利用测井曲线揭示临汾区块构造煤分布

王宏杰等

摘 要：以临汾区块煤层气测井资料，对临汾区块5#煤层段进行精细研究。利用构造煤与原生结构煤测井响应差异性，对所收集的钻孔测井曲线进行分析，综合对比各个钻孔得到构造煤分布。结果表明：该地区构造煤较发育，主要分布在西部古驿-窑渠背斜两翼及东部紫金山断裂带，东部构造煤厚度最大值可达2.0m，中部构造煤厚度小于0.5m，大部分区域构造煤厚度在1～1.5m之间，垂向上5#煤层构造煤主要分布于煤层中下部，大体分两个构造煤小层，部分区域分1个或3个小层。

关键词：临汾区块 构造煤 测井曲线 分布特征

中图分类号：P631.84 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-144-02

构造煤是煤层受构造应力作用，原生结构、构造受到强烈破坏而产生破坏、粉化、增厚、减薄等变形特征的煤。根据煤体破碎程度，煤体结构通常被分为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤和糜棱煤5类。本文将煤体结构主要划分为三类，Ⅰ类原生煤、Ⅱ类碎裂煤、Ⅲ类构造煤，其中Ⅲ类构造煤主要包括碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤，由于碎裂煤对煤层气开采影响甚微，故本次重点研究构造煤的分布特征所提构造煤均指Ⅲ类构造煤。由于构造煤强度小，渗透率差，应力敏感等特性，在煤层气开采过程中，会造成孔隙度和渗透率降低，严重影响煤层气产量。构造煤与原生结构煤在物理力学性质方面的差异性会体现在测井曲线上，并可以利用测井曲线的形态变化划分钻孔的煤体结构，将多井测井曲线进行综合对比，就可以得到整个地区构造煤的基本分布特征。本文以临汾地区主采煤层5#煤层为例，利用测井曲线判识该地区的构造煤，并通过多井曲线特征对比得到其分布特征。

1 研究区概况

临汾区块位于鄂尔多斯台拗东缘、紫金山断裂带西侧。煤层主要分布于二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，煤层总厚8～18m，主采煤层为山西组的5号煤层和太原组的8号煤层，本文着重研究5号煤层。5#煤层位于山西组下部，下距K7砂岩3.88-16.80m，平均距9.28m。顶板为泥岩、泥质粉砂岩及砂岩；底板为泥岩、沥青质泥岩及砂岩。该煤层厚1.09-5.65m，平均厚3.18m。5号煤层层位稳定，厚度变化不大，贯穿全区呈南厚北薄趋势。在临汾区块共搜集到28口井的钻孔资料，这些钻孔均附有视电阻率、密度、自然电位、自然伽马、声波时差、中子等测井曲线。

2 构造煤测井响应特征

通常随着煤体结构遭受构造破坏程度的增加，煤体地球物理特征在物理性质、电学性质、化学性质和放射性等方面差异变大。基于各煤体结构间存在的物性差异，测井曲线的形态也发生了有规律的变化（如表1）。煤田地质勘探期间通常要进行大量的测井工作，主要有视电阻率、自然电位、自然伽玛、人工伽玛、井径和声波时差等，这为未采区煤体结构的划分提供了途径。

3 利用测井曲线划分煤体结构

煤层在测井曲线上，具有“三高三低”的特征，即高的视电阻率电位、正异常的自然电位、小的自然伽玛、大的人工伽玛、大的井径和高的声波时差。为了正确划分煤体结构，收集了揭露该地区5#、8#煤层的43个钻孔的测井资料，并从测井原理、构造煤的物理力学性质以及实际对比中研究了构造煤的测井特征。表2 为临汾地区测井响应特征数值统计表。对比主采煤层顶底板岩性响应特征，根据煤层内测井曲线变化特征区分出煤体结构类型（如图1）。

研究区煤层测井曲线多呈现凸状、波浪状、台阶状、手掌状等形状，5号煤层原生结构煤视电阻率曲线呈上下对称的阶梯状；出现构造煤的特征普遍较明确，对应的视电阻率、密度测井曲线多显示为低幅值锯齿状，井径有增大现象，表明煤层受构造破坏较严重，发生坍塌，致使井径扩大。

4 研究区构造煤的分布特征

对研究区28口钻井进行煤体结构类型判识，构造煤发育显示以下特征（如图2）：从垂向分布上来看研究区5#煤层的构造煤主要发育在煤层的中下部，构造煤分层大体为2个小层，局部地区出现1个或3个小层；平面分布上构造煤集中分布在研究区西部古驿-窑渠背斜两翼及东部紫金山断裂带附近，中部构造空白区构造煤厚度最不发育，显示了构造煤的形成与构造的密切关系；研究区构造煤厚度主要集中在1～1.5m，东部紫金山断裂带部分地区达2m左右。

构造煤是地质构造作用的产物，其形成与分布受控于地质构造。区域上，推覆构造下盘或推覆体夹块部位，是构造煤相对发育部位。在断层两侧或某一侧，是构造煤的主要发育部位，断层越密集，构造煤越发育，断层规模越大，构造煤发育带越宽。本文利用测井曲线形态反映，对临汾研究区内煤体结构的系统划分结果，也正显示出了煤体结构的分布与地质构造密切相关。由此可见，利用地球物理测井曲线判识煤体结构的方法是行之有效的，据此对煤体结构的区域分布预测，不仅可为煤层气勘探目标区和目的煤层优选，而且也可为生产矿井中煤与瓦斯突出的预测、预报提供科学依据。

参考文献：

[1] 王定武.利用模拟测井曲线判识构造煤的研究[J].中国煤田地质，1997（4）.

[2] 彭立世.煤与瓦斯突出区域预测的认识基础[J].煤矿安全，1996（2）.

[3] 郭德勇，韩德馨，张建国.平顶山矿区构造煤分布规律及成因研究[J]，煤炭学报，2002（3）.

[4] 焦作矿业学院瓦斯地质研究室.瓦斯地质概论[M].北京：煤炭工业出版社，1990.

[5] 陆国桢，傅雪海.测井解释煤层甲烷含量与煤层结构的研究[J].煤田地质与勘探，1997（3）.

[6] 龙王寅，朱文伟，徐静，等.利用测井曲线判识煤体结构探讨[J].中国煤田地质，1999（3）.

[7] 黄作华.煤田测井方法与数字处理[M].北京：煤炭工业出版社，1982.

[8] 曹嘉猷，刘士安，高敏.测井资料综合解释[M].北京：石油工业出版社，2002.

[9] 傅雪海.测井曲线解释煤层气含量评价煤体结构及在预测煤与瓦斯突出中的作用[D].徐州：中国矿业大学，1997.

[10] Mullen M J.Log Evaluation in Well Drilled for Coalbed Methane.RockyMountain Association of Geologists，1989：113-124.

[11] Hoyer D L.Evaluation and Confirmation of Coal Seam Fractures From Dua-l laterolog.In：Proceedings of the 1993 International Coalbed Methane Symposium，1993.