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摘要：煤田测井作为煤田物探一种很成熟的勘探技术在煤田勘探领域得到广泛的应用，其主要任务是确定煤层层位及其深度、厚度、结构;划分钻孔地质剖面,进行岩性分析;通过多孔测井曲线对比,掌握岩煤层变化规律，计算岩煤层的力学参数等等。因勘探区物性差异明显，该区利用视电阻率、自然伽马、伽马—伽马、声波等测井参数划分煤层及岩性效果显著。
关键词数字测井煤田地质煤层解释
中图分类号： P631.8+11文献标识码：A 文章编号：
Abstract: coal as geophysical well logging coal a very mature exploration technology in coal field exploration areas to be a wide range of applications, its main task is to determine a coal layer upon layer and depth, thickness and structure; Divided drilling geological profile, and for lithologic analysis; Through the porous logging curve contrast, grasps the rock seam change rule, the calculation of the mechanical parameters of rock seam, and so on. Because of the exploration area property differences are significant, the use of apparent resistivity, natural gamma ray, gamma gamma, sound waves-well logging parameters division and lithology of coal seam effect is remarkable.
Key words digital logging geology explain coal seam
1.阿倉河南煤田地质概况及地球物理特征
本区属祁连地层区，中祁连分区，木里—热水地层小区（插图1）。
区域出露的地层主要有古元古界、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和第四系。其中三叠系、侏罗系沉积保存较完整，分布广泛；志留系为碳酸岩、碎屑岩建造；石炭系为海相、海陆交互相沉积建造；二叠系为海盆边缘相紫红色碎屑岩建造；三叠系遍布中祁连，中下统为海相、海陆交互相沉积建造，上统以陆相碎屑岩建造为主，夹有海相灰岩薄层；侏罗系中下统为陆相山间盆地型，以湖相为主的含煤建造，上统主要为湖相细碎屑岩建造；古近系为干旱内陆盆地碎屑岩建造；第四系遍布全区，为冰川、冰水堆积及现代冲洪积物。
2. 地球物理特征
该区细砂岩、粉砂岩、泥岩均具低电阻特征，中、粗砂岩据中等电阻特征。统计结果显示：随着粒级的变粗电阻率有增大的趋势，即ρ粗砂岩≥ρ中砂岩≥ρ细砂岩、ρ粉砂岩≥ρ泥岩。地层自然放射性强度按煤层、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩的顺序递增。其中，煤层有较明显的低自然伽玛异常。这也就使得自然伽玛这一参数成为区内煤层定性、定厚以及划分岩性的主要参数之一。区内的煤系地层中（侏罗系），以煤层的密度最低，其密度值在1.03-1.70g/cm3之间。反映在伽玛-伽玛测井曲线上：同一孔中煤层段的计数率(CPS)值同其它地层相比要高出3—10倍，表现为明显的正异常。这也就使伽玛-伽玛测井的计数率(CPS)成为解释煤层的最主要参数。如下表1：
表1阿仓河南煤矿普查测井物性统计
伽玛-伽玛测井曲线对围岩也有不同程度的反映,但由于密度差异不大，其计数率差异也不甚明显。同一种岩性在不同孔内伽玛-伽玛计数率值也不完全一致，而是有一定的变化范围，反映区内岩石在不同部位其砂、泥、水含量及孔隙度、胶结程度存在差异。
3 使用仪器及参数选择
根据以往测井资料，该区核测井、电测井对反映煤层均有较好效果，根据地质工作要求，测井使用仪器及参数方法选择见下表2、表3：
表2 阿仓河南煤矿普查测井使用仪器设备情况表
表3阿仓河南煤矿普查测井选择方法及参数表
仪器在测井工作开始之前，送至生产厂家进行检修、刻度及标定，只有在仪器工作正常情况下方可投入野外生产。野外工作期间，按照DZ/T0080—93《煤田地球物理测井规范》定期对仪器进行了刻度、校验，仪器刻度、校验间隔一般为3—4个月。
4资料解释及实际应用
4.1煤层解释
4.1．1定性解释
定性解释主要是综合分析研究各种测井资料，划分煤层、岩层及各种伴生有益矿产。在测井曲线上，若同时具有高电阻、高伽玛—伽玛特征的层位即为煤层。在井径正常地段，煤层部位同时具有低声波波速、负自然电位特征。根据本区测井结果，对于结构简单煤层，长、短源距、自然伽玛、电位电阻率、自然电位等测井参数均有较好反映，对煤层界面反映均较清楚（见插图2），此时，长、短源距、自然伽玛、电位电阻率、自然电位均可作为煤层解释参数。对复杂结构煤层，尤其当井径不正常时，煤层解释依靠参数选择为为长、短源距，自然伽玛、电位电阻率、自然电位解释时作为参照参数。
4.1．2定厚解释
煤层定厚解释是在1:50回放曲线上进行的，根据煤层与不同岩层物性反映特征，结合基准孔所取得的各项参数及大量的测井实践经验，煤层定厚解释原则如下表4、（见插图2）。
表4 煤层定厚解释原则确定如下：
煤层视厚度（m） 电位电阻率 密度 自然伽玛 声波时差 自然电位
＜0.80 半幅值点 2/5幅值点 3/5幅值点 3/5幅值点 半幅值点
≥0.80 跟部拐点 1/3幅值点 半幅值点 半幅值点 半幅值点
4.1．3夹矸定性解释原则
该区夹矸解释主要依靠参数为长、短源距，根据实验孔及其它孔统计结果，在煤层中长、短源距计数率出现明显下降的地段（伽玛—伽玛（长）小于600CPS、伽玛—伽玛（短）小于1800CPS）即可解释为夹矸，在井径正常地段，夹矸部位同时具有低电阻、高自然γ、高纵波波速特征。
插图2 钻孔煤层部位各参数反映情况图
根据试验孔及经验总结出煤层及岩石测井曲线组合特征如下表5，见插图2。
表5煤层及岩石测井曲线组合特征表
岩性 煤 中、粗粒砂岩 细砂岩 粉砂岩 炭质泥岩 泥岩
测井曲
线特征 高电阻；低声波波速；低自然电位； 中、高电阻；中、高声波波速 低电阻；高声波波速 低电阻；高声波波速 低电阻；中声波波速 低电阻；中声波波速
通过声波等参数还可以进行岩石力学性质分析,计算出各段岩石的声波传播速度、杨氏模量、体积模量、泊松比、切变模量、岩石强度，声波测量的钻孔均对地层进行岩石力学性质计算，岩石力学参数统计情况见表6。
表6 岩体力学参数统计表
计算结果显示:该区煤层岩石强度最低，岩石强度指数为90MPa左右，其次为炭质泥岩、细砂岩、中砂岩，粗砂岩、砾岩岩石强度最高，达到180 MPa。根据岩石力学性质计算结果，该区碳质泥岩属软弱地层，其岩石强度指数小于160 MPa，粉砂岩、细砂岩岩石强度中等，岩石强度指数为160-175 MPa。中细砂岩、中砂岩、粉砂岩岩石强度中等但岩石强度差异不大。
4.1.3井径对煤层解释的影响
由于岩性及岩石强度的差异以及各钻探施工队的钻探工艺、钻孔孔径不尽相同，所使用的泥浆原料和配比也存在差异，钻孔孔径扩大现象普遍，少数钻孔甚至较为严重，给煤（岩）层的定性、定厚解释带来不同程度的影响。视电阻率、自然伽玛与伽玛-伽玛参数是本区测井资料解释的主要参数，但由于井壁不完整导致井径扩大的井段就会出现高伽玛-伽玛计数率、低视电阻率异常，这些异常同煤层部位伽玛-伽玛CPS异常特征相似，但表现为低阻及高自然伽玛API值特征，解释时必须要有井径曲线佐证，否则很可能将井径扩大引起的异常解释为煤层。井径扩大对电阻率及伽玛-伽玛参数的影响见插图3。
插图3 钻孔井径扩大对电阻率、长短源距伽玛-伽玛参数的影响
5小结
煤田测井在煤田勘探领域得到广泛的应用，通过上述成果表明，可以利用视电阻率、声波、自然电位等测井参数划分煤層效果显著。由于煤层与其围岩相比具有“一高两低”（高电阻、低密度、低自然伽玛）的物性特征。通过解释进而掌握地下煤层变化规律，通过各种参数曲线的幅值独立、组合形态特征解释各种地质属性进而掌握地下煤层变化规律、构造、水文地质、工程地质情况。综合解释必须要多参数综合解释，因为参数间互补性很强，但是必须把握每一种参数在综合解释中的主次地位和所占的比例，才能得到比较接近实际，与实际地质相结合的测井成果。
参考文献
[1] 郭崇光等. 2006年.水文地球物理测井方法与应用.煤炭工业出版社
[2] 青海省地质学会. 2005年. 青藏高原东北部地质研究. 地质出版社
[3] 杨清明. 2006年. 国外测井技术. 中国煤田地质总局
[4] 章成广等.2009年.声波测井原理与应用. 石油工业出版社
[5] 李舟波等.2008年. 地球物理测井数据处理与综合解释. 地质出版社
[7] 雍世和等.测井数据处理与综合解释中国石油大学出版社
[8] 潘和平等2009年地球物理测井与井中物探. 科学出版社
作者简介
刘志友1980年出生 男 中国地质大学 大学本科 主要从事地球物理测井工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词数字测井煤田地质煤层解释
中图分类号： P631.8+11文献标识码：A 文章编号：
Abstract: coal as geophysical well logging coal a very mature exploration technology in coal field exploration areas to be a wide range of applications, its main task is to determine a coal layer upon layer and depth, thickness and structure; Divided drilling geological profile, and for lithologic analysis; Through the porous logging curve contrast, grasps the rock seam change rule, the calculation of the mechanical parameters of rock seam, and so on. Because of the exploration area property differences are significant, the use of apparent resistivity, natural gamma ray, gamma gamma, sound waves-well logging parameters division and lithology of coal seam effect is remarkable.
Key words digital logging geology explain coal seam
1.阿倉河南煤田地质概况及地球物理特征
本区属祁连地层区，中祁连分区，木里—热水地层小区（插图1）。
区域出露的地层主要有古元古界、奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系和第四系。其中三叠系、侏罗系沉积保存较完整，分布广泛；志留系为碳酸岩、碎屑岩建造；石炭系为海相、海陆交互相沉积建造；二叠系为海盆边缘相紫红色碎屑岩建造；三叠系遍布中祁连，中下统为海相、海陆交互相沉积建造，上统以陆相碎屑岩建造为主，夹有海相灰岩薄层；侏罗系中下统为陆相山间盆地型，以湖相为主的含煤建造，上统主要为湖相细碎屑岩建造；古近系为干旱内陆盆地碎屑岩建造；第四系遍布全区，为冰川、冰水堆积及现代冲洪积物。
2. 地球物理特征
该区细砂岩、粉砂岩、泥岩均具低电阻特征，中、粗砂岩据中等电阻特征。统计结果显示：随着粒级的变粗电阻率有增大的趋势，即ρ粗砂岩≥ρ中砂岩≥ρ细砂岩、ρ粉砂岩≥ρ泥岩。地层自然放射性强度按煤层、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩的顺序递增。其中，煤层有较明显的低自然伽玛异常。这也就使得自然伽玛这一参数成为区内煤层定性、定厚以及划分岩性的主要参数之一。区内的煤系地层中（侏罗系），以煤层的密度最低，其密度值在1.03-1.70g/cm3之间。反映在伽玛-伽玛测井曲线上：同一孔中煤层段的计数率(CPS)值同其它地层相比要高出3—10倍，表现为明显的正异常。这也就使伽玛-伽玛测井的计数率(CPS)成为解释煤层的最主要参数。如下表1：
表1阿仓河南煤矿普查测井物性统计
伽玛-伽玛测井曲线对围岩也有不同程度的反映,但由于密度差异不大，其计数率差异也不甚明显。同一种岩性在不同孔内伽玛-伽玛计数率值也不完全一致，而是有一定的变化范围，反映区内岩石在不同部位其砂、泥、水含量及孔隙度、胶结程度存在差异。
3 使用仪器及参数选择
根据以往测井资料，该区核测井、电测井对反映煤层均有较好效果，根据地质工作要求，测井使用仪器及参数方法选择见下表2、表3：
表2 阿仓河南煤矿普查测井使用仪器设备情况表
表3阿仓河南煤矿普查测井选择方法及参数表
仪器在测井工作开始之前，送至生产厂家进行检修、刻度及标定，只有在仪器工作正常情况下方可投入野外生产。野外工作期间，按照DZ/T0080—93《煤田地球物理测井规范》定期对仪器进行了刻度、校验，仪器刻度、校验间隔一般为3—4个月。
4资料解释及实际应用
4.1煤层解释
4.1．1定性解释
定性解释主要是综合分析研究各种测井资料，划分煤层、岩层及各种伴生有益矿产。在测井曲线上，若同时具有高电阻、高伽玛—伽玛特征的层位即为煤层。在井径正常地段，煤层部位同时具有低声波波速、负自然电位特征。根据本区测井结果，对于结构简单煤层，长、短源距、自然伽玛、电位电阻率、自然电位等测井参数均有较好反映，对煤层界面反映均较清楚（见插图2），此时，长、短源距、自然伽玛、电位电阻率、自然电位均可作为煤层解释参数。对复杂结构煤层，尤其当井径不正常时，煤层解释依靠参数选择为为长、短源距，自然伽玛、电位电阻率、自然电位解释时作为参照参数。
4.1．2定厚解释
煤层定厚解释是在1:50回放曲线上进行的，根据煤层与不同岩层物性反映特征，结合基准孔所取得的各项参数及大量的测井实践经验，煤层定厚解释原则如下表4、（见插图2）。
表4 煤层定厚解释原则确定如下：
煤层视厚度（m） 电位电阻率 密度 自然伽玛 声波时差 自然电位
＜0.80 半幅值点 2/5幅值点 3/5幅值点 3/5幅值点 半幅值点
≥0.80 跟部拐点 1/3幅值点 半幅值点 半幅值点 半幅值点
4.1．3夹矸定性解释原则
该区夹矸解释主要依靠参数为长、短源距，根据实验孔及其它孔统计结果，在煤层中长、短源距计数率出现明显下降的地段（伽玛—伽玛（长）小于600CPS、伽玛—伽玛（短）小于1800CPS）即可解释为夹矸，在井径正常地段，夹矸部位同时具有低电阻、高自然γ、高纵波波速特征。
插图2 钻孔煤层部位各参数反映情况图
根据试验孔及经验总结出煤层及岩石测井曲线组合特征如下表5，见插图2。
表5煤层及岩石测井曲线组合特征表
岩性 煤 中、粗粒砂岩 细砂岩 粉砂岩 炭质泥岩 泥岩
测井曲
线特征 高电阻；低声波波速；低自然电位； 中、高电阻；中、高声波波速 低电阻；高声波波速 低电阻；高声波波速 低电阻；中声波波速 低电阻；中声波波速
通过声波等参数还可以进行岩石力学性质分析,计算出各段岩石的声波传播速度、杨氏模量、体积模量、泊松比、切变模量、岩石强度，声波测量的钻孔均对地层进行岩石力学性质计算，岩石力学参数统计情况见表6。
表6 岩体力学参数统计表
计算结果显示:该区煤层岩石强度最低，岩石强度指数为90MPa左右，其次为炭质泥岩、细砂岩、中砂岩，粗砂岩、砾岩岩石强度最高，达到180 MPa。根据岩石力学性质计算结果，该区碳质泥岩属软弱地层，其岩石强度指数小于160 MPa，粉砂岩、细砂岩岩石强度中等，岩石强度指数为160-175 MPa。中细砂岩、中砂岩、粉砂岩岩石强度中等但岩石强度差异不大。
4.1.3井径对煤层解释的影响
由于岩性及岩石强度的差异以及各钻探施工队的钻探工艺、钻孔孔径不尽相同，所使用的泥浆原料和配比也存在差异，钻孔孔径扩大现象普遍，少数钻孔甚至较为严重，给煤（岩）层的定性、定厚解释带来不同程度的影响。视电阻率、自然伽玛与伽玛-伽玛参数是本区测井资料解释的主要参数，但由于井壁不完整导致井径扩大的井段就会出现高伽玛-伽玛计数率、低视电阻率异常，这些异常同煤层部位伽玛-伽玛CPS异常特征相似，但表现为低阻及高自然伽玛API值特征，解释时必须要有井径曲线佐证，否则很可能将井径扩大引起的异常解释为煤层。井径扩大对电阻率及伽玛-伽玛参数的影响见插图3。
插图3 钻孔井径扩大对电阻率、长短源距伽玛-伽玛参数的影响
5小结
煤田测井在煤田勘探领域得到广泛的应用，通过上述成果表明，可以利用视电阻率、声波、自然电位等测井参数划分煤層效果显著。由于煤层与其围岩相比具有“一高两低”（高电阻、低密度、低自然伽玛）的物性特征。通过解释进而掌握地下煤层变化规律，通过各种参数曲线的幅值独立、组合形态特征解释各种地质属性进而掌握地下煤层变化规律、构造、水文地质、工程地质情况。综合解释必须要多参数综合解释，因为参数间互补性很强，但是必须把握每一种参数在综合解释中的主次地位和所占的比例，才能得到比较接近实际，与实际地质相结合的测井成果。
参考文献
[1] 郭崇光等. 2006年.水文地球物理测井方法与应用.煤炭工业出版社
[2] 青海省地质学会. 2005年. 青藏高原东北部地质研究. 地质出版社
[3] 杨清明. 2006年. 国外测井技术. 中国煤田地质总局
[4] 章成广等.2009年.声波测井原理与应用. 石油工业出版社
[5] 李舟波等.2008年. 地球物理测井数据处理与综合解释. 地质出版社
[7] 雍世和等.测井数据处理与综合解释中国石油大学出版社
[8] 潘和平等2009年地球物理测井与井中物探. 科学出版社
作者简介
刘志友1980年出生 男 中国地质大学 大学本科 主要从事地球物理测井工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。