龍鳳井田地質(zhì)勘探中煤層對比方法探討

彭興和

（重慶一三六地質(zhì)隊，重慶 401147）

前言

地球物理測井是記錄測井儀器沿鉆孔井壁移動時各巖層的物性反映數(shù)據(jù)，曲線解釋是將巖層的物性反映數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成地層的地質(zhì)信息過程。測井曲線是對鉆孔所穿過的地層地質(zhì)信息記錄的客觀反映。特別是在構(gòu)造復(fù)雜、煤層不穩(wěn)定、標(biāo)志層不明顯的井田，利用井田內(nèi)的地質(zhì)地球物理特征進(jìn)行地層對比可體現(xiàn)工作簡單、效率高、準(zhǔn)確度高的特點，還能夠彌補其它地層對比方法的不足之處，成為某些井田的主要地層對比手段。

1 井田概況

金沙縣位于貴州省西北部的畢節(jié)地區(qū)，擁有豐富的煤炭和水資源條件，326國道從井田西側(cè)通過，具有煤、電開發(fā)工程優(yōu)勢，被列入貴州省“十五”計劃開工建設(shè)的“十大電力”建設(shè)項目之一。龍鳳井田內(nèi)及周邊出露的地層有二疊系下統(tǒng)茅口組(P1m)、上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)、長興組(P2c)，三疊系下統(tǒng)夜郎組(T1y)、茅草鋪組(T1m)和中統(tǒng)松子坎組(T2s)。

龍?zhí)督M(P21)：厚度 103.90～130.45m，平均118.51m。井田內(nèi)無出露，主要分布于井田兩側(cè)外圍。該組足井田的含煤地層，為一套海陸交互相、多旋迥沉積組成的含煤巖系，由灰～深灰、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰～褐灰色細(xì)砂巖、灰～深灰色硅質(zhì)灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、灰黑色炭質(zhì)泥巖及煤層組合。含煤 12～15層，其中 7、8、9、11、12五層煤較穩(wěn)定，為主要可采煤層，其中7、8、9煤層是此次勘探的主要目的層。

2 巖煤層測井對比方法

對于單孔的測井資料進(jìn)行綜合解釋，能夠了解所穿過的鉆孔縱向巖層排列順序、埋深和巖性，劃分出煤層、含隔水層及其它有益礦產(chǎn)。但是，這僅僅是1個鉆孔的情況，要摸清整個井田或煤田的地下地質(zhì)面貌，就必須利用分布在全井田各剖面線上的每1個鉆孔的地質(zhì)資料，進(jìn)行綜合分析研究。從中找出規(guī)律性的東西，這就要進(jìn)行地層對比的工作。

2.1 測井資料綜合對比工作的地球物理基礎(chǔ)

2.1.1 在同一井田內(nèi)，同一時代，相似的沉積環(huán)境之下.其所形成的地層在巖性和物性上具有大致相同特征。

2.1.2 不同時代的地層，其沉積特征的變化和地層的組合關(guān)系具有一定的規(guī)律。

2.1.3 上述地質(zhì)特點反映到測井曲線上就是表現(xiàn)出一定的物性特征規(guī)律，包括曲線的幅值、形態(tài)、組合特征和某些特殊的物性標(biāo)志，這些特征及其變化規(guī)律，在井田或煤田內(nèi)大體是一致的。

因此，通過井田內(nèi)各個鉆孔的測井資料對比工作.能夠較詳細(xì)的研究煤田的地下巖層的沉積關(guān)系、巖層厚度變化、巖層變化和巖性變化，研究煤層的分布、厚度、結(jié)構(gòu)及煤質(zhì)變化，利用地層的重復(fù)、缺失和巖性組合規(guī)律來查明地下地層地質(zhì)構(gòu)造。它不僅可以替代或補充地質(zhì)上巖層對比工作，還可以提高測井曲線本身的解釋質(zhì)量。因為通過曲線的對比，了解曲線的變化規(guī)律和地層的沉積關(guān)系，就可以掌握煤層及標(biāo)志層的發(fā)育和變化，從而避免了由于層位判斷不準(zhǔn)而引起的解釋錯誤，特別是在開展無巖芯鉆進(jìn)的層段。

2.2 各主要煤層的物性組合特征分析

該井田自測井工作開展以來。通過試驗基準(zhǔn)孔的研究，用測井物性曲線與地質(zhì)鑒定、巖芯實物的相互對比和分析，對該井田地層的巖、煤層的物性特征已經(jīng)掌握，規(guī)律性較明顯，在煤系地層中確定了一系列的物性標(biāo)志層(組)，奠定了煤層對比的基礎(chǔ)，保證了煤層對比的正確可靠。各主要煤層的物性組合特征分述如下：

(1)5、6、7煤。煤層具有低自然伽瑪、低密度、中低電阻率、較高中子孔隙度和較低的縱波速度的物性特征。地層發(fā)育有k(灰?guī)r).煤層有5上、5、5T、6、6T、7、7T和8上等煤層。其中.7煤層為不穩(wěn)定煤層，其余煤層均為極不穩(wěn)定煤層，其厚度、結(jié)構(gòu)變化較大。由剖面和平面對比可以發(fā)現(xiàn)5、6煤層具有分岔合并現(xiàn)象(圖1)，合并后定名為6煤層，5、6煤層合并區(qū)主要分布在井田的中南部；6、7煤層也具有分岔合并現(xiàn)象，合并后定為7煤層，6、7煤層合并區(qū)主要分布在井田的東北及中西部；在井田的中西及南部5、5下、6、6下煤層具有沖刷和沉缺的現(xiàn)象。在6、6下煤層的頂?shù)装l(fā)育一層(泥巖或炭質(zhì)泥巖)具有較高放射性異常，它是判定6、6下煤層層位的物性標(biāo)志，煤層具有較高的視電阻率、較低的自然伽瑪、較小的密度和較高的中子孔隙度的物性特征與其它巖性易于區(qū)分，煤層在各參數(shù)曲線上反映明顯，定性定厚可靠，由于標(biāo)志層發(fā)育較穩(wěn)定，煤層層位的確定比較可靠。

圖1 龍?zhí)督M5、6、6下煤層分叉合并曲線物性特征

(2)8、9煤：煤層具有低自然伽瑪、低密度，中低電阻率、較高中子孔隙度和較低的縱波速度的物性特征。8、9兩煤層無論是分岔還是合并，它們的曲線形態(tài)組合特征是穩(wěn)定的，尤其在自然伽瑪曲線上形成一個具有雙“w”的組合形態(tài)，且物性特征穩(wěn)定，在井田內(nèi)無論是在分岔區(qū)還是在合并區(qū)，從物性特征上能夠可靠的進(jìn)行對比，在9煤層的底板發(fā)育有L9上、L9下兩層泥灰?guī)r，這兩層泥灰?guī)r較穩(wěn)定，無論是從地層層序上，還是物性特征上都是確定9煤層的標(biāo)志層(圖 2)。

圖2 龍?zhí)督M8,9煤層分岔、合并曲線物性特征

(3)11煤；煤層具有低密度、中低電阻率、較高中子孔隙度、較低的縱波速度和較高的自然伽瑪物性特征，由于煤層中含有的鎵含量達(dá)到了工業(yè)品位要求，最大值達(dá)85μg／g。其余元素均未達(dá)到工業(yè)品位要求 (鍺 20μg／g、鎵 30μg／g、鈾200μg／g、釷 900μg／g)，所以在自然伽瑪曲線上具有較高的特殊異常。由于煤層上下圍巖的組合，所以在自然伽瑪曲線上形成-個“筆架峰”的組合形態(tài)。

(4)12煤：煤層具有低密度、中低電阻率、較高中子孔隙度、較低的縱波速度和較高的自然伽瑪物性特征，由于煤層中含有的鎵含量達(dá)到了工業(yè)品位要求，最大值達(dá)85μg／g，其余元素均未達(dá)到工業(yè)品位要求 (鍺 20μg／g、鎵 30μg／g、鈾200μg／g、釷 900μ／g)，所以在自然伽瑪曲線上具有較高的特殊異常。由于煤層上下圍巖(L12灰?guī)r、12煤和鋁質(zhì)泥巖)的組合.所以在自然伽瑪曲線上形成一個“雙駝峰”的組合形態(tài)。12煤層局部具有分岔合并的現(xiàn)象，有時發(fā)育成12上、12兩層(僅有2個鉆孔)，在12上煤層的上部發(fā)育L12上、L12兩層泥灰?guī)r，但有時L12上相變?yōu)殁}質(zhì)砂巖。其中L12石灰?guī)r與12煤層在自然伽瑪娶線上組成1個石灰?guī)r低幅值、煤層高幅值的物性組合特征，該組合特征無論該層石灰?guī)r距煤層間距近與遠(yuǎn)，或該石灰?guī)r是否發(fā)育，其物性特征是非常明顯的，是確定12煤層的良好物性標(biāo)志層(圖 3)。

圖3 龍?zhí)督M12煤層曲線組合物性特征

3 煤層對比可靠程度

針對龍?zhí)督M 5、6、7、8、9、11、12 煤層的賦存規(guī)律開展了一系列的研究工作，編制了龍?zhí)督M巖、煤層測井曲線對比圖走向剖面2條(報告編制中，編制了全部鉆孔龍?zhí)督M巖、煤層測井曲線對比圖進(jìn)行對比)、傾向剖面若干條 (4條勘探線)，在煤層綜合分析、研究時，對全井田內(nèi)、外的70個鉆孔(含井田外6個鉆孔)煤系地層采用了測井曲線異常形態(tài)對比法、曲線異常組合規(guī)律對比法和特殊異常對比法進(jìn)行了全面對比，又繪制了5、6，7煤層和8、9煤層宏觀結(jié)構(gòu)平面圖，從空間上對煤層曲線特征及賦存規(guī)律進(jìn)行了較深入的研究，并揭示了6、7煤層(見圖4)的分岔、合并的基本規(guī)律及局部沖刷變薄、沉缺、斷缺等現(xiàn)象。利用上述圖紙展開的煤層對比工作，不但應(yīng)用了煤層深度、厚度、結(jié)構(gòu)和煤層與上、下標(biāo)志層間距等因素，同時結(jié)合煤層本身測井曲線形態(tài)特征及其與頂、底板和煤層上、下標(biāo)志層間組合特征進(jìn)行了全煤系地層的對比，從而保證了煤層層位對比的正確可靠。而且對煤層的分岔、合并、沖刷、沉缺、煤層變薄及厚度、結(jié)構(gòu)變化規(guī)律等也有了較清楚的了解。龍?zhí)督M煤層因沉積環(huán)境穩(wěn)定、煤層沉積層序規(guī)律性較強，較易于對比。

圖4 龍?zhí)督M6、7煤層分岔、合并曲線特征

結(jié)論

龍?zhí)督M煤層對比可靠程度為：5、6、7煤層對比結(jié)果可靠～較可靠，8、9、11、12 煤層對比結(jié)果可靠。利用測井資料進(jìn)行地層對比，該方法能夠較可靠的確定煤、巖層的變化規(guī)律，確定地下的地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)，探明斷層的位置、性質(zhì)和斷距.研究煤層的沖刷范圍，圈定火成巖的侵入范嗣等。從而為繪制區(qū)域構(gòu)造圖和開展無巖芯鉆探提供了堅實的地質(zhì)基礎(chǔ)。

[1]康立權(quán).甘肅省煤田地質(zhì)勘探的回顧與展望.中國煤田地質(zhì)，1989-10-01.