綜合地球物理測井技術和應用研究

高鵬飛

摘 要：地球物理綜合測井技術是通過測井曲線反映地層巖性，解決地質問題的一種方法，在煤層氣的勘探開發(fā)過程中起著重要作用，廣泛運用于各個領域。通過一系列的測井曲線獲得鉆井內豐富的地質物性信息，估算煤層的孔隙度、滲透率、含氣量等確定構造和地質環(huán)境，解決水文地質等方面，越來越發(fā)揮重要的作用。

關鍵詞：綜合測井；測井數據；盾構隧道

前言

地球物理測井，廣泛應用于工程勘探的各個領域。通過測井地層得到鉆孔信息豐富，巖石鉆孔記錄的物理性質，地球物理信息的采集，處理和解釋，為地質信息，信息工程和地質災害，生態(tài)環(huán)境等信息，在推斷地質結構和地質環(huán)境，在解決水文地質問題中發(fā)揮作用。我國首家煤炭行業(yè)運用盾構技術進行隧道施工在新疆某煤礦投入生產。盾構隧道地質條件將不利于施工過程，可能引起周邊建筑物沉降表面變形或沖突，特別是巖石風化、水文等因素直接影響盾構隧道施工安全。所以我們必須利用經驗做好預測，基于地質隧道預報經驗，國內普遍采用地質雷達、鉆孔、地質分析三種方法進行處理。

1 綜合地球物理測井技術和應用

地球物理測井方法：自然伽瑪、聲波測井、電阻率測井、自然電位測井、井溫、井斜測井、井中電視、鹽化等。儀器設備：測井儀器采用北京中地英捷物探研究所生產的PSJ-2型數字測井儀。該系統(tǒng)由主機、電纜絞車、筆記本電腦、發(fā)電機，密度、井溫、井斜、聲波及電極系探管組成。井下電視采用武漢長勝工程檢測技術開發(fā)公司JL-IDOI（A）智能鉆孔電視成像儀。

中國地調局地科院物化探在完成綜合測井數據采集、資料解釋、統(tǒng)計分析和綜合研究工作基礎上，獲得重要發(fā)現(xiàn)，取得了系列進展和成果。完成了廬樅ZK01及銅陵TLZK01兩個2000多米鉆孔的6次綜合測井數據采集工作，測量總深度達4126.43米。取得了視電阻率、自然電位、極化率、磁化率、聲波速度、超聲成像、自然伽馬、巖性密度、井斜、井徑、井溫、泥漿電阻率測井及井中磁測等13種測井參數的測井數據和圖像。

在XX鉆孔1500米以下井段連續(xù)發(fā)現(xiàn)21處強放射性異常（一級表外含量），異常段累計厚度達93.02米，為廬樅地區(qū)深部找鈾礦提供了重大線索。通過對TLZK01鉆孔巖心編錄及測井資料對比分析，采用有效的礦化帶識別技術，推斷金屬硫化物礦化段異常12處，累計厚度400余米。利用ZK01、TLZK01鉆孔的常規(guī)測井資料，研究了巖性測井響應特征，完成了鉆孔主要巖性的測井響應分析和巖性識別分層。利用ZK01、TLZK01鉆孔的超聲成像測井資料，統(tǒng)計分析了鉆孔壁裂隙發(fā)育和破碎狀況。對多參數地球物理測井結果進行了綜合研究，分析了鉆遇地層主要巖性的測井響應特征，初步建立了相應的物性模型。

通過深部地球物理鉆孔和地球物理勘探工作的發(fā)展狀況，地殼淺層的垂直變化，深化金屬和地面地球物理數據提供解釋，而且提供了豐富的地球物理信息，也為工作區(qū)尋找深部隱伏礦提供了豐富的地球物理信息。目前最新的脈沖中子飽和度測井、同位素示蹤測井及配套裝備等研究，創(chuàng)立了脈沖中子雙譜飽和度測井及致密氣藏脈沖中子測井理論，發(fā)明了放射性同位素示蹤劑載體的制備工藝及放射性同位素示蹤劑評價手段，形成了滿足不同地層條件下注水、產出剖面監(jiān)測的同位素示蹤技術體系，創(chuàng)建了以中子壽命譜技術為核心的套后放射性組合測井解釋方法，達到了截面雙參數同時測量，實現(xiàn)了監(jiān)測技術的安全、可靠和高效。

2 綜合測井在盾構隧道工程主要數據

（1）不同的地質構造，巖石層的特征曲線不同，我們可以利用綜合測井數據曲線來觀察比較各種巖層，通過比較可以得到不同的特征，針對不同地理特征實施鉆孔方案和具體的工作面方案。（如圖所示）上述綜合測井數據曲線分析了電阻率、聲波速度曲線和電位情況，根據具體的數據曲線解釋原則，與實測曲線進行對比，可以確定工作面的巖層屬性，對后續(xù)的開采工作非常有利。（2）聲波速度測井曲線的解釋，聲波在不同巖層結構其波速會有不同的變化，通過不同層面其物理指標將有明顯差異，我們根據聲波速度可以確定巖孔破碎程度，進而分析巖石的破碎情況和裂縫的發(fā)展趨勢。（3）電阻率、自然電位以及溫度曲線的變化和異常解釋，一般情況下巖石周圍含水層的電阻率都會呈現(xiàn)較明顯的異常狀況，自然電位會明顯偏離基準線，有明顯的上升變化趨勢，溫度呈現(xiàn)不規(guī)律的變化，一般情況溫度的梯度變化比完整的井孔溫度梯度小，隨著深度的變化并不明顯，因此我們結合電阻率和溫度曲線，再結合自然電位變化的解釋分析確定其分類，定位含水豐富區(qū)域。（4）井液電阻率測井（鹽擴散法）：在含水層（段），鹽化后井液電阻率隨時間有明顯增加和位移，根據鹽化后井液電阻率隨時間的變化和鹽水柱的運動方向，劃分含水層（段）并確定其補給關系。根據井徑測井實測數圈定井徑擴大段。（5）智能鉆孔三維可視化成像：三維地質建模是運用計算機技術，利用測井資料、錄井資料和鉆井資料，形成工程參數和地質參數的三維數據體，定量分析鉆孔的破碎情況、裂隙的發(fā)育及長度、寬度、裂隙的產狀，計算鉆孔中破碎帶的面積，繪制相應的三維井眼軌跡，逐漸成為隨鉆地質導向鉆井技術的一個熱點。利用VC++與OpenGL混合編程實現(xiàn)井眼軌跡和地層三維可視化。

3 測井曲線綜合解釋

綜合測井的成果解釋：可以結合聲波速度曲線變化來確定巖層的破碎程度，進行較準確的評估，結合電阻率、井溫度變化、電阻率變化可以對巖層井下的含水狀況進行評估，利用井下電視對工作面異常區(qū)進行綜合的分析。利用現(xiàn)代化的成像測井能夠準確經行地層結構分析，得到較準確的量化分析報告，結合聲波速度和地質特征進行交互式的信息對比，得到裂縫參數、巖體頻譜分析等等。

4 結束語

在鉆井超前勘探盾構隧道時地質預報綜合錄井取得了一些進展。特別是軟巖、硬巖，在破碎帶巖體風化程度、不良水文地質等提供了一種科學地球物理測井數據，減少技術引起的屏蔽導體和盾構施工變形和損傷的影響，以便采取相應的措施，以確保隧道施工安全。建議：如果地質雷達在隧道的頂部，位于高密度勘探地面上，盾構隧道不良地質體在施工過程中對地表擾動的形成，可能引起周圍建筑物和調查監(jiān)測變形或沉降，將更有現(xiàn)實意義。

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