貴定縣煤礦測井的應用

游連強

（貴州省地礦局104地質大隊 貴州都勻 558000）

1 地質概況

勘查區位于貴定縣城區南西方向平距約12km，屬貴定縣鐵廠鄉所轄，貴定-惠水公路通過鐵廠鄉，鐵廠鄉至礦山有20km簡易公路相連，交通方便。

出露地層由老至新主要有二疊系中統茅口組（P2m）；二疊系上統吳家坪組（P3W）；二疊系上統長興組（P3c）；二疊系上統大隆組（P3d）；下三疊統大冶組（T1d）和第四系（Q）。

二疊系中統茅口組：第一段（P2m1）主要有灰巖、泥灰巖等，見次生白云巖化，構成不規則白云質斑塊。厚大于200m。茅口組第二段（P2m2）主要為灰巖夾薄層燧石條帶。厚10～20m。

二疊系上統吳家坪組：第一段（P3w1）：本段位含煤巖系，巖性為泥灰巖、砂巖、泥質粉砂巖、粘土巖、炭質泥巖和煤層。含煤3～5層，區內煤層為煙煤。厚20～40m。第二段、長興組（P3w2+P3c）：主要為灰巖、泥灰巖、夾泥巖條帶，含燧石團塊，本層溶洞裂隙較為發育。厚630～700m。

第四系（Q）：主要為腐植土、砂質泥巖、礫、殘坡積物。厚0～40m。

2 物探測井效果

2.1 目的任務及工作量

該礦區為勘探項目，要求通過物探測井，根據井田不同地質年代地層巖性、煤層等的地質地球物理特征，劃分不同地質年代地層界面及巖性；準確確定煤層的埋深，厚度及結構，為該礦區煤炭資源儲量的計算提供必要的數據。井田共施工完成13個鉆孔，物探測井完成各參數曲線累計工作量4267.29m。所有孔均進行了常規測井和井斜測量，共取得原始數據參數7種，包括（三側向電阻率NR、自然伽瑪GR、伽瑪-伽瑪GG、自然電位SP、井溫TEM、頂角和方位）。

2.2 煤、巖層的地球物理特征

2.2.1 煤層的地球物理特征

該礦區煤質主要為粉煤和部分塊煤，煤層內灰分普遍較高，電阻率為中-高阻，一般高于圍巖，當煤層灰分增高或井壁坍塌井徑擴大時會使電阻率值下降，有時低于砂巖，煤層電阻率低于灰巖、泥灰巖，M煤層多和泥灰巖接觸，所以M煤層電阻率大多低于圍巖；煤層對應的GG曲線相對圍巖呈突峰箱型狀，一般高于圍巖，隨煤質的變化GG曲線也有較大變化，幅值在200～1000cps。GR曲線常為低幅值異常，相對于圍巖呈低凹狀形態反映，當灰分含量增加時，GR曲線值有可能高于砂巖。SP曲線為低幅值異常，但在絕大多數鉆孔中反映不太明顯，煤層的定性和定厚主要以NR、GG、GR曲線進行判定。

2.2.2 （粉砂質）粘土巖、頁巖的地球物理特征

NR曲線常為低平幅值異常，呈齒狀形態反映，局部有突變，當巖石中含有粉砂質時，其幅值略有增高，視電阻率值一般在20R2000Ω·m之間變化；GG曲線常為低中幅值異常，呈波浪形態反映，當巖石松散破碎時，其幅值有突變增高現象；GR曲線常為中高幅值異常，呈相連的高低峰狀或箱型狀反映，其幅值（CPS）在50R1000之間變化，隨著泥質含量的增加，GR曲線隨之增大。

2.2.3 （泥質）粉砂巖、細砂巖的地球物理特征

NR曲線常為低中幅值異常，呈低矮山峰狀形態反映，當砂巖中含有泥質成分時，其幅值有所降低，視電阻率值一般在20R1000Ω·m之間變化；GG曲線常為低中幅值異常，呈踞齒狀形態反應，當巖石膠結物松散破碎、孔隙度大時，其幅值略有增高；GR曲線常為低幅值異常，呈小波浪狀形態反映，當砂巖中含有泥質成分時，其幅值有所增高。

2.2.4 （泥質）灰巖的地球物理特征

NR曲線常為中高幅值異常，呈山峰狀或箱型狀形態反映，當灰巖中的泥質成分含量增高時，其曲線幅值降低，即灰巖＞泥質灰巖＞泥灰巖，視阻率值在300R20000Ω·m之間變化；GG曲線幅值常為低中幅值異常，呈小波浪或小踞齒形狀反映，灰巖對應的GG曲線幅值為最低，泥灰巖略有增大。GR曲線幅值（CPS）一般較小，泥質增多時略有提高。

井田內的煤系地層為吳家坪組第一段（P3w1），該段厚度20～40m不等，從上至下分布2～5層煤，可采煤層1～3層，煤質主要為粉煤和部分塊煤。分布的巖性主要有砂巖、泥巖、灰巖、泥質灰巖、炭質泥巖，泥質砂巖和砂質泥巖等，根據各種巖性的地球物理性質，可以較為有效地進行區別及劃分。

2.3 煤層、巖層的定性解釋

2.3.1 煤層的定性解釋原則

煤層的定性主要采用NR、GG、GR、SP四種曲線，在1：200的綜合曲線圖上的同一深度位置，根據礦區煤層的地球物理特征，當NR、GG曲線為一組相對的高幅值異常、對應的GR曲線為低幅值異常時，可定性為煤層；M煤層大多在泥灰巖、灰巖之間，故其在NR曲線上反映為相對低阻，可通過GG和GR曲線進行有效的劃分；個別鉆孔由于煤質較差，粉煤較多，跨孔和泥質含量較高等原因，NG曲線數值較高，可結合鉆探資料使用GG和NR曲線進行判別。對于其它出現似煤異常反應的曲線位置，可參考地質鉆探取心及最終化驗結果進行煤層的定性和排除。

2.3.2 煤層、巖層的定厚解釋

煤層的定厚解釋是在定性解釋后的基礎上，采用1：50深度比例尺曲線，按不同的曲線解釋原則確定。

NR曲線形態幅值厚度≥50cm，解釋點為拐點、曲線形態幅值厚度＜50cm的低矮層，則按幅值的1/2～1/3處劃定。

GG曲線形態幅值厚度≥50cm，解釋點為幅值的1/3處，形態厚度＜50cm的低矮層則按幅值2/3處劃定。

GR曲線解釋點按形態幅值的1/3處劃定，當圍巖為高伽瑪值時解釋點相應上移。

其它各層位巖石厚度均在1：200深度比例尺曲線上，按上述原則確定。

以上三種曲線參數各自的定厚深度出現誤差值時，進行算術平均后，取其平均值為最終的深度值。

2.3.3 標志層

標志層B1

煤系地層吳家坪組第一段（P3w1）的上部，吳家坪組第二段、長興組（P3w2+P3c）的下部，即煤系地層的頂板。該標志層是進入煤系地層的標志，物性差異明顯，吳家坪組第二段、長興組（P3w2+P3c）下部，主要巖性為灰巖、泥灰巖，NR為高值，NG為低值，GG為低值；吳家坪組第一段（P3w1）上部為泥巖、泥質砂巖，NR曲線下降明顯，為低值，NG曲線突然增大，GG曲線為高值，其物性曲線形態特征詳見圖1。且該標志層在全區分布廣泛，穩定性好。

圖1 標志層B1

標志層B2

該標志層為吳家坪組第一段（P3w1）與茅口組第二段（P2m2）的分界線，即煤系地層的底板。該層分層明顯，巖性區別較大，分布范圍廣，具有較強的標志意義。吳家坪組第一段（P3w1）底部為砂巖、泥巖，NR曲線為低值，NG、GG均為較高值；茅口組第二段（P2m2）上部為灰巖、泥灰巖，NR曲線為中高值，NG、GG曲線為低值。

圖2 標志層B2

2.3.4 煤層曲線的物性特征及對比分析

該礦區煤系地層相對較薄（20～40m），結構比較簡單，可采煤層1～3層，從上到下分別為M、M1和M2。M煤層分布不均，有多處間斷，只有ZK102、ZK201、ZK301、ZK303和ZK701孔有出現，M煤層位于煤系地層中部，頂板為泥灰巖、灰巖，底板為泥灰巖或砂巖，電阻率NR曲線小于圍巖，GG曲線為凹起的高值，自然伽瑪GR曲線為相對低值，詳見圖3，M煤層對比圖。

圖3 M煤層對比圖

M1和M2煤層分布較廣，大部分孔內為可采煤層，位于煤系地層下半部分，與圍巖巖性差異較為明顯，NR曲線多為高值，呈倒山字狀，有個別孔M1、M2煤層和灰巖、泥灰巖接觸，NR曲線有相對凹陷的形態；GR曲線在大部分鉆孔中反映為低值，但是隨著灰分的增加，有的煤層反映為較高值；GG曲線在煤層處反映較為明顯，都是為倒凸字狀的高值反應。判斷M1和M2煤層，要綜合考慮三條曲線的形態。詳見圖4，M1、M2煤層對比圖。

圖4 M1、M2煤層對比圖

井田內所有鉆孔均見煤，對煤層均進行定性、定厚解釋。

4 結束語

通過物探測井及最終成果資料的分析，結合地質鉆探成果，初步了解了井田地層的地質構造，各層位巖性及煤層的地球物性特征。

對鉆探工作成果進行驗證，彌補了鉆探施工中的不足，查明了打丟或打薄的可采煤層，準確劃定煤層及其它巖石的深度及厚度位置。

對所測煤層提供了詳細的物性資料參數，并準確的確定煤層在地層中的空間位置。

對井田煤層進行了綜合對比分析，對煤層的賦存環境、厚度的變化規律、煤層的結構、物性特征等有了一定的認識，提高了煤層對比的可靠性。

對所測鉆孔作了巖性剖面解釋，確定了各層位的巖性及厚度，找出了地層構造的變化規律。準確的提供了施工鉆孔終孔時的頂角及方位角。

所測鉆孔中，巖石的天然放射性強度均較低，未發現伴生較強的放射性礦種。對井田中大部分鉆孔（除ZK301）外都進行了井溫測量，未發現溫度異常區。

從井田的地球物理特征和最終測井結果對比，所采用的測井方法可行，能滿足地質勘探要求，對煤層的定性、定厚解釋準確，其它巖性的解釋與地質鉆探編錄基本一致。