江西省萍乡市某区测井曲线煤层对比

刘琦 刘永旭

摘 要：测井曲线物性特征对比法是煤层对比的主要方法。在地质结构复杂，煤层不稳定，地层标志不明显，钻探无岩芯或岩芯采取率低的情况下，用测井物性特征对比法有着独特的优势。通过对各钻孔测井曲线的综合对比，结合现场和以往地质资料进行综合分析，可以进一步提高曲线对比的可信度和资料解释的全面性及可靠性，为区域地质报告的编写工作提供了极为重要的参考依据。

关键词：测井曲线对比; 物性特征; 煤层

1. 勘探区概况

勘探区位于江西省萍乡市郊。其范围南界为渌水河及巨源煤矿计量边界，北界止于向斜扬起端瓦子塘村一线，东界为煤系基底灰岩，西界止于推覆断层控煤隐伏界线。东西宽约0.4km～2.9km，南北寬约1.7km～5.5km，面积8.61km2。水河宽约60米，自南向北流经勘探区经醴陵汇入湘江，水深0.8～3.0m可通行小船，水陆交通极为便利。

2.勘探区含煤性

本区含煤地层为安源组紫家冲段，含7个煤组，从上到下编号为12～6煤组，各煤组均为结构复杂的不稳定煤层，煤层形态均为透镜状。据本区的上覆系统某井田资料，12～9煤组为大部可采煤组，8、7煤组为局部可采煤组，6煤组为零星可采煤层。根据钻孔资料统计安源组紫家冲段平均含煤系数为3.1%。

2.1  可采煤层

（1）12煤组：位于紫家冲段上部，全区均有发育，上距三家冲段底界14.23m，下距11煤组20.47m，净煤厚度为0.14～2.25m，平均1.73m，采用煤厚平均为1.42m，煤层形态多为透镜状，煤组结构复杂，夹矸最多层数为5层，厚度不稳定，为大部可采煤层。

（2）11煤组：位于紫家冲段上部，下距10煤组12.35m，净煤厚度为0～9.18m，平均2.83m，采用煤厚平均为1.33m，煤层形态多为透镜状，煤组结构复杂，夹矸最多层数为11层，属不稳定煤层，为大部可采煤层。

（3）10煤组：位于紫家冲段上部，下距9煤组15.86m，净煤厚度为0～15.93m，平均3.78m，采用煤厚平均为2.09m，煤层形态为透镜状、鸡窝状产出，煤组结构复杂，夹矸最多达11层，属不稳定煤层，为大部可采煤层。

（4）9煤组：位于紫家冲段中部，下距8煤组15.49m，净煤厚度为0.14～4.20m，平均2.14m，采用煤厚平均为1.34m，煤层厚度变化较大，煤组结构复杂，夹矸最多达7层，一般为2～3层，属不稳定煤层，为大部可采煤层。

2.2   局部可采煤层

（5）8煤组：位于紫家冲段中部，下距7煤组10.69m，净煤厚度为0.93～4.92m，平均3.14m，采用煤厚平均为1.0m，煤组结构复杂，夹矸最多达7层，一般为3～4层，属不稳定煤层，为局部可采煤层。

勘查区煤层稳定性属不稳定煤层。

3  测井设备及解释模型

我单位采用PSJ-2型数字测井仪是由北京中地英捷物探仪器研究所生产的。采样间隔为0.05m，测速：电法  10m/min，密度8m/min;放射源Cs137  源强度100mci，主要参数有视电阻率，人工伽马长（短）源距，自然伽马，自然电位，声波时差，井温，井斜，井径。测井数据处理解释软件使用河北力时力拓地质仪器有限公司ClogPro处理解释系统。该软件系统继承了LOGSYS，CLGIS，LogPro软件处理功能，是一个基于个人计算机和WINDOWS操作系统的、适用于各类测井数据处理的程序，该程序集测井数据库管理、原始数据读入、成果数据导出、曲线计算、校正与刻度、插值与滤波、岩性分析、流体分析等各类数学物理算法的基本功能。

3.1   砂泥水百分含量岩石体积模型

把岩石体积分成岩石骨架、泥质、孔隙（饱和含水）三部分，作为对测井响应的贡献之和。

密    度：ρ=Vma·ρma+Vsh·ρsh+φ·ρw

自然伽玛：I= Vma·Ima+Vsh？Ish+φ·Iw

1= Vma+Vsh+φ

式中：ρ、I分别为岩石对密度、自然伽玛的测井响应值;

ρma、ρsh、ρw分别为岩石骨架、泥质、孔隙水对密度测井的响应参数;

Ima、Ish、Iw分别为岩石骨架、泥质、孔隙水对自然伽玛的测井响应参数;

Vma 、Vsh、φ分别为岩石骨架、泥质、孔隙水的体积含量。

地层岩石骨架参数见表3-1。

3.2 测井参数方法及依据

本区在测井工作中，总结出了一套适合本区的测井工作方法，掌握了区煤岩层的物性规律，并验明了所选用的岩煤层定性和煤层的定厚参数及方法是有效的，可作为本次测井工作的依据。表3-2是经过分析得出的勘查区矿区测井物性特征一览表

①1：200定性曲线

视向电阻率（或三侧向电阻率）、自然伽玛、长源距伽玛伽玛、自然电位、井径等，曲线在岩、煤层上的反映特征见上表。

②1：50定厚曲线：长源距伽玛伽、自然伽玛、三侧向电阻率（或视电阻率）。

3.3 煤岩层的定性定厚解释原则

①定性解释：根据煤岩层的物性反映，可定性划分出煤岩层，对每个钻孔都进行了岩性解释（见各钻孔测井成果簿内岩性成果表）。

②煤层的定厚解释原则

三侧向电阻率或视电阻率：曲线根部的分离点。本区煤层基本为低阻值，不适用于定厚，仅适用于定性。

长源距伽玛伽玛：小于1.30M的可采煤层用半幅点，大于1.30M的煤层用幅值根部的1/3，不可采煤层为顶部的1/3处。

自然伽玛：曲线幅值的1/2处。

根据以上原则，为求直观，参见图3-1

4.测井曲线对比

同一煤田沉积岩的沉积环境具有相对稳定性，岩性组合上表现为一定的相似性。相同的岩性在测井曲线上具有相似的物性反映，相同的岩性组合和煤层结构在测井曲线上也具有相似的物性反映，这就奠定了测井综合解释和物性特征对比的基础。煤田勘探的实践证明，测井曲线物性特征对比法是煤层对比的主要方法。在地质结构复杂，煤层不稳定，地层标志不明显，钻探无岩芯或岩芯采取率低的情况下，用测井物性特征对比法有着独特的优势。

4.1 对比方法

测井曲线物性特征標志包括

1测井曲线异常幅度，幅宽特征

2曲线异常形态特征

3各种曲线异常组合的特征

4测井曲线的特殊异常特征

4.2  煤层对比

本次勘查对象为上二叠统乐平组老山段和官山段煤层，对比方法是采用地球物理测井曲线特征结合地层岩性、沉积旋回，煤层特征、煤质特征等进行综合对比。

借助岩性对比及地球物理测井曲线，综合分析出目标地层的岩相变化，确定煤系地层的主要标志岩性。按此法大致确定老山段和官山段地层，本区老山段地层呈现出粉砂岩、泥岩，夹灰岩、煤层的组合特征岩性，而官山段地层呈现出以中粗粒砂岩为主，夹粉砂岩、泥岩、煤层的特征岩性。

在确定层段岩性的基础上，借助标志岩性层，参照煤质特征对比，可确定B4煤层的标志层为一套生物碎屑灰岩（位于该煤层上部不远处，部分孔直接为顶板）。而官山段的煤层对比主要依靠沉积旋回进行微相对比，根据旋回特征，参照三次明显的岩性粒度变化规律，可将官山段分为三个大旋回;结合煤质特征分析结果，对各孔的煤层依次比对，基本确定A5煤层、A4煤层和A2煤层的位置。对于部分钻孔见煤数量偏多，可进行次级沉积旋回对比，可按煤组处理。图4-1为ZK1802孔视电阻率曲线和自然伽玛所反应的旋回变化， A5、A4煤层上部的视电阻率由大到小的变化以及自然伽玛由小到大的变化十分明显;A4与A2之间虽然曲线幅值反应不大，但形态还是可以看出由大到小的过程，据此确定A5、A4及A2煤层的位置还是比较可靠的。

根据已施工钻孔揭露情况，可知B4煤层稳定发育，大部可采;A4为不稳定煤层，局部可采;A2煤层为不稳定煤层，大部可采。下面分别描述：

B4煤层：位于乐平组老山段下部，全区稳定发育，在已施工的9个钻孔中均有揭露，揭露厚度不一，伪厚0.35～1.50m，煤层结构简单，不含夹矸，厚度较稳定，为大部可采煤层。测井曲线反应为：视电阻率为本孔最低或次低值，部分钻孔因该煤层顶板直接为灰岩，加上煤层厚度不大，导致视电阻率受围岩影响偏大;长源距伽玛伽玛为本孔最高值或煤层最高值;自然伽玛最小值通常高于本孔粉砂岩，部分钻孔甚至为本孔最高值。

A4煤层：位于官山段地层中上部，上距老山段底界26m左右，下距A2煤层11m左右;ZK1801、ZK1802、ZK1803、ZK2201和ZK2601钻孔均有揭露，揭露伪厚0.25～4.20m，煤层结构中等复杂，含0～2层夹矸，煤层厚度局部变化较大，为局部可采煤层。测井曲线反应为：视电阻率为本孔最低或次低值，长源距伽玛伽玛为本孔次高值或中值，自然伽玛最小值通常低于本孔粉砂岩。

A2煤层：分上下两层，分别为A21、A22煤层，位于官山段下部，两层煤间距为2m左右，整个煤组上距老山段底界37m左右，下距茅口组顶界13 m左右。受到区域构造影响，仅ZK1801、ZK1802、ZK1803、ZK1601、ZK2601和ZK2202揭露该煤层，A21煤层伪厚为0.25-0.90m，;A22煤层伪厚为0.35-1.40m。两层煤厚度变化明显，为局部可采煤层。视电阻率为本孔次低值或中低值，长源距伽玛伽玛多为中值或次高值，自然伽玛最小值通常和本孔粉砂岩相近。

本区钻孔布置勘探线较多，各线钻孔数量不一，我们选择钻孔较多的18线进行对比。图4-2为18线对比柱状图

5  结论

测井是煤田地质勘探的重要技术手段，越来越发挥出独特作用，通过煤田测井所得到的相关数据对后续勘探和煤矿开采起到重要作用。测井曲线特征对比法直观，准确，灵活，充分发挥了测井数据信息量大且连续的优势。通过对各钻孔测井曲线的综合对比，结合现场和以往地质资料进行综合分析，可以进一步提高曲线对比的可信度和资料解释的全面性及可靠性，为区域地质报告的编写工作提供了极为重要的参考依据。

参考文献：

[1] 中国矿业学院.煤田地球物理测井[M].北京：煤炭工业出版社，1979

[2] 胡菊艳.测井曲线在许瞳井田煤岩层对比中的应用[J].中国煤炭地质，2008，20（12）：18-19

[3] 李宝华.松达煤田煤岩层的物性特征及测井曲线对比[J].中国煤炭地质，2009，21（1）：62-64

[4] 李岳.山东省曹县青岗集地区测井曲线对比.中国地球物理学会工程地球物理专业委员会煤田测井联合会论文汇编，2018