利用測井曲線解釋斷層淺談

孟 振

（山東泰山資源勘查有限公司，山東 濟南 250100）

1 引言

地質(zhì)構(gòu)造對煤層的展布具有重要的影響，斷層會造成煤層的重復或缺失，在煤田地質(zhì)勘查過程中，由于植被、第四系土壤覆蓋等因素使得通過地表填圖判實斷層困難大，鉆探取芯常受取芯采取率、鉆進時對巖心機械破壞等影響，造成判實斷層難度大。而地球物理測井曲線通過記錄各種物性參數(shù)在鉆孔中隨深度的變化情況，從而真實反應地層信息。其具有形象、直觀、準確度高的特點[1]。

2 地質(zhì)概況

研究區(qū)所處大地構(gòu)造位置位于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱貴陽復雜構(gòu)造變形區(qū)西段，為海陸交互相沉積。區(qū)內(nèi)地層主要有二疊系中統(tǒng)梁山組、棲霞組、茅口組、二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組、龍?zhí)督M、長興+大隆組、三疊系下統(tǒng)夜郎組、永寧鎮(zhèn)組、第四系，含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M，區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要為褶皺和斷裂，區(qū)內(nèi)地層平均傾角較小。

3 根據(jù)測井曲線解釋斷層原理

不同的巖性具有不同的地球物理特性，測井曲線所反映的形態(tài)特征也就不同，不同層段從而形成不同的測井曲線組合。反之，相同層段，在一定范圍內(nèi)，一般具有相似的物質(zhì)來源、搬運介質(zhì)、沉積環(huán)境和成巖條件，因而具有相同或相似的巖性組合，在測井曲線上也應具有相同或相似的組合特征。正斷層會使地層出現(xiàn)明顯的縮短或缺失，逆斷層則使地層出現(xiàn)明顯的增加或重復的現(xiàn)象，此現(xiàn)象同樣也會反映至測井曲線上，形成測井曲線組合的缺失或重復。

基于以上原理，通過對測井曲線相同或相似組合特征的對比，從而確定地層的重復或者缺失，進而判別是否存在斷層及斷層性質(zhì)、位置等。利用1∶200深度比例尺的視電阻率(RN)、自然伽馬(GR)、中子-中子(CNL)、散射伽馬伽馬(DEN)曲線組合特征對研究區(qū)進行煤巖層對比和斷層識別。

圖1 N109和N105鉆孔正斷層對比圖

4 實際應用

4.1 正斷層

一般情況下，正斷層會造成地層的缺失或減薄，因此，地層厚度明顯變薄時，則應考慮是否有正斷層的存在。通過鄰近鉆孔測井曲線比對，依據(jù)標志特征的變化，對是否存在正斷層作出準確判斷。由圖1可以看出，N109鉆孔A、B、C、D的標志層段均完整存在，A和D標志層段間距為76.14m，C標志層段呈上窄下寬的“E”字型，曲線特征明顯；N105鉆孔僅A和D標志層段完整存在，間距為65.72m，B和C標志層段測井曲線特征部分缺失，C標志層段缺失下部曲線特征，即L7灰和M15煤層全部缺失，由此推斷在該處存在正斷層。結(jié)合鉆探地質(zhì)資料，在B標志層段處巖芯存在多處滑動鏡面，為斷層存在的輔助證據(jù)，綜合判定在N105鉆孔B標志層段處存在正斷層，測井曲特征缺失部位，即斷點位置為327.83m，由兩A和D標志層段間距，求得該處斷層落差為10.48m。

當通過某一種測井曲線特征難以確定斷層位置時，可以建立不同測井曲線的組合特征，從而找到共同規(guī)律，進而找到斷層。如圖2，ZKY1403鉆孔為完整地層，其測井曲線組合特征明顯，RN和GR曲線組合呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。對ZKY1402和ZKY1401鉆孔RN和GR曲線組合，與ZKY1403鉆孔曲線特征進行對比，可以發(fā)現(xiàn)，在A、A' 和A"處，GR曲線峰值突然增大，作為相同對比點，向上、向下對比，在曲線特征突變時，作虛線P和P'將測井曲線和巖性柱狀分割開，此處即為斷點，并延伸至ZKY1403鉆孔巖性柱狀部位。然后對下部曲線組合特征進行對比，發(fā)現(xiàn)在B、B'和B"處，GR曲線出現(xiàn)尖峰，作為相同對比點，并作虛線M和M' 。斷層落差即為P、P'、M、M'曲線在ZKY1403鉆孔上對應的深度差值。

圖2 ZKY1403、ZKY1402和ZKY1401鉆孔正斷層對比圖

4.2 逆斷層

逆斷層在一般情況下，使地層重復，厚度增大。因而，當?shù)貙雍穸?地層間距)明顯增大時，就懷疑有逆斷層存在的可能性。圖3中左側(cè)ZKY1103鉆孔為正常地層厚度，N1103鉆孔厚度明顯增加，且M15(385.86m)與L8灰(448.00m)之間煤層層數(shù)成倍增加，因此懷疑N1103鉆孔在標志層M15至L8灰段存在逆斷層使地層重復變厚。通過對N1103鉆孔測井曲線上下比對，發(fā)現(xiàn)紅色矩形框中A、B、C與A' 、B'、C'測井曲線形態(tài)特征一致，初步判定該段存在逆斷層，重復段之間地層即為斷層所在部位。結(jié)合鉆探地質(zhì)資料揭露，該處巖心破碎，巖性混雜，存在滑動鏡面，此為斷層存在證據(jù)。由此判定逆斷層斷點于該部位，由A和A'標志層段重復部位深度計算，得出該逆斷層落差為34.25m。

圖3 ZKY1103和N1103鉆孔逆斷層對比圖

5 結(jié)語

利用測井曲線解釋斷層存在及斷點位置和落差的關(guān)鍵在于對測井曲線形態(tài)特征及其組合變化規(guī)律的研究和分析。了解、掌握研究區(qū)整體地質(zhì)特征，結(jié)合地質(zhì)鉆探等資料，在煤、巖層對比過程中，對地層異常變化部位認真分析，綜合考量是否存在斷層及斷層性質(zhì)，這樣既能準確劃分煤、巖層層位，又能對研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造有更深入的了解。