應用測井曲線解釋寶泉區的沉積環境

畢俊民 馬青云

摘 要:通過對鉆測井的巖性組合和測井曲線的響應值的對比分析,利用測井曲線對煤巖層的物性特征反映十分明顯、準確的特點,對寶泉勘探區的沉積環境進行分析研究,闡述了該區各沉積環境的特征及成煤規律。

關鍵詞:測井曲線沉積環境成煤規律

中圖分類號:P641.4+61 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0113-02

寶泉勘查區位于黑龍江省雞東縣興農鄉境內,東西長11km,南北6km,面積約36km2,進行了66個鉆孔勘探,完成近2萬米的測井工作。測井資料在沉積環境分析中的應用已有幾十年的歷史,經國內外經驗證明,利用測井資料分析沉積環境是一種快速而有效的方法,它可以為鑒定沉積環境提供十分準確的依據,克服因無芯鉆井或取芯率低、以及鉆孔原始記錄編錄過于粗糙或巖性描述不準確等人為因素對沉積環境分析帶來的不利影響。利用測井資料不僅可以詳細地劃分不同巖性的地層,而且可以直觀、形象地表現出沉積環境十分重要的成因標志,即巖層的密度、粒度、分選性、泥質含量等在縱向上和橫向上的變化。

1應用測井曲線分析沉積環境的理論基礎

巖層的粒度、分選性、泥質含量、垂向沉積序列、巖體的形態和分布等,都是分析沉積環境的主要特征標志。巖層的這些成因標志是各種沉積環境的物理因素(包括水動力因素,風動力因素和冰川動力因素等)作用的結果,各種沉積環境的動力條件決定巖層的粒度、分選性及泥質含量等成因標志的變化,同時也決定巖層的物理性質(主要是密度,導電性,自然電位和自然放射性)隨之相應的變化,不同的巖石具有不同的物理性質,測井曲線正是對鉆孔中各種巖石的物理性質的客觀記錄。

應用測井曲線分析沉積環境,是以測量鉆孔中煤巖層的電阻率、自然電位和自然放射性等物理性質為基礎,將鉆孔中煤巖層的物性特征以測井曲線的形式表現出來,通過分析研究判斷,將測井曲線所反映的有關沉積環境的重要成因標志信息,如巖性、粒度變化、分選程度、膠結程度、層序關系等,找出標志性特征,用以分析鑒定沉積環境,并且分析與成煤作用之間的關系,找出該環境中具有成煤條件的區域及煤層厚度、煤質變化情況,了解各種成因標志在縱向上和橫向上的變化,為鑒定沉積環境提供有價值的資料。

2煤巖層的地球物理特征

根據不同巖層在測井曲線上反映不同的特點,可以通過測井曲線來判斷巖層的粒度、分選性、泥質含量等。在電阻率曲線上反映高幅值,對應在自然伽瑪曲線上反映低幅值,這是粗砂巖的物性特征,定性為粗砂巖,因為粗砂巖粒度較大,泥質含量較低,反映到測井曲線上應為高電阻率低放射性;在電阻率曲線上反映低幅值,對應在自然伽瑪曲線上反映高幅值,這是顆粒較小泥質含量較高的巖性反映,定為粉砂巖。巖層粒度逐漸由大變小,泥質含量逐漸增加,測井曲線也相應發生規律性變化。

通過對鉆測井資料的對比分析,該區主要巖層在測井曲線上反映特征分別為:礫巖為高電阻率低自然伽瑪幅值;細砂巖為中到中高電阻率幅值中自然伽瑪幅值;中砂巖電阻率和自然伽瑪幅值介于粗砂巖與細砂巖之間;火山角礫巖為中低電阻率幅值高自然伽瑪幅值;火山碎屑巖為中電阻率幅值低自然伽瑪幅值。人工伽瑪曲線(密度)在該區主要用于判斷煤層,對其他巖層反映差異不明顯僅作參考。

3沉積環境分析

選取該區具有代表性的EB-80、EB-81、EB-3、EB-17、EB-5、EB-33鉆孔測井曲線,粗淺地分析本區的沉積環境的特征及成煤規律。

寶泉東區測井曲線圖:EB-80、EB-81,寶泉西區測井曲線圖:EB-3、EB-17,寶泉上部層段測井曲線圖:EB-5、EB-33

通過對比可以出看,在電阻率曲線和自然伽瑪曲線上,有多處相同或相似的形態或形態組合,在這里根據其形態將其命名為縱樹形和箱形反映(箭頭標注處為縱樹形,括弧標注處為箱形)。這些形態特征正是沉積環境成因標志在測井曲線上反映。

縱樹形曲線所反映的巖性有粗砂巖、中和細砂巖、以及粉砂巖。在垂直層序上自下而上為:粗砂巖、中砂巖、細砂巖、粉砂巖,曲線底部平直,上部漸變,具有由下至上粒度由粗變細的正粒序特征,這是河流沉積中的曲流河所具有的特征,這種沉積是在河流的中下游,地勢較平坦的地區形成的。

從曲線反映的巖性及其厚度分析,沉積物的顆粒較細,厚度一般不大,更迭速度較快,說明沉積河道的坡度較緩,水流速度很低,水流的搬運能量較小,泛濫平原沉積發育。

曲流河與煤炭的聚集有密切的關系,在曲流河的沖擊平原上,煤炭大量聚集在河道邊緣沼澤和廢棄河道充填沼澤這兩種環境之中,成煤的有利地帶均位于河道砂巖帶的外側并平行于河道砂巖分布。

上述垂直層序在剖面上多次出現,從而形成多階的旋回結構,這是發育有多個煤層的原因。62號、65號、73號、110組、112號煤層都是在如此環境下形成的。

箱形曲線則是河流沉積中辮狀河的充填砂壩反映。其測井曲線的頂、底界面為突變型,呈高電阻率低自然伽瑪幅值反映,具備粗砂巖特征。主要發生在河流的中上游地域,坡度較大的地區,沖擊扇上更為發肓。從沉積物的顆粒和厚度比較大的這個特點看,河道坡降較大,而水流速度較高,沉積物搬運量較大。這種情況下成煤條件一般較差,因而沒有重要的煤炭聚集。比如在EB-3、EB-17號鉆孔的110號和112號煤層之間,EB-5、EB-33號鉆孔的62號和65號煤層之間存在有箱形結構,導致層間距加大,且很少發育煤層。

4結語

利用鉆測井的巖性組合及測井曲線的響應值的對比分析,將寶泉勘探區含煤段劃分為河流沉積環境類型,曲流河與煤炭的聚集有密切的關系,在曲流河的沖擊平原上,煤炭大量聚集在河道邊緣沼澤和廢棄河道充填沼澤這兩種環境之中,垂直層序在剖面上多次出現,從而形成多階的旋回結構,發育有多個煤層。