江西省萍鄉(xiāng)市某區(qū)測(cè)井曲線煤層對(duì)比

劉琦 劉永旭

摘 要：測(cè)井曲線物性特征對(duì)比法是煤層對(duì)比的主要方法。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層不穩(wěn)定，地層標(biāo)志不明顯，鉆探無(wú)巖芯或巖芯采取率低的情況下，用測(cè)井物性特征對(duì)比法有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)各鉆孔測(cè)井曲線的綜合對(duì)比，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和以往地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，可以進(jìn)一步提高曲線對(duì)比的可信度和資料解釋的全面性及可靠性，為區(qū)域地質(zhì)報(bào)告的編寫工作提供了極為重要的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：測(cè)井曲線對(duì)比; 物性特征; 煤層

1. 勘探區(qū)概況

勘探區(qū)位于江西省萍鄉(xiāng)市郊。其范圍南界為淥水河及巨源煤礦計(jì)量邊界，北界止于向斜揚(yáng)起端瓦子塘村一線，東界為煤系基底灰?guī)r，西界止于推覆斷層控煤隱伏界線。東西寬約0.4km～2.9km，南北寬約1.7km～5.5km，面積8.61km2。水河寬約60米，自南向北流經(jīng)勘探區(qū)經(jīng)醴陵匯入湘江，水深0.8～3.0m可通行小船，水陸交通極為便利。

2.勘探區(qū)含煤性

本區(qū)含煤地層為安源組紫家沖段，含7個(gè)煤組，從上到下編號(hào)為12～6煤組，各煤組均為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的不穩(wěn)定煤層，煤層形態(tài)均為透鏡狀。據(jù)本區(qū)的上覆系統(tǒng)某井田資料，12～9煤組為大部可采煤組，8、7煤組為局部可采煤組，6煤組為零星可采煤層。根據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)安源組紫家沖段平均含煤系數(shù)為3.1%。

2.1 ?可采煤層

（1）12煤組：位于紫家沖段上部，全區(qū)均有發(fā)育，上距三家沖段底界14.23m，下距11煤組20.47m，凈煤厚度為0.14～2.25m，平均1.73m，采用煤厚平均為1.42m，煤層形態(tài)多為透鏡狀，煤組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多層數(shù)為5層，厚度不穩(wěn)定，為大部可采煤層。

（2）11煤組：位于紫家沖段上部，下距10煤組12.35m，凈煤厚度為0～9.18m，平均2.83m，采用煤厚平均為1.33m，煤層形態(tài)多為透鏡狀，煤組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多層數(shù)為11層，屬不穩(wěn)定煤層，為大部可采煤層。

（3）10煤組：位于紫家沖段上部，下距9煤組15.86m，凈煤厚度為0～15.93m，平均3.78m，采用煤厚平均為2.09m，煤層形態(tài)為透鏡狀、雞窩狀產(chǎn)出，煤組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多達(dá)11層，屬不穩(wěn)定煤層，為大部可采煤層。

（4）9煤組：位于紫家沖段中部，下距8煤組15.49m，凈煤厚度為0.14～4.20m，平均2.14m，采用煤厚平均為1.34m，煤層厚度變化較大，煤組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多達(dá)7層，一般為2～3層，屬不穩(wěn)定煤層，為大部可采煤層。

2.2 ? 局部可采煤層

（5）8煤組：位于紫家沖段中部，下距7煤組10.69m，凈煤厚度為0.93～4.92m，平均3.14m，采用煤厚平均為1.0m，煤組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，夾矸最多達(dá)7層，一般為3～4層，屬不穩(wěn)定煤層，為局部可采煤層。

勘查區(qū)煤層穩(wěn)定性屬不穩(wěn)定煤層。

3 ?測(cè)井設(shè)備及解釋模型

我單位采用PSJ-2型數(shù)字測(cè)井儀是由北京中地英捷物探儀器研究所生產(chǎn)的。采樣間隔為0.05m，測(cè)速：電法 ?10m/min，密度8m/min;放射源Cs137 ?源強(qiáng)度100mci，主要參數(shù)有視電阻率，人工伽馬長(zhǎng)（短）源距，自然伽馬，自然電位，聲波時(shí)差，井溫，井斜，井徑。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理解釋軟件使用河北力時(shí)力拓地質(zhì)儀器有限公司ClogPro處理解釋系統(tǒng)。該軟件系統(tǒng)繼承了LOGSYS，CLGIS，LogPro軟件處理功能，是一個(gè)基于個(gè)人計(jì)算機(jī)和WINDOWS操作系統(tǒng)的、適用于各類測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理的程序，該程序集測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)管理、原始數(shù)據(jù)讀入、成果數(shù)據(jù)導(dǎo)出、曲線計(jì)算、校正與刻度、插值與濾波、巖性分析、流體分析等各類數(shù)學(xué)物理算法的基本功能。

3.1 ? 砂泥水百分含量巖石體積模型

把巖石體積分成巖石骨架、泥質(zhì)、孔隙（飽和含水）三部分，作為對(duì)測(cè)井響應(yīng)的貢獻(xiàn)之和。

密 ? ?度：ρ=Vma·ρma+Vsh·ρsh+φ·ρw

自然伽瑪：I= Vma·Ima+Vsh？Ish+φ·Iw

1= Vma+Vsh+φ

式中：ρ、I分別為巖石對(duì)密度、自然伽瑪?shù)臏y(cè)井響應(yīng)值;

ρma、ρsh、ρw分別為巖石骨架、泥質(zhì)、孔隙水對(duì)密度測(cè)井的響應(yīng)參數(shù);

Ima、Ish、Iw分別為巖石骨架、泥質(zhì)、孔隙水對(duì)自然伽瑪?shù)臏y(cè)井響應(yīng)參數(shù);

Vma 、Vsh、φ分別為巖石骨架、泥質(zhì)、孔隙水的體積含量。

地層巖石骨架參數(shù)見(jiàn)表3-1。

3.2 測(cè)井參數(shù)方法及依據(jù)

本區(qū)在測(cè)井工作中，總結(jié)出了一套適合本區(qū)的測(cè)井工作方法，掌握了區(qū)煤巖層的物性規(guī)律，并驗(yàn)明了所選用的巖煤層定性和煤層的定厚參數(shù)及方法是有效的，可作為本次測(cè)井工作的依據(jù)。表3-2是經(jīng)過(guò)分析得出的勘查區(qū)礦區(qū)測(cè)井物性特征一覽表

①1：200定性曲線

視向電阻率（或三側(cè)向電阻率）、自然伽瑪、長(zhǎng)源距伽瑪伽瑪、自然電位、井徑等，曲線在巖、煤層上的反映特征見(jiàn)上表。

②1：50定厚曲線：長(zhǎng)源距伽瑪伽、自然伽瑪、三側(cè)向電阻率（或視電阻率）。

3.3 煤巖層的定性定厚解釋原則

①定性解釋：根據(jù)煤巖層的物性反映，可定性劃分出煤巖層，對(duì)每個(gè)鉆孔都進(jìn)行了巖性解釋（見(jiàn)各鉆孔測(cè)井成果簿內(nèi)巖性成果表）。

②煤層的定厚解釋原則

三側(cè)向電阻率或視電阻率：曲線根部的分離點(diǎn)。本區(qū)煤層基本為低阻值，不適用于定厚，僅適用于定性。

長(zhǎng)源距伽瑪伽瑪：小于1.30M的可采煤層用半幅點(diǎn)，大于1.30M的煤層用幅值根部的1/3，不可采煤層為頂部的1/3處。

自然伽瑪：曲線幅值的1/2處。

根據(jù)以上原則，為求直觀，參見(jiàn)圖3-1

4.測(cè)井曲線對(duì)比

同一煤田沉積巖的沉積環(huán)境具有相對(duì)穩(wěn)定性，巖性組合上表現(xiàn)為一定的相似性。相同的巖性在測(cè)井曲線上具有相似的物性反映，相同的巖性組合和煤層結(jié)構(gòu)在測(cè)井曲線上也具有相似的物性反映，這就奠定了測(cè)井綜合解釋和物性特征對(duì)比的基礎(chǔ)。煤田勘探的實(shí)踐證明，測(cè)井曲線物性特征對(duì)比法是煤層對(duì)比的主要方法。在地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層不穩(wěn)定，地層標(biāo)志不明顯，鉆探無(wú)巖芯或巖芯采取率低的情況下，用測(cè)井物性特征對(duì)比法有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

4.1 對(duì)比方法

測(cè)井曲線物性特征標(biāo)志包括

1測(cè)井曲線異常幅度，幅寬特征

2曲線異常形態(tài)特征

3各種曲線異常組合的特征

4測(cè)井曲線的特殊異常特征

4.2 ?煤層對(duì)比

本次勘查對(duì)象為上二疊統(tǒng)樂(lè)平組老山段和官山段煤層，對(duì)比方法是采用地球物理測(cè)井曲線特征結(jié)合地層巖性、沉積旋回，煤層特征、煤質(zhì)特征等進(jìn)行綜合對(duì)比。

借助巖性對(duì)比及地球物理測(cè)井曲線，綜合分析出目標(biāo)地層的巖相變化，確定煤系地層的主要標(biāo)志巖性。按此法大致確定老山段和官山段地層，本區(qū)老山段地層呈現(xiàn)出粉砂巖、泥巖，夾灰?guī)r、煤層的組合特征巖性，而官山段地層呈現(xiàn)出以中粗粒砂巖為主，夾粉砂巖、泥巖、煤層的特征巖性。

在確定層段巖性的基礎(chǔ)上，借助標(biāo)志巖性層，參照煤質(zhì)特征對(duì)比，可確定B4煤層的標(biāo)志層為一套生物碎屑灰?guī)r（位于該煤層上部不遠(yuǎn)處，部分孔直接為頂板）。而官山段的煤層對(duì)比主要依靠沉積旋回進(jìn)行微相對(duì)比，根據(jù)旋回特征，參照三次明顯的巖性粒度變化規(guī)律，可將官山段分為三個(gè)大旋回;結(jié)合煤質(zhì)特征分析結(jié)果，對(duì)各孔的煤層依次比對(duì)，基本確定A5煤層、A4煤層和A2煤層的位置。對(duì)于部分鉆孔見(jiàn)煤數(shù)量偏多，可進(jìn)行次級(jí)沉積旋回對(duì)比，可按煤組處理。圖4-1為ZK1802孔視電阻率曲線和自然伽瑪所反應(yīng)的旋回變化， A5、A4煤層上部的視電阻率由大到小的變化以及自然伽瑪由小到大的變化十分明顯;A4與A2之間雖然曲線幅值反應(yīng)不大，但形態(tài)還是可以看出由大到小的過(guò)程，據(jù)此確定A5、A4及A2煤層的位置還是比較可靠的。

根據(jù)已施工鉆孔揭露情況，可知B4煤層穩(wěn)定發(fā)育，大部可采;A4為不穩(wěn)定煤層，局部可采;A2煤層為不穩(wěn)定煤層，大部可采。下面分別描述：

B4煤層：位于樂(lè)平組老山段下部，全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，在已施工的9個(gè)鉆孔中均有揭露，揭露厚度不一，偽厚0.35～1.50m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不含夾矸，厚度較穩(wěn)定，為大部可采煤層。測(cè)井曲線反應(yīng)為：視電阻率為本孔最低或次低值，部分鉆孔因該煤層頂板直接為灰?guī)r，加上煤層厚度不大，導(dǎo)致視電阻率受圍巖影響偏大;長(zhǎng)源距伽瑪伽瑪為本孔最高值或煤層最高值;自然伽瑪最小值通常高于本孔粉砂巖，部分鉆孔甚至為本孔最高值。

A4煤層：位于官山段地層中上部，上距老山段底界26m左右，下距A2煤層11m左右;ZK1801、ZK1802、ZK1803、ZK2201和ZK2601鉆孔均有揭露，揭露偽厚0.25～4.20m，煤層結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，含0～2層夾矸，煤層厚度局部變化較大，為局部可采煤層。測(cè)井曲線反應(yīng)為：視電阻率為本孔最低或次低值，長(zhǎng)源距伽瑪伽瑪為本孔次高值或中值，自然伽瑪最小值通常低于本孔粉砂巖。

A2煤層：分上下兩層，分別為A21、A22煤層，位于官山段下部，兩層煤間距為2m左右，整個(gè)煤組上距老山段底界37m左右，下距茅口組頂界13 m左右。受到區(qū)域構(gòu)造影響，僅ZK1801、ZK1802、ZK1803、ZK1601、ZK2601和ZK2202揭露該煤層，A21煤層偽厚為0.25-0.90m，;A22煤層偽厚為0.35-1.40m。兩層煤厚度變化明顯，為局部可采煤層。視電阻率為本孔次低值或中低值，長(zhǎng)源距伽瑪伽瑪多為中值或次高值，自然伽瑪最小值通常和本孔粉砂巖相近。

本區(qū)鉆孔布置勘探線較多，各線鉆孔數(shù)量不一，我們選擇鉆孔較多的18線進(jìn)行對(duì)比。圖4-2為18線對(duì)比柱狀圖

5 ?結(jié)論

測(cè)井是煤田地質(zhì)勘探的重要技術(shù)手段，越來(lái)越發(fā)揮出獨(dú)特作用，通過(guò)煤田測(cè)井所得到的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)后續(xù)勘探和煤礦開(kāi)采起到重要作用。測(cè)井曲線特征對(duì)比法直觀，準(zhǔn)確，靈活，充分發(fā)揮了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)信息量大且連續(xù)的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)各鉆孔測(cè)井曲線的綜合對(duì)比，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)和以往地質(zhì)資料進(jìn)行綜合分析，可以進(jìn)一步提高曲線對(duì)比的可信度和資料解釋的全面性及可靠性，為區(qū)域地質(zhì)報(bào)告的編寫工作提供了極為重要的參考依據(jù)。

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