測井在煤田勘探中的具體應用

摘要：本文通過對某勘探區中所采集到的數字測井資料實例，闡述了不同煤層的物性特征在某勘探區測井曲線上的具體反映，以及依據不同的物性特征進行煤層的定性、定厚解釋及煤層的對比分層。

關鍵詞：資料解釋；物性特征；煤巖對比

煤田地球物理測井是煤田地質勘探中非常重要的勘探方法，目的就是提供準確可靠的煤層、巖層以及夾矸的深度和厚度，鉆孔的井斜、井溫、井徑等測井成果；驗證巖芯地質鑒定編錄的結果；彌補鉆探中的失誤；并利用煤、巖層的物性特征，進行準確的煤、巖層對比，從而提高勘探效率和勘探工程質量，提交優質地質報告。

下面就煤田地球物理測井在寧東煤田某勘探區中的具體應用做一些闡述。

一、測井資料質量評述

本區共施測鉆孔97個，完成64333.25實測米。測井選擇了物性較為明顯的散射伽瑪長、短源距（GGFR、GGNR）、自然伽瑪（NG01）、三側向電阻率（GR01）、自然電位（SP01）四種有效參數作為必測參數曲線，在可采和臨界可采煤層段做了1：50縱向比例的放大回放，放大曲線參數有散射伽瑪短源距、自然伽瑪、三側向電阻率、視密度做為煤層的定性、定厚解釋曲線，其質量全部為優質，經驗收全區97個孔均為甲級孔，甲級孔率為100%。

另外，本次測井對勘探區所有施工鉆孔均依據《煤田地球物理測井規范》要求，進行了孔斜、井徑測定，全部達到優質標準，質量可靠。

二、測井資料的地質解釋

（一）、巖、煤層地球物理特征

區內煤、巖層物性條件較好，煤、巖層之間各種物性差異較大，對開展煤田地球物理測井極為有利。現結合煤、巖層在各種參數上的物性范圍分述如下：

1、三測向電阻率（GR01）：井田內煤層的三側向電阻率值明顯高于圍巖，其電阻率值在40～260Ωm，圍巖隨著巖石粒度的增加，幅值亦趨于增加，但重疊區較大。泥巖和砂質泥巖數值范圍為5～50Ωm。井田內煤層直接頂底板多為砂泥巖類，所以煤層在三測向電阻率曲線上能以明顯的高異常與圍巖區分開。三測向電阻率曲線是煤、巖層重要的定性、定厚曲線。

2、散射伽瑪短源距（GGNR）：由于煤層和巖層之間密度差異較大，使散射伽瑪強度值有較大差異，井田內煤層散射伽瑪短源距數值為10000～18000CPS，巖層為8000～12000CPS。煤層在人工伽瑪曲線上反映為明顯的高異常，而巖層的不同巖性，由于密度差異不大，故曲線幅值變化平緩，因此只能對巖層進行大致分層。所以散射伽瑪曲線是本區劃分煤、巖層曲線之一，是煤層定性、定厚的主要曲線。

3、自然伽瑪（NG01）：井田內煤層的自然伽瑪0～170CPS，煤層在自然伽瑪曲線上呈低異常反映，砂泥巖類自然伽瑪值很高，粗砂巖到泥巖類，隨著粒度變細、泥質含量增加，其自然伽瑪CPS值也相應增大。從自然伽瑪曲線上參照其它曲線可以劃分出煤層、砂巖及砂泥巖類。故自然伽瑪曲線是劃分煤、尤其是對巖層劃分的重要曲線之一。

4、聲速（SON2）：其范圍為200～1000micro;s/m，由于影響聲波時差曲線的主要因素較多，聲速測井曲線與其它測井方法相配合，可以作為劃分煤、巖層輔助曲線。

（二）、煤、巖層的定性、定厚解釋

1、煤、巖層的定性解釋

本次測井工作對所有施工鉆孔，均以多種有效參數曲線的組合特征、結合鉆孔取芯進行了全孔煤、巖層解釋。

本區含煤地層為侏羅系延安組，屬陸相碎屑巖含煤建造，煤層沉積穩定性較好。煤的變質程度較低，為低灰份、低硫份的不粘煤。相對于巖層來說，屬于高伽瑪-伽瑪、中高電阻率、低伽瑪值的煤層。煤層與圍巖的物性差異非常明顯，所以煤層定性是采用1∶200的伽瑪-伽瑪（GGNR）、三側向電阻率（GR01）和自然伽瑪（NG01）曲線。也就是說，凡是在伽瑪-伽瑪和視電阻率曲線上呈現為高或較高幅值。而在自然伽瑪曲線上呈現為低幅值（個別煤層頂、底板出現自然伽瑪異常除外）的層位都定性為煤層。

根據自然伽瑪幅值和泥質含量的關系，三側向電阻率與巖層粒度的關系，以及短源距與巖層密度的關系，能夠對各種砂巖和泥巖進行定性。砂巖的物性特征為高電阻率、高密度、低自然伽瑪；泥巖的物性物征為低電阻率、低密度、高自然伽瑪，砂泥巖物性差異明顯。

2、煤層定厚解釋

煤層的定厚解釋，利用1：50三側向電阻率、伽瑪伽瑪短源距和自然伽瑪回放曲線，在現場對煤層做出了可靠的定厚解釋。

區內煤層三側向電阻率和伽瑪伽瑪短源距曲線上均為明顯的高異常反映，故將這兩種參數的1：50放大曲線作為煤層的定厚曲線。其解釋原則為：由于煤層直接頂底板多為砂質泥巖、泥巖類，所以，煤層在三側向電阻率曲線上差異很大，煤層在曲線上能以明顯的高異常根部拐點位置確定其深度和厚度；伽瑪伽瑪短源距曲線采用異常幅值的半幅點分層。當煤層較薄，小于0.5m時，三側向電阻率曲線可按異常幅度的3/5～4/5確定其深度和厚度。見測井解釋方法示意圖

按照《煤田地球物理測井規范》的要求，將各種參數對同一煤層解釋的深度和厚度取其平均值，就是該煤層的最終解釋成果。

3、巖層定厚解釋

巖層的定厚解釋以1：200三側向電阻率（GR01）、自然伽瑪（NG01）以及伽瑪-伽瑪（GGNR）曲線為依據，在認真細致分析的基礎上，結合鉆探柱狀及區內地質剖面來進行巖層定厚解釋。一般以三側向電阻率曲線異常根部拐點或自然伽瑪曲線異常變化的半幅點作為巖層解釋點來確定巖層的厚度和深度。

4、煤層中夾矸的解釋

兩種以上參數曲線在煤層中有異常反映，即三側向電阻率、伽瑪-伽瑪兩條曲線幅值較煤層低，或者伽瑪曲線幅值比煤層高，當伽瑪-伽瑪曲線下降幅度等于或大于1/4煤層相對幅度者則定為夾矸。然后按定厚解釋原則再確定夾矸厚度。

5、松散層的劃分

本區松散層底部普遍發育一層厚度在10米至30米的砂礫層，該層位由于物性特征極其明顯，在本區作為物性標志層來劃分松散層與基巖界面；該層位物性特征：以三側向電阻率值在松散層中最高，而自然伽瑪在松散層中最低且遠低于下伏基巖地層自然伽瑪值為其特點，非常容易辨認。詳見松散層的解釋方法示意圖。

三、本區主要煤層的物性特征

本勘探煤層沉積穩定性較好。煤層在測井曲線上的反應與圍巖的區別較大，物性特征明顯。下面就本區主要煤層在各種參數上的物性特征分述如下：

3-1煤：該煤在21線及以南區域大部分鉆孔均有揭露且多數可采，該煤層多含有一層夾矸，有時分叉成為兩層獨立的煤層。在三側向電阻率曲線上一般呈現“雙峰狀”稍高異常反映；在伽瑪-伽瑪曲線上為“雙峰狀”高異常反映；在伽瑪曲線上為“單峰狀”或“雙峰狀”低異常反映（見煤巖層對比圖）。

3-2煤：3-2煤在13線及以南區域絕大部分鉆孔均有揭露且絕大多數為可采煤層，該煤層一般多為單一煤層，少數鉆孔煤層含有一層薄夾矸。在三側向電阻率曲線上不管是單一煤層還是含有夾矸一般呈現“雙峰狀”中高異常反映，且一般上峰高下峰低；在伽瑪-伽瑪曲線上為“單峰”高異常反映，在伽瑪曲線上為“單峰狀”低異常反映（見煤巖層對比圖）。

4-1煤：4-1煤在13勘探線及以南區域絕大部分鉆孔均有揭露，該煤為全區可采煤層，該煤層含有0~3層夾矸。在三側向電阻率曲線上一般呈現“筆架峰狀”高異常反映；在伽瑪-伽瑪曲線上大多為“箱峰狀”或“箱峰齒狀”高異常反映，在伽瑪曲線上為“箱峰狀”低異常反映，說明夾矸巖性以砂巖類居主（見煤巖層對比圖）。

4-2煤：4-2煤在13線及以南區域大部分鉆孔均有揭露且絕大多數可采，該煤層一般為單一煤層。在三側向電阻率曲線上一般呈現“雙峰”中高異常反映，該雙峰一般上部寬而幅值低下部窄卻幅值高；在伽瑪-伽瑪曲線上基本為“單一峰狀”高異常反映，在伽瑪曲線上為“單一峰狀”低異常反映（見煤巖層對比圖）。

4-3煤：4-3煤在13線及以南區域大部分鉆孔均有揭露，屬局部可采或零星可采煤層，該煤層一般為單一煤層，少數鉆孔含一層夾矸。在三側向電阻率曲線上一般呈現“單峰狀”稍高異常反映；在伽瑪-伽瑪曲線上基本為“單一峰狀”高異常反映；伽瑪曲線寬度較窄為“單一峰狀”較低異常反映（見煤巖層對比圖）。

4-4煤：4-4煤在13線及以南區域大部分鉆孔均有揭露，絕大多數鉆孔為可采煤層，該煤層為單一煤層。在三側向電阻率曲線上一般呈現“掌指狀”較高異常反映；在伽瑪-伽瑪曲線上基本為 “單一峰狀”高異常反映；伽瑪曲線為“單一峰狀”低異常反映（見煤巖層對比圖）。

6煤：6煤在全區可采，該煤層一般含1~2層夾矸，6煤上下附近地層中一般各發育有幾層薄煤層。6煤物性特征：在三側向電阻率曲線上大部分呈現“三峰狀”中高異常反映，其特點為：煤層上部兩個峰很低且寬度很窄，中間峰幅值最低，上面峰稍高，下面峰最高且寬，就像“一個大人領著兩個小孩”；在伽瑪-伽瑪曲線上一般為“雙峰狀”高異常反映；伽瑪曲線特點：煤層下部為“單一峰狀”低異常反映，煤層上部對應三側向電阻率曲線“兩個小孩”位置伽瑪曲線幅值由下向上以臺階形式逐步升高（見煤巖層對比圖）。

10煤：10煤在全區可采，該煤層一般含2層夾矸，夾矸一般靠近煤層頂板及煤層底板位置，上下煤層薄，中間煤層厚。曲線特征：在三側向電阻率曲線上表現為煤層中部位置“雙高峰或單峰狀”高異常反映，上下各有一個小“單峰”，到勘探區北部后煤層上部小“單峰”一般分叉脫離10煤，變成一層單獨的煤層，部分孔沉積變厚達可采厚度；在伽瑪-伽瑪曲線上煤層中部為一較寬平頂的 “單峰狀”高異常反映，上下各有一個小“單峰”中高異常反映；伽瑪曲線則與伽瑪-伽瑪曲線相反（或鏡像），煤層中部為一較寬平頂的 “單峰狀”低異常反映，上下各有一個小“單峰”中低異常反映，或在煤層上下部位置呈臺階狀升高反映（見煤巖層對比圖）。

12煤：12煤在全區大部可采，該煤層大多為單一煤層，只在北部少數幾個孔在煤層中部含一層夾矸，有時該夾矸沉積變厚12煤分叉為單獨兩層煤層。12煤物性特征：在三側向電阻率曲線上呈現“鋸齒峰狀”高異常反映；在伽瑪-伽瑪曲線上為平頂“單峰狀”高異常反映；伽瑪曲線為平頂“單峰狀”低異常反映，在本區中12煤伽瑪曲線上下界面非常陡直，是12煤與10煤區分的主要物性標志之一（見煤巖層對比圖）。

17煤：17煤在全區沉積穩定，全區可采，該煤層大部分孔含1~2層夾矸，少數不含夾矸，17煤上部12煤下部全區穩定發育有一層0.5米左右的薄煤層（16煤），可作為17煤對比特征之一，而17煤下部一般沉積有4～8層厚度不等、間距不定的煤層，也是17煤對比的特征之一。17煤物性特征：在三側向電阻率曲線上一般呈現“鋸齒峰狀”高異常反映，在30勘探線以北區域，煤層底部一般有一個“小尾巴”（即數值很低，寬度很窄的單峰）是中、北部區域判定17煤的物性標志之一。在伽瑪-伽瑪曲線上17煤一般為“箱峰狀”高異常反映，當煤層底部三側向電阻率曲線上有“小尾巴”時，則伽瑪-伽瑪曲線上煤層底部相對應有一個“小單峰”；伽瑪曲線為“箱峰狀”低異常反映，與伽瑪-伽瑪曲線相似，當煤層底部三側向電阻率曲線上有“小尾巴”時，伽瑪曲線在煤層底部也相應有“小單峰”低異常反映或小臺階反映（見煤巖層對比圖）。

18煤：18煤在本區是一組煤層，編號為18、18-1、18-2、18下，該煤層組的特點為：煤層厚度變化大，沉積層位不穩定，層間距變化大，均為局部或零星可采煤層，其物性特征不是十分明顯，物性規律不強，分層對比較困難，煤層編號一般以地質判層為準。（見煤巖層對比圖）。

四、煤、巖層對比

勘查區所勘探含煤地層為中侏羅統延安組陸相碎屑巖含煤建造，由于該地層煤層多，巖、煤層沉積厚度變化較大，巖相、巖性穩定性稍差。盡管延安組地層變化較大，但也不是無規律可尋，首先，對于一個勘探區來說在一個井田中一般面積相對較小，煤巖層變化相對較小，只要仔細觀察、認真研究，是可以得出一定規律的；其次，本區鉆孔中各主要煤層以及各煤組組合的物性特征反映比較明顯，有著很強的相似性和可比性；因此，使用物性特征及物性組合特征進行巖煤層對比具有可行及可靠性，并且是本區煤層對比的主要方法之一。

利用測井曲線進行巖煤層對比，首先對測井曲線進行認真、細致的分析、對比、研究，然后找出具有規律性的、全區分布范圍較廣的、在測井曲線上易于糞便的物性參數特征以及物性組合特征

(1)、勘查區內6煤層位沉積穩定，大部可采。部分鉆孔揭露出的6煤結構復雜，并在其上部沉積著一薄煤線。在伽瑪-伽瑪曲線上形成的“多尖峰狀”高異常，在自然伽瑪曲線上形成對應的“箱峰狀”低異常反映，易于區別劃分。所以本次煤層對比是以6煤的底板為基線，將全部鉆孔各物性參數曲線對齊進行對比（見煤巖層對比圖）。

煤巖對比圖

(2)、4-1、4-2、4-3煤在本區層位沉積基本穩定。從勘查區揭露的鉆孔中，這三層煤的層間距較為穩定，并且4-2和4-3煤之間的未編號煤層沉積也較為穩定，反映在測井曲線特征上，其組合形態比較獨特。在伽瑪-伽瑪曲線上表現出高幅值特征，在視電阻率曲線上，根據煤層的厚度變化，反映出“筆峰”或“小尖峰”中高異常，自然伽瑪曲線則表現出與伽瑪-伽瑪曲線相對應的低幅值特征。4-1煤、4-2煤、4-3煤這種特殊曲線組合形態，區別于區內其它煤層的特征，可作為煤系地層上部的主要標志層。

(3)、10、12煤沉積于煤系地層中下部，層位沉積穩定，層間距變化小。區內大部分鉆孔揭露出的10煤上分層為一薄煤線或10煤的上部有一薄煤線沉積層。而且10、12煤之間以粉細砂巖沉積為主，偶兒有中粒砂巖沉積層，幾乎沒有煤層沉積。同時，10、12煤在詳查區厚度變化雖然較大，但10、12煤的測井曲線形態組合特征有其共性存在。因而該穩定的組合可作為煤系地層中下部對比的主要標志層。