老三溝井田巖煤特征地球物理測井試驗分析

張媛媛

（內蒙古地質工程有限責任公司,呼和浩特 010010）

1 引言

隨著科學技術的進步與發展，自70年代以來，測井技術有了飛速的發展，可用于地質解釋的測井信息日趨增多與完善，在地質探勘中的地位和作用越顯重要[1]。甚至在城市的市政規劃中地基勘測、高速鐵路建設及地鐵建設中也發揮著重要的作用[2]。

2 礦井概況

（1）地理位置及地貌。老三溝井田位于鄂爾多斯臺地的東北部，屬于典型的黃土高原地貌，井田中北部被黃土和風積砂大面積覆蓋。只在南部及較大的沖溝中有基巖出露，因受流水等自然應力作用，水土流失嚴重，樹枝狀沖溝十分發育，形成溝壑縱橫、溝深壁陡、支離破碎的復雜地形。地勢南高北低，海拔高程在1136～1366m之間，最大高差230m。井田內較大的溝谷分別由井田南、西南向西北縱貫本井田。（2）區域地質構造及水文地質情況。準格爾煤田已有各年代地層均有出露，由老至新依次為：寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系、新近系及第四系。老三溝井田地層總體走向為NNW向，傾向SW-SWW的單斜構造，地層產狀平緩，傾角一般0～3°。

老三溝井田氣候干燥，降雨稀少，水資源貧乏，居民點沿溝谷分布，飲用水多為溝谷第四系潛水，部分為白堊系承壓水。主要含水層有：松散巖類孔隙潛水含水巖組和碎屑巖類孔隙裂隙承壓水含水巖組。

3 地球物理測井原理及方法

（1）地球物理測井原理。巖石和礦物有不同的物理特性，因此其導電特性、聲波特性、放射性等均不同。這些特性統稱為巖石和礦物的物理性質。（2）測井方法。自然電位法：地下水與泥漿的礦化度不同，在兩者接觸界面處，產生電位差，通過該參數的測量，可提供水文地質資料。自然電位的測量裝置是M極下井移動，N極置于地面固定。

電阻率法：分為電極系裝置和三側向裝置，前者的電極距為0.1m和0.5m；三側向裝置采用組合探管中的電阻率道，其中S電極的上、下各有一個屏蔽電極。

井液電阻率法：采用專用探管測量鉆孔中泥漿電阻率的變化。該探管是微電極系裝在圓筒形的屏蔽筒中，屏蔽裝置是排除地層對測量泥漿電阻率的影響，當地下水對泥漿有沖洗作用時，泥漿的電阻率就會發生變化。

自然伽瑪法：各種地層中賦存放射性元素不同，放射性強度也不同，自然伽瑪法就是測量自然伽瑪射線強弱的，其接收元件碘化鈉晶體的規格：30×80mm。

伽瑪伽瑪法：經過換算后也稱密度法，它是利用伽瑪射線照射地層，然后接收散射伽瑪射線的強弱，從而提供地層密度信息，故而稱密度曲線。

聲波測量和井斜測量：區內所有鉆孔均進行了聲波測井，采用專用的探管測量聲速、時差、聲幅三參數。

4 老三溝井田巖煤特征地球物理測井分析

（1）老三溝井田地球物理測井基準孔試驗。1）試驗目的及參數。為了解測井儀器的穩定性和儀器的一致性，在同一基準孔，利用參與本區工作的2套儀器分別進行測量工作。采用的方法參數為：三側向電阻率、自然電位、自然伽瑪、長源距伽瑪伽瑪、短源距伽瑪伽瑪、聲波時差、井徑、井溫、方位角、井斜。通過試驗了解本區煤巖層的地球物理特征，確定煤層定性和定厚解釋的原則。2）鉆孔布置。本區共利用鉆孔7個，常規測井進行了鉆孔頂角和方位角測量，聲幅、聲速、測井，簡易井溫測井進行了井液電阻率測量和井溫數據點測，并進行了近似穩態井溫測井工作。3）合理性檢驗。通過基準孔試驗，經2臺儀器設備在基準孔ZKJ4-8 孔測量曲線的一致性對比，見圖1，由圖說明測量參數曲線形態吻合、儀器一致性較好，滿足工作需要。

（2）結果分析。測試時各種巖性均取個數大于30個，巖樣厚度均大于2m，每層取數為平均值。

經綜合分析研究，結合各種巖煤層的物性參數的反應特征，井田內巖煤層的地球物理特征如下：

煤層：高電阻率，低自然伽瑪、特高伽瑪伽瑪、井徑不擴大、自然電位背景值；

泥巖：低電阻率，高自然伽瑪，伽瑪伽瑪背景值，井徑擴大，自然電位背景值；

砂巖：高電阻率，稍低自然伽瑪，伽瑪伽瑪背景值，井徑不擴大，自然電位反應負異常；

砂礫巖：特高電阻率，低自然伽瑪，特低伽瑪伽瑪，井徑不擴大，自然電位背景值；

炭質泥巖：此巖性是泥巖中有機質含量小于60%，煤層中無機質含量大于40%。

5 結論

本文利用地球物理測井對老三溝井田巖煤特征進行分析，對井田內巖層巖煤特征進行了探測和分析；對測試方法及相應的地球物理測井參數進行了合理性檢驗，證明該方法合理可行；掌握了煤層、泥巖等主要巖層的電阻率、自然伽馬等相關地球物理參數。

[1]張學濤,王祝文,原鏡海.利用時頻分析方法在陣列聲波測井中區分油水層[J].巖性油氣藏,2008,20(01):101-104.

[2]李慶謀,劉少華.地球物理測井序列的小波波譜方法[J].地球物理學進展,2002,17(01):78-83.