激發(fā)極化電位測井技術(shù)在礦層特征分析中的作用

景 強

（山東省煤田地質(zhì)局第二勘探隊，山東 濟寧 272000）

隨著中國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的持續(xù)性發(fā)展，對礦物資源的需求量也在不斷增加，物探工作作為地質(zhì)尋礦過程中的技術(shù)支持，正在發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]。測井作為地理物探學的重要分支，隨著礦產(chǎn)資源開發(fā)難度的增大以及科學手段的迅猛發(fā)展，測井新理論以及新手段也發(fā)生一系列的改革與創(chuàng)新，并被廣泛應(yīng)用在礦產(chǎn)資源的勘查和挖掘過程中，幫助我們解決了很多的地質(zhì)上的技術(shù)性難題。激發(fā)極化電位測井作為地球物探的重要手段，該手段對礦層地質(zhì)特征有其獨特作用。

1 有利于低滲透裂縫性儲層水淹層的識別

原始礦層的內(nèi)部，地下水基本表現(xiàn)出束縛水狀態(tài)粘附在粗糙的巖壁表面或微小的孔道上。向鉆井內(nèi)注入部分水，水進入礦層后沿著向前推進的方向以一種活塞式的方式尋礦。首先把相互連接的、分布均勻的孔隙中的礦體尋找出來，最后揭露礦體。另外礦體從地質(zhì)學角度上而言，就是礦層集聚的反過程。

針對水淹層的解決難點，多年來學界已經(jīng)形成了“以微觀水淹機理為解決路徑，以構(gòu)建綜合性的區(qū)域水淹層評價方法為關(guān)鍵，地質(zhì)、測井分析互相結(jié)合，雙重分析并舉”的綜合水淹層解決方法，克服了僅僅根據(jù)測井識別水淹層而導致作業(yè)效率低下的問題，大大提高了水淹層解決的成功率[2]。注水使得含油砂巖的孔道不斷遭到注入水的持續(xù)性沖刷，使石英、長石等巖體表面裸露面積不斷增大，使砂巖濕潤性發(fā)生改變，弱親水會轉(zhuǎn)變?yōu)閺娪H水，長期水洗能夠增強礦體內(nèi)水濕巖石的親水性，使得親油巖石轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性。當然，如果礦井內(nèi)回注的污水中含有極性化合物，情況又會出現(xiàn)很大不同。

2 有利于確定泥質(zhì)砂巖滲透率

激發(fā)極化理論主要是建立在雙電位的基礎(chǔ)上。當在巖體的兩側(cè)電位發(fā)生一定范圍的變化時，就會導致雙電位發(fā)生形變或濃度發(fā)生局部變化，因而巖體的激發(fā)極化效應(yīng)就會遭到巖體孔隙構(gòu)造的直接影響[3]，而孔隙構(gòu)造同時也會影響到巖體的滲流性，所以孔隙構(gòu)造可以作為一種橋梁，能夠?qū)⒓ぐl(fā)極化與地質(zhì)滲透率聯(lián)系起來的橋梁。激發(fā)極化電位測井能夠同時在頻率域(簡稱頻域)和時間域(簡稱時域)內(nèi)作業(yè)，頻域的激發(fā)極化主要作用是向地層提供不同頻率的交流電，對每一個頻率下電阻率的實虛變化進行實際測量，借助某一頻率下的實虛變動進行地質(zhì)特征解釋，或者提供電阻率實虛部的頻譜參數(shù)變化進行地質(zhì)特征解釋[4]。時域激發(fā)極化的作用主要是向地層提供一定時間范圍的直流電，之后對斷電后的地質(zhì)進行實時測量，供電頻率基本控制在0.01Hz以內(nèi)，借助一系列的計算步驟獲得其極化率或衰減譜參數(shù)進行地質(zhì)特征解釋。

圖1 測井電極系

為了通過激發(fā)極化電位測井資料獲取礦體的準確滲透率，可以在實驗室構(gòu)建激發(fā)極化參數(shù)和滲透率之間的密切關(guān)系，從而可以利用現(xiàn)場井下的激發(fā)極化參數(shù)測量，聯(lián)系常規(guī)狀態(tài)下的測井電極系（如圖1），對地層滲透率進行求取，且由于激發(fā)極化電位的信噪比比較高，成本易控，借助聚焦，激發(fā)極化儀器還可以實現(xiàn)較深探測深度的勘探[5]，所以該法是一種極具市場應(yīng)用前景的井下滲透率測量方法。

同時由于激發(fā)極化可以在一定程度上方便了解孔隙構(gòu)造的相關(guān)信息，因而能夠用于對滲透率的計算，激發(fā)極化可以在頻率域或者時間域內(nèi)揭露泥質(zhì)砂土巖的滲流特征。在頻率域內(nèi)，激發(fā)極化主要是對不同頻率下電阻抗的幅度和相位進行測量，大量研究理論和實地操作說明激發(fā)極化的頻率相應(yīng)和礦體內(nèi)巖粒直徑有關(guān)。已經(jīng)有部分文獻表明利用時域激發(fā)極化可以獲得準確的滲透率，在絕大部分的文獻中均提及利用測量極化率，能夠得到滲透率，極化率除了和滲透率有關(guān)外，還受到諸多因素的直接影響。相比來說，激發(fā)極化電位譜含有更多的有關(guān)地質(zhì)特征的詳細信息，和含水巖石的孔隙構(gòu)造有關(guān)。

3 有利于劃分巖礦層

激發(fā)極化電位測井技術(shù)借助供電電流對碳質(zhì)層進行有效傳導，由于通常情況下井下信號比較微弱，所以IP測井就成為獲取礦石地質(zhì)電性特征不可或缺的測井手段。激電極化電位測井可以很好劃分巖礦層，確定礦層地質(zhì)中局部不平衡性，檢驗柱狀剖面。巖礦石在供電和斷電操作中，兩端電極會形成一個完整的電場以及地下介質(zhì)會被激發(fā)極化出現(xiàn)二次相位的電位差。直流激發(fā)極化電位法就是按照檢測獲得的二次電位對其電阻率進行一系列計算，按照測得的二次電位計算激化率的。地下礦石的極化率具體是根據(jù)其內(nèi)部所含電子導電礦物的多少來決定其構(gòu)造的。多金屬礦床在勘查階段打了很多鉆孔，并對其進行激電測井，鉆孔間的距離分布較近，利用對多個鉆孔激電測井曲線的比較，發(fā)現(xiàn)能夠在很大程度上依據(jù)曲線繪制出礦體存在地層，甚至礦層的延伸狀況。可見對礦床內(nèi)鉆孔密集區(qū)進行激發(fā)極化電位測井對巖礦層的大致走向延伸的判斷具備一定的作用。

4 結(jié)語

本文對激發(fā)極化電位測井技術(shù)在礦層特征分析中的作用進行分析，依托激發(fā)極化電位測井的相關(guān)操作原理河北步驟，根據(jù)礦層地質(zhì)特征，分析其作用。希望本文的研究能夠為激發(fā)極化電位測井技術(shù)在礦層特征分析中的應(yīng)用提供有力的理論依據(jù)。