綜合測井技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用
——以保利濟(jì)南西客站科技館南側(cè)地塊項(xiàng)目為例

宋昭睿

（山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濟(jì)南 250014）

0 引言

工程勘察是我國現(xiàn)代化建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)之一，而綜合測井技術(shù)能夠有效滿足勘察工作的質(zhì)量需求，使得勘察工作的精度得到提升，體現(xiàn)出較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值［1-3］。綜合測井技術(shù)是應(yīng)用物理學(xué)原理解決工程地質(zhì)問題的邊緣性學(xué)科，根據(jù)研究原理不同，可分為放射性測井、聲波測井、電法測井及其他測井4類，綜合測井參數(shù)主要包括自然電位、電位電阻率、自然伽馬等［4-5］。目前，綜合測井技術(shù)已在泰安市姚莊地區(qū)油頁巖氣田、濰北凹陷昌頁參1井、鄂爾多斯盆地志丹油區(qū)長6油層中得到廣泛的應(yīng)用［6-8］。本研究依托濟(jì)南市西客站科技館南側(cè)地塊項(xiàng)目綜合測井工作，并結(jié)合該項(xiàng)目室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析測井技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用。

1 地質(zhì)概況

測區(qū)位于華北地區(qū)泰山隆起之北翼，為一平緩的單斜構(gòu)造，向北過渡為濟(jì)陽坳陷。從區(qū)域地層來看，測區(qū)地表主要被第四系覆蓋，下伏奧陶系淺海相化學(xué)沉積巖及白堊系受燕山運(yùn)動(dòng)形成的中性侵入巖。測區(qū)附近分布有炒米店斷裂和千佛山斷裂，炒米店斷裂位于測區(qū)西南側(cè)約3.5 km，南起五峰山千佛洞西的石窩村，過炒米店后隱伏于第四系地層以下，由一組NNE向展布的地塹式斷裂束所組成，又稱炒米店地塹，總體走向南北，地塹南部收縮變窄，寬約250 m，北部較開闊，寬約2.5 km，炒米店斷裂各單支斷層的斷距一般100 m左右。千佛山斷裂位于測區(qū)東側(cè)約7 km，南起變質(zhì)巖區(qū)的金牛山，向北經(jīng)天井峪、丁子寨西坡，穿過千佛山西啞口，經(jīng)濟(jì)南市區(qū)向西北洛口延伸至黃河，全長約36 km，總體走向NNW，傾向SW，傾角70°左右。這兩條斷裂距測區(qū)相對較遠(yuǎn)，均為第四系不活動(dòng)或弱活動(dòng)斷裂。

2 試驗(yàn)設(shè)備及測試方法

本次測井工作采用中裝集團(tuán)重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的JGS-1B智能綜合數(shù)字測井系統(tǒng)、JD-1普通電極系探管及M552雙密度貼壁組合探管。JGS-1B智能綜合數(shù)字測井系統(tǒng)是由主機(jī)、絞車控制器、絞車、探管和測井軟件5部分組成。為保證施工要求，根據(jù)規(guī)范，在綜合測井前對主機(jī)、絞車控制器、絞車、探管等進(jìn)行測試和校驗(yàn)，使儀器性能滿足工作要求［9-11］。

根據(jù)測區(qū)內(nèi)地質(zhì)概況、地球物理特征及測井儀器性能特點(diǎn)，選擇測試井液電阻率、自然電位及自然伽馬等物性參數(shù)。各綜合測井參數(shù)采用連續(xù)測量，記錄采樣點(diǎn)距≤0.1 m，提升或下降速度≤5～10 m∕min，所有參數(shù)均從孔底向上測量。

3 綜合測井參數(shù)特征

由于測區(qū)內(nèi)不同地層之間巖石結(jié)構(gòu)、礦物成分及含水情況有所不同，則物性參數(shù)也不相同，具體如表1所示。通過綜合測井曲線及鉆探資料統(tǒng)計(jì)出測區(qū)主要巖性物性參數(shù)，為綜合測井工作提供前提條件，并得出如下劃分依據(jù)。

表1 主要巖性物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

①鉆孔內(nèi)井液電阻率與所在地層的密度呈正相關(guān)，即隨密度增大而增大。在本項(xiàng)目中按密度由大變小的順序依次為：卵石、細(xì)砂、粉細(xì)砂、含砂粉土、粉質(zhì)黏土。

②自然電位測井是劃分地層剖面中滲透性地層的重要手段，同時(shí)也受有機(jī)質(zhì)含量的影響。當(dāng)含水層水礦化度大于泥漿礦化度時(shí)，滲透性好的地層其自然電位為較大的負(fù)異常；滲透性差且致密的地層，其自然電位為較小的負(fù)異常。當(dāng)含水層水礦化度小于泥漿礦化度時(shí)，自然電位為正異常。

③自然伽馬數(shù)值取決于放射性強(qiáng)度的大小，與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)，即滲透層有機(jī)質(zhì)含量低在綜合測井曲線中反映為低自然伽馬異常。

4 綜合測井成果分析

本研究以ZK73鉆孔為例，選取16.60～20.66 m及53.20～59.08 m兩個(gè)層段的綜合測井參數(shù)為研究對象，如圖1所示。將綜合測井參數(shù)與地質(zhì)鉆探分層進(jìn)行對比，考察綜合測井技術(shù)能否準(zhǔn)確識別并劃分地層巖性。

根據(jù)圖1和表2分析得出以下兩個(gè)結(jié)論。

①16.60～20.66 m層段分兩層：16.60～18.60 m為含砂粉土，含砂率約為15%～30%；18.60～20.66 m為粉細(xì)砂，局部夾薄層粉質(zhì)黏土，偶見膠結(jié)砂碎塊。由圖1和表2可知，孔深在16.60～18.41 m及20.00～20.66 m段，井液電阻率突然增大，自然電位迅速下降，出現(xiàn)較大的負(fù)異常，自然伽馬呈斷崖式下跌，分析為有機(jī)質(zhì)含量降低，地層滲透性良好以及地層密度增加所引起，推斷這兩層為細(xì)砂；而孔深在18.41～20.00 m段，井液電阻率偏低，自然電位及自然伽馬曲線相對平緩，且數(shù)值較高，說明該段地層密度較低，滲透性較差，有機(jī)質(zhì)含量較高，推斷該層為粉質(zhì)黏土。綜合測井曲線與鉆孔巖芯編錄具有較好的對應(yīng)關(guān)系，能較為準(zhǔn)確地識別地層和巖性。

圖1 ZK73鉆孔綜合測井曲線圖

②53.20～59.08 m層段分兩層：53.20～55.0 m為粉質(zhì)黏土；55.0～59.08 m為卵石，成分為石灰?guī)r為主，呈次棱角及亞圓狀，粒徑2～6 cm，最大粒徑9 cm，含量約50%~60%。由圖1和表2可知，孔深在53.20～54.98 m段，井液電阻率無明顯變化，自然電位達(dá)到曲線峰值，自然伽馬偏高，表明該段滲透性差且致密，推斷該層為粉質(zhì)黏土；孔深在54.98～59.08 m段，井液電阻率呈現(xiàn)一個(gè)明顯高值，自然伽馬數(shù)值較低，自然電位呈較大負(fù)異常，說明該段導(dǎo)電性較弱且放射性強(qiáng)度較低，推斷該層為碎石。由此可見，測井分層與地質(zhì)鉆探分層的一致性達(dá)到90%以上，綜合測井技術(shù)可用來詳細(xì)劃分地質(zhì)剖面，彌補(bǔ)鉆探取芯不足及描述缺失等情況。

表2 綜合測井與地質(zhì)鉆探分層對比表

同時(shí)也可通過綜合測井曲線判定鉆孔穩(wěn)定水位，由圖1可知，孔深在8.50 m處，井液電阻率值出現(xiàn)異常，突然增大，說明鉆孔中的礦化度不穩(wěn)定，地層水向井液方向流動(dòng)，同時(shí)曲線幅度逐漸增大，直至孔深9.80 m處，井液電阻率基本恢復(fù)平衡狀態(tài)。故可判定孔深8.60～9.80 m段為鉆孔穩(wěn)定水位區(qū)間。這與鉆探資料中的實(shí)測穩(wěn)定水位9.23 m相吻合。

5 結(jié)論

通過對保利濟(jì)南市西客站科技館南側(cè)地塊項(xiàng)目綜合測井參數(shù)的研究，得到以下結(jié)論。

①井液電阻率、自然電位及自然伽馬是判定和識別地層巖性的主要參數(shù)，均有一定規(guī)律可循。井液電阻率與所在地層密度呈正相關(guān)；自然電位是反映地層滲透性優(yōu)劣的指標(biāo)；自然伽馬與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)。

②利用綜合測井曲線與鉆探資料相結(jié)合，可準(zhǔn)確識別和劃分地層巖性。經(jīng)對比，測井分層與地質(zhì)鉆探分層基本一致，可用來詳細(xì)劃分地質(zhì)剖面，彌補(bǔ)鉆探取芯不足及描述缺失等情況。