綜合測井技術在工程勘察中的應用
——以保利濟南西客站科技館南側地塊項目為例

宋昭睿

（山東省第一地質礦產勘查院，山東 濟南 250014）

0 引言

工程勘察是我國現代化建設中的重要環節之一，而綜合測井技術能夠有效滿足勘察工作的質量需求，使得勘察工作的精度得到提升，體現出較高的實際應用價值［1-3］。綜合測井技術是應用物理學原理解決工程地質問題的邊緣性學科，根據研究原理不同，可分為放射性測井、聲波測井、電法測井及其他測井4類，綜合測井參數主要包括自然電位、電位電阻率、自然伽馬等［4-5］。目前，綜合測井技術已在泰安市姚莊地區油頁巖氣田、濰北凹陷昌頁參1井、鄂爾多斯盆地志丹油區長6油層中得到廣泛的應用［6-8］。本研究依托濟南市西客站科技館南側地塊項目綜合測井工作，并結合該項目室內土工試驗數據，系統分析測井技術在工程勘察中的應用。

1 地質概況

測區位于華北地區泰山隆起之北翼，為一平緩的單斜構造，向北過渡為濟陽坳陷。從區域地層來看，測區地表主要被第四系覆蓋，下伏奧陶系淺海相化學沉積巖及白堊系受燕山運動形成的中性侵入巖。測區附近分布有炒米店斷裂和千佛山斷裂，炒米店斷裂位于測區西南側約3.5 km，南起五峰山千佛洞西的石窩村，過炒米店后隱伏于第四系地層以下，由一組NNE向展布的地塹式斷裂束所組成，又稱炒米店地塹，總體走向南北，地塹南部收縮變窄，寬約250 m，北部較開闊，寬約2.5 km，炒米店斷裂各單支斷層的斷距一般100 m左右。千佛山斷裂位于測區東側約7 km，南起變質巖區的金牛山，向北經天井峪、丁子寨西坡，穿過千佛山西啞口，經濟南市區向西北洛口延伸至黃河，全長約36 km，總體走向NNW，傾向SW，傾角70°左右。這兩條斷裂距測區相對較遠，均為第四系不活動或弱活動斷裂。

2 試驗設備及測試方法

本次測井工作采用中裝集團重慶地質儀器廠生產的JGS-1B智能綜合數字測井系統、JD-1普通電極系探管及M552雙密度貼壁組合探管。JGS-1B智能綜合數字測井系統是由主機、絞車控制器、絞車、探管和測井軟件5部分組成。為保證施工要求，根據規范，在綜合測井前對主機、絞車控制器、絞車、探管等進行測試和校驗，使儀器性能滿足工作要求［9-11］。

根據測區內地質概況、地球物理特征及測井儀器性能特點，選擇測試井液電阻率、自然電位及自然伽馬等物性參數。各綜合測井參數采用連續測量，記錄采樣點距≤0.1 m，提升或下降速度≤5～10 m∕min，所有參數均從孔底向上測量。

3 綜合測井參數特征

由于測區內不同地層之間巖石結構、礦物成分及含水情況有所不同，則物性參數也不相同，具體如表1所示。通過綜合測井曲線及鉆探資料統計出測區主要巖性物性參數，為綜合測井工作提供前提條件，并得出如下劃分依據。

表1 主要巖性物性參數統計表

①鉆孔內井液電阻率與所在地層的密度呈正相關，即隨密度增大而增大。在本項目中按密度由大變小的順序依次為：卵石、細砂、粉細砂、含砂粉土、粉質黏土。

②自然電位測井是劃分地層剖面中滲透性地層的重要手段，同時也受有機質含量的影響。當含水層水礦化度大于泥漿礦化度時，滲透性好的地層其自然電位為較大的負異常；滲透性差且致密的地層，其自然電位為較小的負異常。當含水層水礦化度小于泥漿礦化度時，自然電位為正異常。

③自然伽馬數值取決于放射性強度的大小，與有機質含量呈正相關，即滲透層有機質含量低在綜合測井曲線中反映為低自然伽馬異常。

4 綜合測井成果分析

本研究以ZK73鉆孔為例，選取16.60～20.66 m及53.20～59.08 m兩個層段的綜合測井參數為研究對象，如圖1所示。將綜合測井參數與地質鉆探分層進行對比，考察綜合測井技術能否準確識別并劃分地層巖性。

根據圖1和表2分析得出以下兩個結論。

①16.60～20.66 m層段分兩層：16.60～18.60 m為含砂粉土，含砂率約為15%～30%；18.60～20.66 m為粉細砂，局部夾薄層粉質黏土，偶見膠結砂碎塊。由圖1和表2可知，孔深在16.60～18.41 m及20.00～20.66 m段，井液電阻率突然增大，自然電位迅速下降，出現較大的負異常，自然伽馬呈斷崖式下跌，分析為有機質含量降低，地層滲透性良好以及地層密度增加所引起，推斷這兩層為細砂；而孔深在18.41～20.00 m段，井液電阻率偏低，自然電位及自然伽馬曲線相對平緩，且數值較高，說明該段地層密度較低，滲透性較差，有機質含量較高，推斷該層為粉質黏土。綜合測井曲線與鉆孔巖芯編錄具有較好的對應關系，能較為準確地識別地層和巖性。

圖1 ZK73鉆孔綜合測井曲線圖

②53.20～59.08 m層段分兩層：53.20～55.0 m為粉質黏土；55.0～59.08 m為卵石，成分為石灰巖為主，呈次棱角及亞圓狀，粒徑2～6 cm，最大粒徑9 cm，含量約50%~60%。由圖1和表2可知，孔深在53.20～54.98 m段，井液電阻率無明顯變化，自然電位達到曲線峰值，自然伽馬偏高，表明該段滲透性差且致密，推斷該層為粉質黏土；孔深在54.98～59.08 m段，井液電阻率呈現一個明顯高值，自然伽馬數值較低，自然電位呈較大負異常，說明該段導電性較弱且放射性強度較低，推斷該層為碎石。由此可見，測井分層與地質鉆探分層的一致性達到90%以上，綜合測井技術可用來詳細劃分地質剖面，彌補鉆探取芯不足及描述缺失等情況。

表2 綜合測井與地質鉆探分層對比表

同時也可通過綜合測井曲線判定鉆孔穩定水位，由圖1可知，孔深在8.50 m處，井液電阻率值出現異常，突然增大，說明鉆孔中的礦化度不穩定，地層水向井液方向流動，同時曲線幅度逐漸增大，直至孔深9.80 m處，井液電阻率基本恢復平衡狀態。故可判定孔深8.60～9.80 m段為鉆孔穩定水位區間。這與鉆探資料中的實測穩定水位9.23 m相吻合。

5 結論

通過對保利濟南市西客站科技館南側地塊項目綜合測井參數的研究，得到以下結論。

①井液電阻率、自然電位及自然伽馬是判定和識別地層巖性的主要參數，均有一定規律可循。井液電阻率與所在地層密度呈正相關；自然電位是反映地層滲透性優劣的指標；自然伽馬與有機質含量呈正相關。

②利用綜合測井曲線與鉆探資料相結合，可準確識別和劃分地層巖性。經對比，測井分層與地質鉆探分層基本一致，可用來詳細劃分地質剖面，彌補鉆探取芯不足及描述缺失等情況。