煤田物探測(cè)井探管的技術(shù)改進(jìn)探討

田海洋

摘要：當(dāng)前數(shù)字測(cè)井設(shè)備比以前更加方便，但是測(cè)井儀器生產(chǎn)廠家應(yīng)該結(jié)合戶外實(shí)際狀況把這幾種探管作為主流探管來(lái)設(shè)計(jì)生產(chǎn)：天然人工反射性探管以及自然電位三側(cè)向聲速組合探管。這樣，只需要在鉆桿內(nèi)外各測(cè)量一次就可以全部采集煤田測(cè)井所需要的數(shù)據(jù)曲線，而且這兩種探管在孔內(nèi)都不容易被損壞，不僅節(jié)約鉆機(jī)測(cè)井時(shí)的成本，還減少測(cè)井的時(shí)間以及人員的工作量。

關(guān)鍵詞：煤田物探測(cè)井；探管；技術(shù)改進(jìn)

煤田專(zhuān)業(yè)測(cè)井在煤層定性定厚的時(shí)候需要使用的方法有三種：自然伽馬、伽馬—伽馬和電阻率。輔助方法使用自然電位或聲波。TYSC-3Q型數(shù)字測(cè)井儀由井下探管、地面控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理部分組成。本文主要分析其井下探管部分。

1 測(cè)井設(shè)計(jì)

煤田地質(zhì)勘查中進(jìn)行測(cè)井工作，需要編寫(xiě)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)編制前，需要廣泛搜集、分析施工區(qū)的測(cè)井、地質(zhì)、水文、地面物探、鉆探等相關(guān)資料。設(shè)計(jì)應(yīng)允許考慮地質(zhì)需要，并盡量使用新方法、新技術(shù)，以擴(kuò)大地質(zhì)應(yīng)用范圍，提高綜合效益。測(cè)井設(shè)計(jì)內(nèi)容：地質(zhì)任務(wù)、工作量和質(zhì)量要求；對(duì)以往測(cè)井工作評(píng)價(jià)；區(qū)內(nèi)地質(zhì)、地球物理特征；確定試驗(yàn)孔的數(shù)量、孔位，試驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)內(nèi)容；采用的測(cè)井物性參數(shù)、方法、技術(shù)條件和技術(shù)指標(biāo)。

2 戶外測(cè)井工作流程

TYSC-3Q是TYSC系列數(shù)字測(cè)井儀的最新型號(hào)的測(cè)井儀器，是煤礦專(zhuān)用設(shè)備生產(chǎn)廠家渭南廠在引進(jìn)以及消化美國(guó)蒙特公司系列數(shù)字測(cè)井系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改型、設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)的國(guó)有化煤田數(shù)字測(cè)井儀。當(dāng)前，很多煤田測(cè)井都是用這個(gè)系統(tǒng)的儀器。

伽馬—伽馬測(cè)量，伽馬—伽馬測(cè)量就是人工放射性測(cè)量，又叫密度測(cè)量，煤田測(cè)井，首先需要測(cè)量密度，因?yàn)檫@個(gè)探管能夠在鉆桿里面測(cè)量。放射源有著穿透性，鉆桿和套管對(duì)它的作用很小，所以從安全方面考慮，通常在鉆桿里面對(duì)它進(jìn)行測(cè)量。雖然這樣會(huì)影響煤巖層的定量計(jì)算，但對(duì)于煤巖層的定性以及定厚沒(méi)有影響，今天很多煤田勘探對(duì)于測(cè)井也只要求定性定厚，當(dāng)前國(guó)產(chǎn)測(cè)井儀器不能準(zhǔn)確定量計(jì)算。把測(cè)井設(shè)備安裝好以后，把密度探管和電纜接頭連接好，裝上放射源銫137，使用電纜放到井底，打開(kāi)推靠臂，然后就可以進(jìn)行測(cè)量。

天然三側(cè)向測(cè)量。天然伽馬雖然能夠在鉆桿里面進(jìn)行測(cè)量，但是三側(cè)向明顯不行，因此，只有把鉆桿全都提出井孔外，再對(duì)它進(jìn)行測(cè)量。因?yàn)樘焦荛L(zhǎng)度不長(zhǎng)，外徑非常細(xì)，所以通常在井下非常安全，不會(huì)被卡住，即使被卡住也非常容易打撈，不會(huì)受到破壞。

聲速測(cè)量。天然三側(cè)向測(cè)量完以后，然后測(cè)量聲速，聲速探管因?yàn)橐獫M足發(fā)聲以及接收的需要，外管非常粗長(zhǎng)，中間一段外管需要設(shè)計(jì)成花格子的形狀，以避免或減少聲音沿著外管到達(dá)接收器的時(shí)候?qū)y(cè)量聲波的首波造成影響。這樣就使得聲波探管在使用的時(shí)候非常容易彎折，尤其是在井下測(cè)量的時(shí)候會(huì)被卡住，因?yàn)樘焦苤虚g一段花格子外管承受力度不大，被卡以后打撈的時(shí)候會(huì)把探管弄壞。這個(gè)時(shí)候離鉆機(jī)停機(jī)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，孔里面容易形成泥皮，使探管不容易下放[1]。

測(cè)斜。測(cè)斜主要是測(cè)量井孔的傾角以及方位角。

井溫、井液電阻率測(cè)量。對(duì)于少數(shù)井孔，在了解其水文地質(zhì)環(huán)境的時(shí)候，需要對(duì)它進(jìn)行井溫或井液電阻率測(cè)量，有的時(shí)候應(yīng)該兩者都要進(jìn)行測(cè)量。

3 井下探管的類(lèi)型

3.1 伽馬—伽馬探管

在煤田測(cè)井的時(shí)候，一般使用伽馬—伽馬、自然伽馬以及三側(cè)向電阻率作為主要曲線對(duì)煤層進(jìn)行定性定厚分析，在操作的時(shí)候，由于鉆孔非常深或孔里面的狀況比較復(fù)雜，有的時(shí)候在測(cè)完伽馬—伽馬曲線以后，會(huì)在鉆桿里面測(cè)一條自然伽馬曲線。即使以后在提鉆后別的曲線不能測(cè)量，按照煤田測(cè)井規(guī)范也不會(huì)使這個(gè)孔成為沒(méi)有用的孔。所以，建議測(cè)井儀器生產(chǎn)廠家把天然放射性與人工放射性組合起來(lái)，把這兩種曲線的測(cè)量一次性完成，并把井下推靠裝置去掉，人工反射性由定向接收改成全方向接收，這樣探管直徑就由以前的ф60mm減少到ф50mm甚至45mm。即使在鉆桿里面形成泥皮，也不阻礙探管的下放。這個(gè)電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和需要的器件在電路板上所占的空間比較小，占用空間比較大的是閃爍計(jì)數(shù)器以及晶體，但是這部分總長(zhǎng)最多是30cm。而因?yàn)橥瓶勘郾蝗サ?，它的長(zhǎng)度一般在70cm左右，因此改良后的伽馬—伽馬探管的總長(zhǎng)度會(huì)比以前短一些[2]。

3.2 電性探管和聲波探管

把三側(cè)向電性和聲波組合起來(lái)，在鉆桿外一次性就能把三側(cè)向電流、三側(cè)向電阻率以及聲波都測(cè)完。若再在三側(cè)向電性加一點(diǎn)電路，就能測(cè)量自然電位曲線，這是最好的方法。因?yàn)槁暡ㄊ且环N驗(yàn)證性以及輔助性的參數(shù)，而起相同作用的參數(shù)還有自然電位。自然電位測(cè)量受到外部的干擾非常大，但是一般還可以滿足測(cè)井的需要。在鉆孔里面和鉆孔的四周，因?yàn)槊簬r層的自然電化學(xué)的活動(dòng)性，存在很多生成電動(dòng)勢(shì)的物理-化學(xué)的過(guò)程，這種狀況叫做自然極化。自然極化會(huì)造成煤巖層和沿井身的電位減少，所以在鉆孔里面各個(gè)點(diǎn)有著不一樣的自然電位值。它的電路設(shè)計(jì)不復(fù)雜，外管做得非常細(xì)短而且牢固。只需在三側(cè)向探管上進(jìn)行一點(diǎn)小的改動(dòng)就可以了，里面的電路和外管的形狀都不會(huì)有非常大的變化。內(nèi)部只需要增加自然電位測(cè)量電路，別的電路可以和三側(cè)向共同使用；外面只要增加一個(gè)測(cè)量電極就可以了，使用三側(cè)向主電極也可以，但這時(shí)需要在探管里面加一個(gè)控制開(kāi)關(guān)，在探管下放的時(shí)候測(cè)量三側(cè)向電性以及聲速，這樣就不會(huì)對(duì)自然電位測(cè)量造成干擾，還可以以聲速曲線在數(shù)據(jù)處理進(jìn)行輸入的時(shí)候作為比較。雖然《煤田測(cè)井規(guī)范》要求在測(cè)井上拉的時(shí)候才可以測(cè)量，不可以進(jìn)行下測(cè)，但今天的數(shù)字測(cè)井儀完全可以進(jìn)行下測(cè)，而且和上測(cè)得到的數(shù)據(jù)是相同的。改良后的自然電位三側(cè)向電性聲速探管，至少可以保證2～3條參數(shù)。提鉆后立刻測(cè)量這個(gè)探管，孔里面不會(huì)形成泥皮，方便下放[3]。

4 結(jié)語(yǔ)：

本文以煤田專(zhuān)業(yè)測(cè)井儀器TYSC-3Q為例，從戶外煤田測(cè)井的實(shí)際出發(fā)，闡述今天測(cè)井儀器井下探管設(shè)計(jì)方面的一些缺陷，并提出一些改良的意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]滿榮江.淺談井液電阻率探管測(cè)井法在煤田物探測(cè)井中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，（06）：94.

[2]唐薇.煤田物探測(cè)井探管的技術(shù)改進(jìn)[J].煤炭技術(shù)，2008，（08）：123-124.

[3]吳拓.煤田物探測(cè)井探管的技術(shù)改進(jìn)探討[J].中國(guó)西部科技（學(xué)術(shù)），2007，（09）：5-6.endprint