綜合物探測井技術的應用研究

龔春榮

（中國建筑材料工業地質勘查中心四川總隊物探隊，成都 610051）

1 引言

綜合物探測井在礦產勘查，鐵路、公路、水利、電力工程勘查諸多領域都有重要的應用。在礦產勘查中可以用來輔助地層、礦體劃分，也可以彌補采芯率不足等問題。在工程勘查方面用來測定物性參數，劃分地層剖面，確定軟弱夾層厚度；劃分破碎帶、裂隙發育帶及含水層；了解孔內地溫及自然放射性變化情況并評價其對施工及工程運營的影響；對工程圍巖的類別進行劃分等[1～3]。

2 基本原理

2.1 聲波測井

聲波測井是通過測量井壁介質的聲學特性來研究井壁地層的地質特性及井眼工程狀況的一類測井方法，在油田勘探和開采、工程物探等許多領域有廣泛應用[4]。

聲波測井的基本原理：聲波在介質中傳播時，介質不同它的傳播速度有很大差別，而且它的幅度衰減、頻率變化等聲學特性也是不同的[5]?，F代測井技術就是通過測量地層和井孔中的上述幾種聲學參數，并結合電法和放射性等其他測井方法，估計井外地層的性質，如地層的厚度、空隙度、含油飽和度等。此外，還可以利用聲波測井資料分析地層應力，根據不同的巖石具有不同的聲波波速的特性，詳細、準確地劃分地層，也可用于地層的對比等。常用的聲波測井主要有聲波速度測井、聲波幅度測井等方法[6，7]。

2.2 電法測井

電法測井是研究地層電學性質和電化學性質的各種測井方法的總稱，包括：電阻率測井、自然電位測井和電磁波測井。

利用巖石導電特性——電阻率研究地層性質的一類測井方法，稱電阻率法測井，是一類十分重要的測井方法[8]。在劃分鉆井地質剖面和判斷巖性等工作中仍起到重要作用。

自然電位測井測量得到的是自然電位隨井深變化的曲線。曲線的變化和巖性有密切關系。在實測曲線上，泥巖井段的自然電位比較平直，常以泥巖井段曲線作為基線來計算滲透井段自然電位異常幅度。由于自然電位曲線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。此外，自然電位測井是確定地層滲透和地下水補給方向的主要測井方法，可以解決水文地質問題。

2.3 自然伽馬測井

自然伽馬測井是沿井身研究放射性元素的方法。巖石中不穩定元素放射出的射線被儀器捕捉以后轉換成電脈沖，形成讀數。根據標定值可以得出自然伽馬值。

2.4 井內測量技術

井內測量包括井斜測量和井徑測量。井斜測量就是測量井的傾角和方位角。

測量井徑變化的儀器叫井徑儀。井徑儀的基本原理都是根據機械系統和電學系統的有關原理，把井徑的變化轉化成相應的電位差的變化[9，10]。

2.5 溫度測井法

地溫測量是地熱學的一個應用分支，它是以地球內部介質的熱物理性質為基礎，觀測和研究地球內部各種熱源形成的地熱場隨時間和空間的分布規律，從而解決有關地質問題的一種地球物理方法。測井中的熱學方法就是溫度測井，又稱井溫測量或井溫測井，它使用帶有溫度傳感器的下井鉆測量井內溫度（通常是井液溫度）及沿井軸或井周的溫度分布，其測量方法及儀器比較簡單，是一種廣泛應用的重要測井方法。

3 實際應用

根據綜合物探測井的基本方法原理可知：

1）一般完整的巖體其電阻率、波速值較高，井徑曲線光滑不擴大；而破碎巖體或節理裂隙發育的巖（土）體，其電阻率、波速值相對較低，井徑曲線凹凸不平，甚至出現井徑擴大現象；

2）自然電位曲線可輔助區分滲漏性地層與非滲漏性地層；

3）井溫大體反映出地層溫度，當存在含水層時，井溫曲線會出現低值，存在地熱時，井溫曲線會出現高值；當低溫梯度異常時，可能含涌水點或漏水點；

4）自然伽馬值（γ）曲線能反映相應層位的變化，含放射性元素的地層會出現極高的自然γ。通常情況下，泥質成分高的巖層自然γ 較高。

圖1 為綜合物探測井成果圖，顯示了鉆孔柱狀圖、物探解釋、各測井方法曲線，讓3 種成果展示在同一圖上，簡單、直觀、易懂。該鉆探結果顯示地層為砂泥巖地層，從圖1 中可以看出：（1）井溫曲線在130.3 m 附近出現拐點，在對比聲波、電阻率參數以及現場隔離套管的情況，判斷此位置為該孔的測試水位處；（2）通過多參數曲線對比分析：聲波值、電阻率值顯示較大值、井徑曲線平滑，基本無變化；表明該部位鉆孔完整，且自然γ 呈現較小值，該部位物探解釋為砂巖、巖體較完整；（3）對于局部較破碎的位置：聲波值、電阻率值顯示較小值且曲線形態不圓滑，井徑曲線跳躍大或呈鋸齒狀等不圓滑形狀。

圖1 綜合物探測井成果圖（一）

圖2 為某鉆孔物探測井成果圖：鉆孔深度128.00～142.00 m，井溫曲線變化異常，呈現“凸起”狀，在凸起的頂點附近(及136.17～137.70 m)，聲波曲線、電阻率曲線呈現的較小值，推測含涌水點；在對比巖芯照片，該位置（見圖3）處巖芯有溶蝕跡象。

圖2 綜合物探測井成果圖（二）

圖3 現場取樣巖芯照片圖

4 結論

綜合物探測井電參數和放射性參數曲線對于地質分層效果很明顯；地溫的變化及異常點可以間接地反映出水點或漏水點的信息；聲波參數很能體現巖石完整性；聲波、電阻率、自然伽馬值也能客觀反映孔內破碎情況；井徑的變化也能反映出孔內裂隙或空洞等。

綜上所述，綜合物探測井應用于工程地質勘探中，可以獲取更多的地質信息，是一種很有效的地質勘探手段。