測井技術在陽煤開元公司煤巖層對比中的應用

李敬鵬

（陽煤集團壽陽開元礦業有限責任公司，山西 壽陽 045400）

開元公司位于山西省晉中市壽陽縣境內，壽陽、陽泉構造堆積盆地區的西北部，井田面積27.903km2。在煤礦采掘過程中，發現煤層有變薄、分岔、尖滅和遭受沖刷或者有地質構造（斷層、撓曲、陷落柱）現象，給本井田煤層對比造成一定的困難，進而影響到層位確定的可靠性和資源儲量估算的精確度。因此，必須加強對各種勘探資料綜合利用，對測井曲線中的不同規律和特征進行分析和綜合對比，詳實地描述井田范圍內煤層的賦存情況。

1 井田含煤地層及其主要巖性物性特征

沁水煤田含煤地層為石炭至二疊系，即為本溪組、太原組和山西組。太原組含煤性最好，其次為山西組，本溪組含煤性最差。可采或局部可采煤層為3、6、8、9、15號煤層。標志層是比較穩定可靠的巖層，在測井曲線上也有特定的物性特征，而且其巖性、物性、層位和曲線特征在本井田內部的分布也廣泛而且穩定。如：3號煤層上方距離18～22m為K8砂巖；6號煤層位于山西組下部，K7砂巖上0～4m，上距3號煤18.92～33.72m，平均25.00m； 8號煤層位于太原組頂部，K7砂巖下5m左右，6號煤下5.20～17.20m，平均11.70m；9號煤位于太原組上部，K4灰巖上20m左右；15號煤層位于太原組下部，K2下石灰巖為其直接頂板。15下煤層位于太原組下部，15號煤下0.80～28.34m。

各組的巖性主要由細砂巖，夾有粉砂巖、砂質泥巖、灰巖和煤層構成，具體物性特征如下：

1.1 細砂巖

本勘探區的細砂巖物性為較高視電阻率、低自然伽瑪、較低散射伽瑪值，隨著砂巖顆粒由細變粗，電阻率變高，自然伽瑪和散射伽瑪變低。

1.2 粉砂巖

物性特征與細砂巖相似，只是粒度更細，所以視電阻率較細砂巖的低，而自然伽瑪和散射伽瑪較細砂巖的高。

1.3 泥巖

泥巖能吸附小分子和放射性元素等細小物質，所以其在視電阻率曲線上呈現低幅值，在自然伽瑪曲線上呈較高幅值，散射伽瑪曲線反映為較高幅值。

含鋁（鋁質)泥巖：其電阻率低于砂巖而略高于其他泥巖，密度與粉砂巖接近，但天然放射性含量較高，在自然伽瑪曲線上呈極高異常。

含炭（炭質）泥巖：電阻率值和放射性含量、密度均介于泥巖和細沙巖之間，一般隨變質程度和灰分含量的變化而變化。

1.4 砂質泥巖

砂質泥巖由于熱變質作用使得本區的砂巖泥質較高程度碳化，一般由原來的中-高視電阻率變為低視電阻率，自然伽瑪曲線呈中-低值異常，散射伽瑪曲線呈低幅值反映。

1.5 灰巖

灰巖在鉆孔揭露巖層中電阻率最高，密度最大，泥質含量一般也最低，因此視電阻率曲線呈最高異常，散射伽瑪和自然伽瑪曲線為最低異常。

1.6 煤層

該井田煤層均為高變質無煙煤，所以其物性特征為：極高的視電阻率值，呈顯著高異常反映。相對于其他巖層密度最小，泥質含量（一般）最低，所以散射伽瑪曲線呈特高幅值反映，自然伽瑪曲線為明顯低異常。

2 測井技術簡介

開元公司勘探過程中主要運用了放射性測井方法， 放射性測井又稱核測井，是以地層和井內介質的核物理性質為基礎的地球物理方法，包括自然伽馬測井、補償密度測井和視電阻率測井。

自然伽瑪測井是測量地層內部天然放射性的一種測井方法。接收地層反射出的伽馬射線并對其進行分析。形成的曲線可以進行地層對比、劃分砂泥巖、計算泥質含量、識別巖性等。

自然電位測井，是電法測井的一部分，主要用于砂泥巖剖面。自然電位測井測量的是自然電位隨井深變化的曲線。由于自然電位測井在滲透層處有明顯的異常顯示，因此，它是劃分和評價儲集層的重要方法之一。

地層密度測井是利用伽瑪射線與物質之間的康普頓效應，通過測定伽瑪射線的強度就可以測定巖石的密度。用密度曲線可以計算地層的密度、地層的孔隙度、確定粘土類型（同中子交會）、識別特殊巖性等。

視電阻率測井曲線主要用來劃分鉆孔的巖性剖面和進行剖面對比。

3 本井田范圍內主要可采煤層的曲線對比

3.1 3號煤

視電阻率曲線呈較高異常，自然伽瑪曲線和密度曲線都反映較低，且上部18～22m左右有K8砂巖（3號煤老頂）。測井曲線見下圖1。

圖1 3號煤測井曲線

3.2 6號煤

6號煤底板多為泥巖或砂質泥巖，它們之間常常有一層細砂巖或粉砂巖，所以在自然伽瑪曲線上由上到下常形成一個高、低、高很明顯的異常段，6號煤便位于高伽瑪段的下方，且下部4m左右有K7砂巖。測井曲線見下圖2。

圖2 6號煤測井曲線

3.3 8、9號煤

8、9號煤中間一般有一層砂質泥巖（俗稱夾矸），在視電阻率曲線上呈中高阻異常，自然伽瑪曲線有一個明顯的低異常，以此便可區分8、9號煤。8、9號煤的分層對比標志是在自然伽瑪曲線上是一段較高異常，較高異常段之上的是8號煤，之下的是9號煤。測井曲線見下圖3。

圖3 8、9號煤測井曲線

3.4 15號煤

以物標K2灰巖為對比標志。其特征是視電阻率曲線呈“E”單型，“E”字中間一筆的末端呈別具一格的小塔型。“E”字三筆對應的地方自然伽瑪曲線、密度曲線均是低異常。同時“E”字型上面的自然伽瑪曲線呈“U”字型。測井曲線見圖4。

圖4 15號煤測井曲線

通過對全補勘鉆孔測井曲線的分析對比，15號煤無論從巖性上，物性上，還是其他標志上，特性都異常明顯，對比可靠。6、8、9號煤的各種標志也較明顯，對比也是可靠的。8號、9號煤的分層對比，單從巖性上考慮確實較困難，因為8號、9號煤又局部合并，但用物性標志區分它們，對比基本上也是可靠的。3號煤的對比，除了上述標志外，煤層間距、煤層厚度也是依據，特別在測井曲線上的特征很明顯，通過各種特征及標志的綜合應用，將3號煤對比的可靠程度大大地提高了一步，3號煤的對比仍是可靠的。

4 測井物性標志層及其在地層對比中的應用

在煤巖層對比過程中，一定要以發育穩定、物性特征明顯的層位作為測井物性標志層進行對比。同時，要以基準孔和礦井實際情況為依據，由相鄰孔向外擴展，以減少對比的盲目性，因為相鄰孔之間具有相似性，可以作為對照和比較的依據。

在本井田勘探區中要解決每個鉆孔的各煤巖層的層位問題，基本方法就是利用地質和物性標志層。一是在勘探區內分布較廣，而且其巖性、物性、層位和曲線特征都較為穩定，厚度變化不大或有規律地逐漸變化；二是在測井曲線上異常突出或特征顯著，易于辨別。所以根據煤系地層的特點，選作測井標志層的主要地層為：厚層砂巖（K8、K7）、厚層灰巖(K4、K3、K2)。由于煤巖層在沉積過程中其巖性、物性、沉積厚度和相隔的間距等方面具有一定的規律性，所以利用這些巖（物）性特征作為測井曲線的對比標志在操作上是可行的，其結果亦是可信的。

5 結束語

測井曲線與單純的鉆孔巖芯柱狀圖相比，具有連續性好、可比性強、不受巖芯采取率的影響、人為干擾因素較少等優勢，可以很直觀地反應出井周的底層分布情況和地質特征，而且巖性對比資料也特別準確可靠。根據實際的鉆孔巖性及測井曲線資料綜合分析，可以判定本礦區井田范圍內各個標志層（包括煤層）的普遍曲線特征，在特征中找出特殊性，達到煤層對比的準確可靠的目的。采用以測井資料為主，以煤層厚度、結構間距及煤質特征為輔的對比方法，確定對比結果可靠。通過對開元公司井田勘探區各鉆孔柱狀和測井曲線的細致研究、分析和比較，從中發現，測井曲線的準確性要比鉆孔資料好很多，在局部可采煤層的穩定性、層位區分和煤層厚度上提高了準確率。對本井田的儲量核實、各類報告的編制有著很重要的意義。