井徑測(cè)井在地質(zhì)勘探中的常見應(yīng)用

廖健明

（貴州煤田地球物理勘探有限責(zé)任公司 貴陽 550000）

井徑測(cè)井是測(cè)量井眼直徑及檢查套管內(nèi)徑變化的測(cè)井方法。在裸眼井中，井徑測(cè)井用于指示井眼的擴(kuò)大和縮小，以幫助劃分巖性及對(duì)某些測(cè)井方法進(jìn)行井眼校正。在套管井中，用以檢查套管內(nèi)徑，確定套管損壞情況。本文旨在介紹本人近年來通過井徑測(cè)井做的一些工作，并針對(duì)井徑測(cè)井分享一點(diǎn)自己的看法。

1 井徑測(cè)井的基本原理

鉆孔直徑是用井徑儀測(cè)量的。實(shí)際進(jìn)行井徑測(cè)量時(shí)，將儀器下到預(yù)計(jì)的深度上，然后通過一定的方式打開井徑腿。互成90度的四個(gè)井徑腿在彈簧力的作用下向外張開，直到四條腿都緊貼孔壁。隨著儀器的向上提升，井徑腿就會(huì)隨著鉆孔井徑的變化而進(jìn)行伸縮，并帶動(dòng)井徑腿上的連桿做上下運(yùn)動(dòng)。連桿和電位器的滑動(dòng)端相連，則井徑值的變化便轉(zhuǎn)換成電阻的變化。當(dāng)給滑動(dòng)電阻通以一定強(qiáng)度的電流時(shí)，滑動(dòng)電阻的某一端與滑動(dòng)端之間的電位差將隨著電阻值的變化而變化。測(cè)量這一電位差，即可反映井徑的大小。

2 井徑測(cè)井的常見應(yīng)用

2.1 輔助識(shí)別采空區(qū)

在煤田測(cè)井中，我們經(jīng)常會(huì)遇到煤系地層的采空區(qū)難以識(shí)別的情況。由于采空區(qū)漏水，測(cè)井視電阻率曲線在采空區(qū)因?yàn)闆]有水位而失真。這時(shí)候若在確定層位為煤層的基礎(chǔ)上，再配合井徑測(cè)井曲線，往往能很好的識(shí)別采空區(qū)。

在貴州黔東南州某采空區(qū)治理項(xiàng)目，項(xiàng)目人員為了探明勘探區(qū)內(nèi)煤層是否為采空區(qū)，在勘探區(qū)內(nèi)施工了一部分鉆孔，并按要求對(duì)施工的鉆孔進(jìn)行了測(cè)井，所測(cè)參數(shù)為自然伽馬、長源距伽馬、視電阻率和井徑。由于鉆孔為干孔，孔內(nèi)無水位，無法測(cè)量視電阻率曲線，故選擇井徑測(cè)井來輔助識(shí)別目的煤層的采空情況。

圖1為該勘探區(qū)ZK01井的測(cè)井曲線圖。通過對(duì)比區(qū)內(nèi)其他鉆孔的測(cè)井曲線，結(jié)合該鉆孔自然伽馬曲線和長源距伽馬曲線在157.87米處的特征，初步判斷該處為煤層。為進(jìn)一步弄清該煤層是否為采空區(qū)，通過測(cè)量井徑曲線，計(jì)算得到煤層處井徑擴(kuò)徑率為300%，可以確定該煤層為“采空區(qū)”，且從曲線形態(tài)推斷采空區(qū)中部無充填物。該測(cè)井“采空區(qū)”的結(jié)論與后期煤礦給出的結(jié)論一致。

圖1 黔東南州某采空區(qū)治理項(xiàng)目ZK01井測(cè)井曲線圖

2.2 判斷套管破裂及變形情況

井徑測(cè)井也常被用來判斷套管的破裂情況，井徑的變化情況即反映套管在井下的變形情況。在貴州省龍里縣有一口閑置5年的地?zé)峋畠?nèi)套管由于受到井液的浸泡和腐蝕，套管發(fā)生了不同程度的變形和破裂。從圖2曲線圖可以看出，井徑在多處起伏明顯，表1的數(shù)據(jù)顯示井徑測(cè)量值超過套管的外徑，證明套管存在嚴(yán)重的變形或者破裂的情況。

表1 井徑隨深度變化數(shù)據(jù)分析表

圖2 龍里縣某地?zé)峋畯诫S深度變化曲線圖

套管的變形主要表現(xiàn)為：若測(cè)量井段的井徑最大值低于套管的外徑，判定為無明顯變形；若測(cè)量井段的井徑最大值略高于套管的外徑，判定為變形；若測(cè)量井段的井徑最大值高于套管的外徑較多，判定為套管破裂。通過對(duì)該鉆孔的井徑分析，為業(yè)主開展后期的洗孔工作及地?zé)豳Y源的再利用，提供了一定的參考價(jià)值。

2.3 測(cè)井曲線井徑校正

每種測(cè)井曲線都不可避免的受到井眼影響。一般情況下，井眼較好的情況下，井眼對(duì)曲線影響小。當(dāng)井眼嚴(yán)重垮塌的時(shí)候，測(cè)井曲線出現(xiàn)嚴(yán)重失真，這時(shí)候必須用井眼校正公式對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行校正，以達(dá)到計(jì)算測(cè)井參數(shù)的目的。

例如煤層氣測(cè)井解釋中，經(jīng)常遇到定量計(jì)算，包括煤層工業(yè)分析、煤層孔隙度計(jì)算等。如果不做井眼校正，用DEN-AC交會(huì)圖計(jì)算出的煤層水分偏高或者固定碳含量都會(huì)偏高，煤層孔隙度更是高值。井眼校正公式為：密度DEN=DEN測(cè)—ΔDEN，聲波時(shí)差A(yù)C=AC測(cè)—ΔAC，其中ΔDEN和ΔAC分別為密度和聲波時(shí)差的井徑校正量。

圖3為貴州省盤州市某煤層氣參數(shù)井測(cè)井曲線，從曲線圖可以看到，所測(cè)井段655-695米，680-690米處井眼擴(kuò)徑較嚴(yán)重，其中8號(hào)煤層擴(kuò)徑最嚴(yán)重，擴(kuò)徑率達(dá)到163%，7、8號(hào)煤層微擴(kuò)徑，4、5號(hào)煤層不擴(kuò)徑。從圖上可以看到，在井眼不擴(kuò)徑段，井徑校正前后曲線無明顯變化。在井眼擴(kuò)徑段，井徑校正前后曲線變化較明顯。校正后的聲波時(shí)差曲線和密度曲線，形態(tài)和數(shù)值都更接近真實(shí)情況。

圖3 貴州省盤州市某煤層氣參數(shù)井測(cè)井曲線圖

井徑校正前后，7、8、9號(hào)煤測(cè)井計(jì)算煤層工業(yè)分 析結(jié)果見表2。

表2 7、8、9號(hào)煤測(cè)井計(jì)算煤層工業(yè)分析表

從該表可以看出，井徑校正前后計(jì)算的煤層工業(yè)分析和孔隙度值出入較大，與化驗(yàn)資料對(duì)比，井徑校正后計(jì)算的結(jié)果更接近化驗(yàn)結(jié)果，更真實(shí)可靠。

3 結(jié)論和建議

通過分析井徑測(cè)井原理，結(jié)合井徑測(cè)井技術(shù)在煤田井、地?zé)峋兔簩託鈪?shù)井中的應(yīng)用，為地質(zhì)工作者解決了采空區(qū)識(shí)別、套管破損識(shí)別、定量計(jì)算煤層工業(yè)參數(shù)的問題。

井徑測(cè)井其他的應(yīng)用，比如輔助劃分砂泥巖性及滲透性，分析判斷地下巖層裂縫的發(fā)育程度和裂縫的方向，計(jì)算封孔水泥量、輔助判斷鉆孔固井質(zhì)量都具有很好的效果。

井徑測(cè)井確實(shí)能解決很多實(shí)際問題，希望更多的測(cè)井隊(duì)伍重視該技術(shù)，并挖掘井徑測(cè)井的其他應(yīng)用，為地質(zhì)行業(yè)增添活力。