煤田地球物理測(cè)井中塌孔對(duì)煤層解釋的影響分析

陸勇

摘 要：在煤田地質(zhì)勘探的過(guò)程中常常會(huì)因?yàn)殂@探技術(shù)和泥漿材料問(wèn)題，導(dǎo)致鉆孔井壁出現(xiàn)殘缺，產(chǎn)生塌孔現(xiàn)象，給煤層解釋準(zhǔn)確性造成一定的影響。為了能夠更好的分析這個(gè)問(wèn)題，文章對(duì)地球物理測(cè)井技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的闡述，以及塌孔對(duì)煤田測(cè)井各參數(shù)曲線(xiàn)造成的影響，并采取相應(yīng)的措施來(lái)解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：煤田地球物理測(cè)井；塌孔；煤層解釋

中圖分類(lèi)號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）23-0056-02

Abstract： In the process of coalfield geological exploration， drilling technology and mud material problems often lead to drilling hole wall incomplete， resulting in hole collapse phenomenon， which has a certain impact on the accuracy of coal seam interpretation. In order to better analyze this problem， this paper expounds the geophysical logging technology， and the impact of borehole collapse on the parameters of coal logging curve， and takes the corresponding measures to solve the problem.

Keywords： coalfield geophysical logging； caving hole； coal seam interpretation

眾所周知，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展，對(duì)能源的消耗也隨著快速的增加，尤其是傳統(tǒng)能源之一的煤炭。煤田地質(zhì)勘探和煤礦開(kāi)采的技術(shù)也因此大發(fā)展，其中煤田地球物理測(cè)井技術(shù)備受關(guān)注，因?yàn)槠浔憬菪缘牟僮鳎瑥V泛性的運(yùn)用范圍及精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

1 地球物理測(cè)井技術(shù)

1.1 地球物理測(cè)井技術(shù)的概述

地球物理測(cè)井技術(shù)是煤礦地質(zhì)勘查和探索中一種不可或缺的勘探的方法。其是使用地下巖層的各種特性——導(dǎo)電性、放射性、電化學(xué)特性和聲學(xué)特性等來(lái)測(cè)量地球相關(guān)的物理參數(shù)，顯示地下巖層的構(gòu)成情況的地質(zhì)勘察的方法。煤田測(cè)井技術(shù)通過(guò)使用各式各樣的測(cè)井機(jī)器能夠在地面以下很深的地方進(jìn)行實(shí)地探查，地球物理測(cè)井技術(shù)是采用先進(jìn)的電子及傳感器、計(jì)算機(jī)信息論、層析成像和數(shù)據(jù)處理等技術(shù)，借助專(zhuān)門(mén)的探測(cè)儀器設(shè)備，沿鉆井剖面觀(guān)測(cè)巖層的物理性質(zhì)，以研究和解決地質(zhì)問(wèn)題，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)油氣、煤、放射性、地下水等礦產(chǎn)資源。這樣就突破了單一的地面勘探的不足，是測(cè)井技術(shù)最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)所在，使得勘察和測(cè)試所得到的數(shù)據(jù)更具準(zhǔn)確性和參考價(jià)值。

1.2 地球物理測(cè)井技術(shù)的分類(lèi)

測(cè)井有三種基礎(chǔ)的方式，分別是聲、電、放射測(cè)井。而根據(jù)相關(guān)的物理特性測(cè)井又可以可劃分成地層傾角測(cè)井、井溫測(cè)井及聲波測(cè)井等等。不管是哪一種測(cè)井的方法都是能夠間接地反映地下巖層的某種物理數(shù)據(jù)，雖然利用測(cè)井技術(shù)的針對(duì)性很高，但是反映的范圍有局限性，因此我們就需要綜合的使用兩種及以上的測(cè)井方法，這樣才能夠更加全方位地了解地下巖層的組成結(jié)構(gòu)和評(píng)價(jià)煤層。

1.3 煤田測(cè)井技術(shù)的發(fā)展前景

因?yàn)槊禾餃y(cè)井技術(shù)在煤田地質(zhì)勘探工作中有非一般的地位，而且伴隨著地質(zhì)效應(yīng)會(huì)進(jìn)一步的提高，其地位也會(huì)隨之變得不可替代。煤田測(cè)井在未來(lái)的發(fā)展中還應(yīng)該注意以下的方面。在現(xiàn)有應(yīng)用煤田測(cè)井技術(shù)的領(lǐng)域，要使煤田測(cè)井正式的從定性向定量過(guò)渡，并且相關(guān)的煤礦部門(mén)和地質(zhì)部門(mén)能夠?qū)嶋H的使用，就需要測(cè)井技術(shù)可以不斷地提高測(cè)量和解釋精確度。除此之外還應(yīng)該在新的應(yīng)用領(lǐng)域不斷開(kāi)拓，要使煤田測(cè)井的隊(duì)伍變成固體測(cè)井的中流砥柱的力量，就需要在各種不同的礦的種類(lèi)的工程勘探領(lǐng)域和地下巖層勘探進(jìn)行研究。要想打開(kāi)測(cè)井市場(chǎng)，并且深入的研究測(cè)井的最新技術(shù)，其中心點(diǎn)是核磁測(cè)井、方位電阻率成像測(cè)井以及電阻率掃描成像測(cè)井等。還有就是要深化進(jìn)行測(cè)井隊(duì)伍結(jié)構(gòu)革新，聚集具有相關(guān)技術(shù)的人群在科技研究方面下苦功夫，解決測(cè)井技術(shù)目前存在的問(wèn)題，這樣才能夠在以后的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)的地位，才能為煤田測(cè)井技術(shù)的大發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2 塌孔的概念及其原因

塌孔是指在混合凝土的灌注當(dāng)中，測(cè)深錘久久地停留在地下且發(fā)現(xiàn)其不能夠放入地下更深或向上拔出更多，且經(jīng)過(guò)測(cè)量所得到的孔的深度與原本孔的深度有著明顯的差異。那么為什么會(huì)出現(xiàn)塌孔呢？這是鉆孔時(shí)由于泥漿的性能和鉆探的技術(shù)限制，使井壁的完整性不能夠得到完全的保障。具體來(lái)說(shuō)塌孔是泥漿的材料不符合相關(guān)的要求，從而導(dǎo)致在護(hù)筒底腳的附近出現(xiàn)漏水的現(xiàn)象，然后孔內(nèi)的水位線(xiàn)就會(huì)降低，或是因?yàn)槌毕恿髟跐q潮的時(shí)候，會(huì)引起孔內(nèi)和孔外的水位差變小，不能確保原本的落水壓力；施工的工人操作出現(xiàn)失誤，可能是下鋼筋籠時(shí)不小心碰撞到孔壁；或者是在比較軟的砂層中鉆井時(shí)，深入過(guò)于快，均有可能引起塌孔[1]。

若發(fā)現(xiàn)塌孔后，首先第一件事先找到發(fā)生塌孔的具體原因，采取相應(yīng)的措施，比如排除振動(dòng)、加大水頭等，以此來(lái)防止塌孔的繼續(xù)。若是發(fā)現(xiàn)僅有少量的塌孔且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有繼續(xù)塌孔的趨勢(shì)，就可以接著正常地深入。塌孔并不是很?chē)?yán)重的時(shí)候，可以將已有的孔填土至塌孔位以上，并且吸取教訓(xùn)采取深埋護(hù)筒、改善泥漿性能等措施，然后可以繼續(xù)鉆進(jìn)；若是發(fā)現(xiàn)塌孔非常嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)馬上停止鉆孔且將孔全部用土回填，然后等待幾日之后，等土沉實(shí)后，重新鉆孔。

3 煤田地球物理測(cè)井中塌孔對(duì)煤層解釋的影響分析

3.1 塌孔在煤田地球物理測(cè)井中的影響

塌孔不僅僅影響了煤層解釋?zhuān)溥€影響了井內(nèi)溫度測(cè)量、鉆孔半徑測(cè)量、煤層密度的計(jì)算、煤層儲(chǔ)量的估算及含水飽和度等的計(jì)算。因此在鉆孔時(shí)候一直保證鉆孔井壁的完好性是非常必要的。然而對(duì)于目前現(xiàn)有的泥漿性能和鉆井技術(shù)來(lái)說(shuō)，并不能夠完全地保證井壁的完好性。而且一旦發(fā)生有塌孔的現(xiàn)象，對(duì)于后面的闡釋就需要考慮其不好的影響。

3.2 煤層解釋和整理在測(cè)井過(guò)程中得到的原始數(shù)據(jù)

在測(cè)井過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)多次測(cè)井或者在相同的深度多次反復(fù)測(cè)量的情況，這樣就會(huì)形成多個(gè)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。在處理得到的數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該盡可能地對(duì)塌孔的井徑進(jìn)行校正；在對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)該盡可能地使用通過(guò)測(cè)量得到的第一次數(shù)據(jù)，而對(duì)于其他的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，可以作為參照。在塌孔的狀況下對(duì)煤層解釋的時(shí)候，第一要做的就是看長(zhǎng)源距幅值比能否在5-8倍這個(gè)范圍里面，接下來(lái)要看井徑曲線(xiàn)形態(tài)起伏范圍有沒(méi)有過(guò)大，三側(cè)向電阻率及自然伽碼的曲線(xiàn)反映是不是良好的。假如出現(xiàn)以下的現(xiàn)象：井徑偏大，電阻率幅值偏低且自然伽碼界面幅值較小、不清晰，就可以定義為炭質(zhì)泥巖，與之相反定義為煤層[2]。在進(jìn)行煤層解釋的時(shí)候，如果解釋成果會(huì)變厚，是因?yàn)闆](méi)有考慮其受到的井徑影響造成的，所以在煤層解釋的過(guò)程中應(yīng)對(duì)比井徑曲線(xiàn)進(jìn)行校正。

3.3 煤田地球物理測(cè)井中密度的作用

在測(cè)井的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)到破碎、塌孔等現(xiàn)象。這就導(dǎo)致得到的井徑參數(shù)波動(dòng)的范圍很大且沒(méi)有規(guī)律可言，從而使長(zhǎng)、短源距計(jì)數(shù)率都比較高，還有的時(shí)候因?yàn)閹r層變厚，而影響煤層解釋。在煤田測(cè)井中長(zhǎng)源距伽碼測(cè)井的作用是最為主要的，而且與電阻率相比更為重要，如果通過(guò)長(zhǎng)源距伽碼得到的數(shù)據(jù)受了塌孔影響，就有可能會(huì)把炭質(zhì)泥巖誤定義為煤層，結(jié)果就會(huì)影響煤層的驗(yàn)收。

3.4 在測(cè)井過(guò)程中井徑腿失效的解釋

在測(cè)井過(guò)程中由于密度探管的井徑腿失去作用，導(dǎo)致探頭的窗口無(wú)法緊貼井壁，儀器自身的不穩(wěn)定導(dǎo)致塌孔現(xiàn)象[3]。有時(shí)不便反復(fù)測(cè)量，因其裝有放射源，解釋煤層時(shí)就要注意：首先，長(zhǎng)源距伽碼伽瑪曲線(xiàn)的幅值在周?chē)膶?duì)比度應(yīng)是較高的；其次，三側(cè)向電阻率、自然伽碼曲線(xiàn)幅值大且形態(tài)正；最后，鉆探取芯沒(méi)有缺失。如果以上的條件成立，則定義為煤層，與之相反定為泥巖。

3.5 在測(cè)井過(guò)程中密度的校正

在模仿塌孔情形的時(shí)候，用厚度為60mm、外部橫截直徑430mm、其內(nèi)部橫截直徑不確定的用鋁制成的圓環(huán)，做成可以自由活動(dòng)無(wú)水刻度的圓筒。逐步的增加圓筒的直徑，然后得到不同的井徑的值。與此同時(shí)，還要測(cè)不同井徑分別對(duì)應(yīng)的短、長(zhǎng)源距伽碼。之后從井徑變化率變大處開(kāi)始校正，然后得到刻度系數(shù)、刻度系數(shù)基值差的系數(shù)，就可以使短、長(zhǎng)伽碼計(jì)數(shù)率得到糾正，然后在進(jìn)行基值差校正，就可以得到、更準(zhǔn)確、更貼合真實(shí)密度值。

4 結(jié)束語(yǔ)

在煤田地球物理測(cè)井過(guò)程中，由于鉆探技術(shù)和泥漿材料的問(wèn)題發(fā)生塌孔的情況是非常常見(jiàn)的。如果僅僅是常規(guī)的煤田測(cè)井，在定論煤層的時(shí)候，只需要適當(dāng)?shù)乜紤]一下塌孔的影響即可。如果是進(jìn)行相關(guān)的準(zhǔn)確的定量解釋及參數(shù)計(jì)算，這就必須對(duì)鉆孔井徑的影響因素進(jìn)行校對(duì)和糾正，只有這樣才能使得到的結(jié)論更加正確、更加符合實(shí)際。

參考文獻(xiàn)：

[1]周愛(ài)文.煤田測(cè)井中煤層定厚解釋的誤差分析[J].科技信息，2016（8）：465.

[2]曾文沖.現(xiàn)代測(cè)井技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].當(dāng)代石油石化，2015（07）：22-23.

[3]王杰玲.煤田地質(zhì)勘探中的煤質(zhì)工作探究[J].煤質(zhì)技術(shù)，2016（05）：25-26.

[4]孫和平.地球物理測(cè)井技術(shù)在煤礦巖體工程勘察中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（20）：22.

[5]何瑞巖.地球物理測(cè)井在煤礦勘測(cè)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（06）：196.