煤田物探測井探管的技術改進探討

田海洋

摘要：當前數字測井設備比以前更加方便，但是測井儀器生產廠家應該結合戶外實際狀況把這幾種探管作為主流探管來設計生產：天然人工反射性探管以及自然電位三側向聲速組合探管。這樣，只需要在鉆桿內外各測量一次就可以全部采集煤田測井所需要的數據曲線，而且這兩種探管在孔內都不容易被損壞，不僅節約鉆機測井時的成本，還減少測井的時間以及人員的工作量。

關鍵詞：煤田物探測井；探管；技術改進

煤田專業測井在煤層定性定厚的時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型數字測井儀由井下探管、地面控制、數據采集、數據處理部分組成。本文主要分析其井下探管部分。

1 測井設計

煤田地質勘查中進行測井工作，需要編寫設計。設計編制前，需要廣泛搜集、分析施工區的測井、地質、水文、地面物探、鉆探等相關資料。設計應允許考慮地質需要，并盡量使用新方法、新技術，以擴大地質應用范圍，提高綜合效益。測井設計內容：地質任務、工作量和質量要求；對以往測井工作評價；區內地質、地球物理特征；確定試驗孔的數量、孔位，試驗目的和試驗內容；采用的測井物性參數、方法、技術條件和技術指標。

2 戶外測井工作流程

TYSC-3Q是TYSC系列數字測井儀的最新型號的測井儀器，是煤礦專用設備生產廠家渭南廠在引進以及消化美國蒙特公司系列數字測井系統的基礎上，進行改型、設計以及生產的國有化煤田數字測井儀。當前，很多煤田測井都是用這個系統的儀器。

伽馬—伽馬測量，伽馬—伽馬測量就是人工放射性測量，又叫密度測量，煤田測井，首先需要測量密度，因為這個探管能夠在鉆桿里面測量。放射源有著穿透性，鉆桿和套管對它的作用很小，所以從安全方面考慮，通常在鉆桿里面對它進行測量。雖然這樣會影響煤巖層的定量計算，但對于煤巖層的定性以及定厚沒有影響，今天很多煤田勘探對于測井也只要求定性定厚，當前國產測井儀器不能準確定量計算。把測井設備安裝好以后，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，打開推靠臂，然后就可以進行測量。

天然三側向測量。天然伽馬雖然能夠在鉆桿里面進行測量，但是三側向明顯不行，因此，只有把鉆桿全都提出井孔外，再對它進行測量。因為探管長度不長，外徑非常細，所以通常在井下非常安全，不會被卡住，即使被卡住也非常容易打撈，不會受到破壞。

聲速測量。天然三側向測量完以后，然后測量聲速，聲速探管因為要滿足發聲以及接收的需要，外管非常粗長，中間一段外管需要設計成花格子的形狀，以避免或減少聲音沿著外管到達接收器的時候對測量聲波的首波造成影響。這樣就使得聲波探管在使用的時候非常容易彎折，尤其是在井下測量的時候會被卡住，因為探管中間一段花格子外管承受力度不大，被卡以后打撈的時候會把探管弄壞。這個時候離鉆機停機有相當長的時間，孔里面容易形成泥皮，使探管不容易下放[1]。

測斜。測斜主要是測量井孔的傾角以及方位角。

井溫、井液電阻率測量。對于少數井孔，在了解其水文地質環境的時候，需要對它進行井溫或井液電阻率測量，有的時候應該兩者都要進行測量。

3 井下探管的類型

3.1 伽馬—伽馬探管

在煤田測井的時候，一般使用伽馬—伽馬、自然伽馬以及三側向電阻率作為主要曲線對煤層進行定性定厚分析，在操作的時候，由于鉆孔非常深或孔里面的狀況比較復雜，有的時候在測完伽馬—伽馬曲線以后，會在鉆桿里面測一條自然伽馬曲線。即使以后在提鉆后別的曲線不能測量，按照煤田測井規范也不會使這個孔成為沒有用的孔。所以，建議測井儀器生產廠家把天然放射性與人工放射性組合起來，把這兩種曲線的測量一次性完成，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。這個電路設計結構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數器以及晶體，但是這部分總長最多是30cm。而因為推靠臂被去掉，它的長度一般在70cm左右，因此改良后的伽馬—伽馬探管的總長度會比以前短一些[2]。

3.2 電性探管和聲波探管

把三側向電性和聲波組合起來，在鉆桿外一次性就能把三側向電流、三側向電阻率以及聲波都測完。若再在三側向電性加一點電路，就能測量自然電位曲線，這是最好的方法。因為聲波是一種驗證性以及輔助性的參數，而起相同作用的參數還有自然電位。自然電位測量受到外部的干擾非常大，但是一般還可以滿足測井的需要。在鉆孔里面和鉆孔的四周，因為煤巖層的自然電化學的活動性，存在很多生成電動勢的物理-化學的過程，這種狀況叫做自然極化。自然極化會造成煤巖層和沿井身的電位減少，所以在鉆孔里面各個點有著不一樣的自然電位值。它的電路設計不復雜，外管做得非常細短而且牢固。只需在三側向探管上進行一點小的改動就可以了，里面的電路和外管的形狀都不會有非常大的變化。內部只需要增加自然電位測量電路，別的電路可以和三側向共同使用；外面只要增加一個測量電極就可以了，使用三側向主電極也可以，但這時需要在探管里面加一個控制開關，在探管下放的時候測量三側向電性以及聲速，這樣就不會對自然電位測量造成干擾，還可以以聲速曲線在數據處理進行輸入的時候作為比較。雖然《煤田測井規范》要求在測井上拉的時候才可以測量，不可以進行下測，但今天的數字測井儀完全可以進行下測，而且和上測得到的數據是相同的。改良后的自然電位三側向電性聲速探管，至少可以保證2～3條參數。提鉆后立刻測量這個探管，孔里面不會形成泥皮，方便下放[3]。

4 結語：

本文以煤田專業測井儀器TYSC-3Q為例，從戶外煤田測井的實際出發，闡述今天測井儀器井下探管設計方面的一些缺陷，并提出一些改良的意見。

參考文獻：

[1]滿榮江.淺談井液電阻率探管測井法在煤田物探測井中的應用[J].科技創業家，2013，（06）：94.

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

[3]吳拓.煤田物探測井探管的技術改進探討[J].中國西部科技（學術），2007，（09）：5-6.endprint