煤田測井技術的發展現狀與展望

周 江

（河北省煤田地質局 第四地質隊，河北 宣化075100）

測井工程學是一門邊緣學科。它是將自然科學的基本理論應用于測量方法，并在石油、煤炭、冶金等勘查鉆孔測量及礦井、水文地質、工程地質、環境評價中加以實際利用，以此獲得大量地層及地理信息。測井技術的發展依賴于數學、物理等基礎學科的發展以及電子、計算機、仿生學和新型材料的發現應用等現代科技的不斷進步。自1954年新中國煤田測井事業的奠基者杜連城等人在北京市門頭溝區創建了我國第一個電測試驗站，開啟我國煤田地球物理測井歷史以來，經過幾代人的辛勤探索，儀器裝備和數據處理技術不斷發展創新，測井隊伍不斷發展壯大。如今，煤田地球物理測井已經成為煤田地質勘查重要的技術手段，為我國的國民經濟發展做出了卓越貢獻。

1 煤田測井技術的發展歷程

60年來，我國煤田測井技術得到了長足發展。由最初單一的電性測井發展為電、核、聲、熱、光、磁等多參數綜合測井，技術領域涵蓋煤田地質勘查的方方面面。所有參數方法的綜合應用，提高了測井的地質效果和解釋精度，拓寬了學術及技術應用領域，獲取了豐富的地質工程信息。測井技術裝備不斷發展和創新，儀器由單道測量發展為雙道和多道組合測量，由半自動到全自動模擬記錄發展為數字采集、數字傳輸和記錄，資料整理由人工解釋和描繪曲線發展為計算機自動化處理、解釋和成圖。新技術的不斷應用促使煤田地球物理測井的質量和效率不斷提高，目前，我國的煤田測井技術水平發展到與國際接軌的高度。

上世紀80年代中期，國外數字測井技術的引進與應用是我國煤田測井技術的一次跨越式發展與重大變革。1986年，陜西渭南煤礦專用設備廠在引進吸收和改造美國MT.SOPRIS系列Ⅲ數字測井儀的基礎上，生產了兩套TYSC—1型煤田數字測井儀器系統，并在河南、山東兩省的地質隊投入了試用，效果很好。之后，又陸續推出國產TYSC—2型、TYSC—3Q型等數字測井儀器系統裝備各物探單位。渭南煤礦專用設備廠對國外數字測井技術的引進和消化吸收并不斷創新，大大加快了我國煤田測井技術的前進步伐，研制出的一系列煤田數字測井系統，在方法研究、軟件開發和儀器刻度等方面引領我國煤田數字測井技術水平，為我國煤田地質勘探數字測井技術的發展樹立了標準。

現在，我國已經逐步建成一套比較完整的煤田測井儀器制造系統和良好的測井數據處理軟件研發環境。測井儀器正向著高效率、高計數通過率、高能量分辨率、高耐溫、耐壓、高抗震、小體積、價格適中等方向完善。渭南煤礦專用設備廠、上海地學儀器研究所、重慶地質儀器廠、北京中地英捷物探儀器研究所、河北力時力拓地質儀器有限公司等廠家在吸收國際先進的電子儀器制造技術的基礎上，生產的系列數字測井儀器系統，技術先進、性能優越、功能多、體積小、重量輕、方法組合系列化，深受廣大測井用戶青睞，產品暢銷全國，并出口非洲、東南亞等世界許多國家，已在煤炭、地礦、石油、冶金、水電、建工、道路、核工業和軍工系統廣泛應用。

與測井儀器系統的發展相配套，我國煤田測井數據處理軟件的功能也在不斷增強，內容更加豐富，已完全甩掉國外英文界面的解釋系統，使用自主研發的全視窗化Windows全中文界面處理軟件。基于個人計算機技術和全視窗化操作界面的更新一代測井處理軟件的投入使用，使測井數據庫管理水平和數據處理速度有了極大提升。從數據庫管理、原始數據預處理、巖性分析、煤質分析、地質剖面解釋到成果圖、表輸出等等，輕松自如，方便快捷。當前各測井單位使用的如《CLGIS》改進型和《LOGSYS》改進型、山西大同大學推出的《數字電測處理系統》、邯鄲科航測控有限公司研發的《CLogPro V2.0》、北京中地英杰物探儀器研究所推出的 《ZDWT固體礦產測井數據處理解釋》等程序，都給測井資料的處理帶來便利，極大地提高了工作效率，輸出的CAD、MAPGIS圖形規范標準，能夠輕松實現與各地質類行業進行技術交流與資源共享，技術水平跨入國際先進行列。

2 煤田測井技術應用現狀

隨著測井方法和應用技術的不斷發展，測井可解決的地質問題越來越多，由初期只能解釋煤層發展到劃分全鉆孔巖性剖面、測定放射性礦層、含水層、地熱水、流量、巖石強度、巖層產狀、破碎帶、裂隙帶和溶洞位置，對巖層進行巖性分析、對煤層進行碳、灰、水百分含量分析并估算發熱量；由單孔解釋發展為利用多孔測井曲線對比，確定斷層位置，劃分含煤地層與上覆地層的界限，研究沉積環境和勘探區內煤層厚度變化趨勢等，為地質部門提供豐富可靠的實用性資料。

近十幾年來，隨著我國對煤層氣、“可燃冰層”的研究開發，采用新型數學模型估算煤儲層含氣量的測井解釋軟件已經研發成功，一些老專家為我國首次采用煤田測井方法解釋天然氣水合物儲集層技術研究獻計獻策，并為之做了大量艱苦、細致的工作，取得了一些初步成果。測井成果的良好利用使得這種勘探方法已經成為進行煤田地質勘探必不可缺的手段。

測井技術的綜合應用能力雖得到全面提升，但在實際生產中，鉆孔環境對測井數據的影響一直困擾測井成果的準確性。被測量對象（地層）必須與標準對象（刻度裝置）具有相同或相近的儀器響應特征、且符合線性疊加原理，這是進行數字測井信息應用分析的基礎，是測井信息地質應用的技術前提條件。野外測井采集的數據只有通過精確標定才可進行相應的數理分析并提供精準的地層信息，否則誤差將不可估量。當前，無論電性測井、聲波測井、核測井還是成像技術的應用、地層 產狀分析等方法都不同程度存在受井下環境（諸如井徑、井內泥漿、目的層厚度及傾角等）影響的弊端。實際的測井環境條件與標準刻度條件不一致會不同程度導致解釋偏差，給生產帶來一定困難。加強測井資料處理中環境校正可在很大程度上減少或消除偏差，現階段測井數據處理中采用多次測量平均法、比值法、累積輻射處理、重疊技術等可有效改善測井信息的應用效果，我國煤田測井領域還應加強這方面的基礎研究。

有關部門應進一步加強測井隊伍的職業道德教育和技術管理，預防各自為戰、重視經濟效益忽視質量提高及造假的行為發生。面對當前快速發展的經濟大潮，尤其需要加強煤田測井技術管理，統一執行國家頒發的《煤炭地球物理測井規范》，完善煤田測井刻度裝置，建立完備的全國統一執行的設備刻度體制，以使各單位建立詳細的技術檔案，有關部門定期檢查、長期監督，規范我國煤田測井市場、凈化煤田測井隊伍。

3 機遇與挑戰

煤田測井技術的進步給當前煤田地質勘查提供了豐富的可用信息，同時，煤田測井工作也面臨著諸多機遇和挑戰。隨著煤田地質勘查行業的轉型和向新領域發展，亟待測井部門解決的地質問題越來越多，技術要求越來越高。為應對挑戰，測井工作應進一步加強基礎理論研究，開發應用新方法、新技術。

依據測井解釋成果確定鉆孔地質剖面，是煤田地質勘查行業轉變發展方式的途徑之一。針對當前數字測井技術的快速發展，我們提倡在地質、地球物理條件較好的作業區，在總結全區地層物性的基礎上，設計施工無芯鉆孔，依靠測井技術提供必需的地質資料，從而提高勘查效率，降低勘查成本。但這項系統工程的具體實施需要由地質、鉆探、測井三方面緊密結合。當前，山東、遼寧、山西、青海的一些礦區和井田在這方面已經取得了成功經驗。

面對科技的快速發展和勘探市場化的需求，在今后的煤田測井中，大力發展新型測井方法已勢在必行。發展高端的測井方法、加快新技術的推廣應用是適應新形勢的要求，我們需要有諸如模擬測井向數字化測井跨越式邁進的大發展，尤其是核測井和超聲成像測井等具有潛能的核心技術需要全面推廣。

高分辨中子俘獲伽瑪能譜測井技術可在鉆孔內直接探測地層中的多種元素及其含量，為定量分析煤層與巖層提供了新手段，從根本上克服傳統測井方法依賴間接的物性反映值進行解釋而引起多解性的弊端。

成像測井技術作為第四代測井技術于20世紀90年代初正式商業應用于油氣田勘查，如今國內的煤田測井儀器制造商（如上海地學儀器研究所、重慶地質儀器廠、河北力時力拓等）已掌握適合煤田測井的孔內成像技術，并逐步研制出系列儀器應用于煤田測井生產中。成像測井能夠在井下大量采集豐富的地層信息，將孔壁的各種狀態真實地傳輸到地面電腦，并通過專用的圖像處理技術得到井壁二維圖像或井眼周圍某一探測范圍內的三維圖像。我們可以預測，隨著該項技術的進一步成熟，成像測井對未來煤田勘探與開發將起著十分重要的作用。

高分辨中子俘獲伽瑪能譜測井技術和孔內成像技術的逐步應用是我國煤田測井的主推方向和抓手。加快加速器放射源技術應用于核測井領域的步伐，進一步減小人員傷害，提高測井施工的安全系數也勢在必行。煤田測井儀器還應進一步向著系列化、高度組合化、模塊化的方向發展，以適應未來勘查市場高效化、節約化、安全化的發展需求。

數據處理與解釋技術是煤田測井專業的核心技術，今后要進一步完善測井儀器刻度裝置，建立相應的刻度體制，研究煤層氣、頁巖氣和“可燃冰層”的解釋模型，完善資料解釋系統，建立煤田測井數據庫的工作首當重要。前些年有些省份組建的測井工作站也是一種發展模式。培養造就一批有開發服務技能和應變能力的復合型測井專業人才，提供優質成果，提高服務技能和市場競爭力。

隨著國家十二五規劃的發展實施，國家建設對煤炭能源的需求必定會進一步加大，且在今后較長一段時間不會有大的改觀。漫漫征程，充滿挑戰，形勢迫使我國煤田測井行業還要不懈努力，為國民經濟建設找到充沛的后備資源。愿我國煤田測井事業在新的征程中取得更加輝煌的成就。

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