老三溝井田巖煤特征地球物理測(cè)井試驗(yàn)分析

張媛媛

（內(nèi)蒙古地質(zhì)工程有限責(zé)任公司,呼和浩特 010010）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，自70年代以來(lái)，測(cè)井技術(shù)有了飛速的發(fā)展，可用于地質(zhì)解釋的測(cè)井信息日趨增多與完善，在地質(zhì)探勘中的地位和作用越顯重要[1]。甚至在城市的市政規(guī)劃中地基勘測(cè)、高速鐵路建設(shè)及地鐵建設(shè)中也發(fā)揮著重要的作用[2]。

2 礦井概況

（1）地理位置及地貌。老三溝井田位于鄂爾多斯臺(tái)地的東北部，屬于典型的黃土高原地貌，井田中北部被黃土和風(fēng)積砂大面積覆蓋。只在南部及較大的沖溝中有基巖出露，因受流水等自然應(yīng)力作用，水土流失嚴(yán)重，樹(shù)枝狀沖溝十分發(fā)育，形成溝壑縱橫、溝深壁陡、支離破碎的復(fù)雜地形。地勢(shì)南高北低，海拔高程在1136～1366m之間，最大高差230m。井田內(nèi)較大的溝谷分別由井田南、西南向西北縱貫本井田。（2）區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)情況。準(zhǔn)格爾煤田已有各年代地層均有出露，由老至新依次為：寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、新近系及第四系。老三溝井田地層總體走向?yàn)镹NW向，傾向SW-SWW的單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀平緩，傾角一般0～3°。

老三溝井田氣候干燥，降雨稀少，水資源貧乏，居民點(diǎn)沿溝谷分布，飲用水多為溝谷第四系潛水，部分為白堊系承壓水。主要含水層有：松散巖類孔隙潛水含水巖組和碎屑巖類孔隙裂隙承壓水含水巖組。

3 地球物理測(cè)井原理及方法

（1）地球物理測(cè)井原理。巖石和礦物有不同的物理特性，因此其導(dǎo)電特性、聲波特性、放射性等均不同。這些特性統(tǒng)稱為巖石和礦物的物理性質(zhì)。（2）測(cè)井方法。自然電位法：地下水與泥漿的礦化度不同，在兩者接觸界面處，產(chǎn)生電位差，通過(guò)該參數(shù)的測(cè)量，可提供水文地質(zhì)資料。自然電位的測(cè)量裝置是M極下井移動(dòng)，N極置于地面固定。

電阻率法：分為電極系裝置和三側(cè)向裝置，前者的電極距為0.1m和0.5m；三側(cè)向裝置采用組合探管中的電阻率道，其中S電極的上、下各有一個(gè)屏蔽電極。

井液電阻率法：采用專用探管測(cè)量鉆孔中泥漿電阻率的變化。該探管是微電極系裝在圓筒形的屏蔽筒中，屏蔽裝置是排除地層對(duì)測(cè)量泥漿電阻率的影響，當(dāng)?shù)叵滤畬?duì)泥漿有沖洗作用時(shí)，泥漿的電阻率就會(huì)發(fā)生變化。

自然伽瑪法：各種地層中賦存放射性元素不同，放射性強(qiáng)度也不同，自然伽瑪法就是測(cè)量自然伽瑪射線強(qiáng)弱的，其接收元件碘化鈉晶體的規(guī)格：30×80mm。

伽瑪伽瑪法：經(jīng)過(guò)換算后也稱密度法，它是利用伽瑪射線照射地層，然后接收散射伽瑪射線的強(qiáng)弱，從而提供地層密度信息，故而稱密度曲線。

聲波測(cè)量和井斜測(cè)量：區(qū)內(nèi)所有鉆孔均進(jìn)行了聲波測(cè)井，采用專用的探管測(cè)量聲速、時(shí)差、聲幅三參數(shù)。

4 老三溝井田巖煤特征地球物理測(cè)井分析

（1）老三溝井田地球物理測(cè)井基準(zhǔn)孔試驗(yàn)。1）試驗(yàn)?zāi)康募皡?shù)。為了解測(cè)井儀器的穩(wěn)定性和儀器的一致性，在同一基準(zhǔn)孔，利用參與本區(qū)工作的2套儀器分別進(jìn)行測(cè)量工作。采用的方法參數(shù)為：三側(cè)向電阻率、自然電位、自然伽瑪、長(zhǎng)源距伽瑪伽瑪、短源距伽瑪伽瑪、聲波時(shí)差、井徑、井溫、方位角、井斜。通過(guò)試驗(yàn)了解本區(qū)煤巖層的地球物理特征，確定煤層定性和定厚解釋的原則。2）鉆孔布置。本區(qū)共利用鉆孔7個(gè)，常規(guī)測(cè)井進(jìn)行了鉆孔頂角和方位角測(cè)量，聲幅、聲速、測(cè)井，簡(jiǎn)易井溫測(cè)井進(jìn)行了井液電阻率測(cè)量和井溫?cái)?shù)據(jù)點(diǎn)測(cè)，并進(jìn)行了近似穩(wěn)態(tài)井溫測(cè)井工作。3）合理性檢驗(yàn)。通過(guò)基準(zhǔn)孔試驗(yàn)，經(jīng)2臺(tái)儀器設(shè)備在基準(zhǔn)孔ZKJ4-8 孔測(cè)量曲線的一致性對(duì)比，見(jiàn)圖1，由圖說(shuō)明測(cè)量參數(shù)曲線形態(tài)吻合、儀器一致性較好，滿足工作需要。

（2）結(jié)果分析。測(cè)試時(shí)各種巖性均取個(gè)數(shù)大于30個(gè)，巖樣厚度均大于2m，每層取數(shù)為平均值。

經(jīng)綜合分析研究，結(jié)合各種巖煤層的物性參數(shù)的反應(yīng)特征，井田內(nèi)巖煤層的地球物理特征如下：

煤層：高電阻率，低自然伽瑪、特高伽瑪伽瑪、井徑不擴(kuò)大、自然電位背景值；

泥巖：低電阻率，高自然伽瑪，伽瑪伽瑪背景值，井徑擴(kuò)大，自然電位背景值；

砂巖：高電阻率，稍低自然伽瑪，伽瑪伽瑪背景值，井徑不擴(kuò)大，自然電位反應(yīng)負(fù)異常；

砂礫巖：特高電阻率，低自然伽瑪，特低伽瑪伽瑪，井徑不擴(kuò)大，自然電位背景值；

炭質(zhì)泥巖：此巖性是泥巖中有機(jī)質(zhì)含量小于60%，煤層中無(wú)機(jī)質(zhì)含量大于40%。

5 結(jié)論

本文利用地球物理測(cè)井對(duì)老三溝井田巖煤特征進(jìn)行分析，對(duì)井田內(nèi)巖層巖煤特征進(jìn)行了探測(cè)和分析；對(duì)測(cè)試方法及相應(yīng)的地球物理測(cè)井參數(shù)進(jìn)行了合理性檢驗(yàn)，證明該方法合理可行；掌握了煤層、泥巖等主要巖層的電阻率、自然伽馬等相關(guān)地球物理參數(shù)。

[1]張學(xué)濤,王祝文,原鏡海.利用時(shí)頻分析方法在陣列聲波測(cè)井中區(qū)分油水層[J].巖性油氣藏,2008,20(01):101-104.

[2]李慶謀,劉少華.地球物理測(cè)井序列的小波波譜方法[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2002,17(01):78-83.