回歸方法，使元素間的吸收、增強效應得到明顯的抑制
內置高清晰攝像頭 
液晶屏顯示讓儀器的重要參數（管壓、管流、真空度）一目了然

3、應用領域

采用天瑞EDX4500H可以用于巖性識別、沉積相分析、物性評價等

3.1巖性識別：在砂泥巖剖面中利用Si、Al比值的大小和變化特征來識別砂巖和泥巖，碳酸鹽巖剖面中利用Si、Al、Ca、Mg等元素的含量來識別白云巖、石灰巖、砂巖和泥巖，在火成巖剖面利用Ba、Al、Fe的含量來識別火成巖和砂泥巖。

3.2沉積相分析：Mn/Ti和Mn/Al比值是沉積速率的良好指示劑，Al和Ti是陸源的代表性元素，而Mn則是典型的大洋型沉積元素，在沉積作用過程中，沉積物與介質之間存在著復雜的地球化學平衡，不同元素在不同環境中的含量和比值就會存在差異。下面是常用的幾種環境判別的元素比值地球化學標志。

地球化學家把(K2O+Na20+CaO)／Al203作為指示化學風化作用強度的一個地球化學指標，比值越小，風化作用越強烈。

Rb/K比值：研究表明，海相沉積物的Rb/K比值往往大于0.05，半咸水沉積物介于0.03至0.05之間，淡水沉積物則往往小于0.03。

B/Ga比值：海相沉積物的B/Ga比值大于4，而淡水沉積物的則小于3，半咸水沉積物的介于二者之間。

Sr/Ba比值：Sr/Ba比值與鹽度呈正相關關系，據統計，比值大于1者多為海相沉積，小于1者多為陸相沉積。

此外，Cr、Cu、Ni、V等元素的含量，在海陸環境中也有明顯差異，一般情況下，海相沉積物比陸相沉積物高三分之一至一倍。

3.3物性評價：XRF分析獲得的是巖石元素信息，這種分析結果不可能反映顆粒排列方式信息，但假定某地層在形成時沉積物源*、水體化學性質不變、埋深相當，成巖后生變化過程一樣，那么影響孔隙度的主要因素只有顆粒和填隙物（包括膠結物）的含量，而元素分析數據恰恰反映了巖石成分的變化。因此元素分析數據為孔隙度的定量計算提供了理論依據。