激发极化电位测井技术在矿层特征分析中的作用

2019-12-26景强

世界有色金属 2019年20期

景强

（山东省煤田地质局第二勘探队，山东济宁 272000）

随着中国社会主义现代化建设的持续性发展，对矿物资源的需求量也在不断增加，物探工作作为地质寻矿过程中的技术支持，正在发挥着至关重要的作用[1]。测井作为地理物探学的重要分支，随着矿产资源开发难度的增大以及科学手段的迅猛发展，测井新理论以及新手段也发生一系列的改革与创新，并被广泛应用在矿产资源的勘查和挖掘过程中，帮助我们解决了很多的地质上的技术性难题。激发极化电位测井作为地球物探的重要手段，该手段对矿层地质特征有其独特作用。

1 有利于低渗透裂缝性储层水淹层的识别

原始矿层的内部，地下水基本表现出束缚水状态粘附在粗糙的岩壁表面或微小的孔道上。向钻井内注入部分水，水进入矿层后沿着向前推进的方向以一种活塞式的方式寻矿。首先把相互连接的、分布均匀的孔隙中的矿体寻找出来，最后揭露矿体。另外矿体从地质学角度上而言，就是矿层集聚的反过程。

针对水淹层的解决难点，多年来学界已经形成了“以微观水淹机理为解决路径，以构建综合性的区域水淹层评价方法为关键，地质、测井分析互相结合，双重分析并举”的综合水淹层解决方法，克服了仅仅根据测井识别水淹层而导致作业效率低下的问题，大大提高了水淹层解决的成功率[2]。注水使得含油砂岩的孔道不断遭到注入水的持续性冲刷，使石英、长石等岩体表面裸露面积不断增大，使砂岩湿润性发生改变，弱亲水会转变为强亲水，长期水洗能够增强矿体内水湿岩石的亲水性，使得亲油岩石转变为亲水性。当然，如果矿井内回注的污水中含有极性化合物，情况又会出现很大不同。

2 有利于确定泥质砂岩渗透率

激发极化理论主要是建立在双电位的基础上。当在岩体的两侧电位发生一定范围的变化时，就会导致双电位发生形变或浓度发生局部变化，因而岩体的激发极化效应就会遭到岩体孔隙构造的直接影响[3]，而孔隙构造同时也会影响到岩体的渗流性，所以孔隙构造可以作为一种桥梁，能够将激发极化与地质渗透率联系起来的桥梁。激发极化电位测井能够同时在频率域(简称频域)和时间域(简称时域)内作业，频域的激发极化主要作用是向地层提供不同频率的交流电，对每一个频率下电阻率的实虚变化进行实际测量，借助某一频率下的实虚变动进行地质特征解释，或者提供电阻率实虚部的频谱参数变化进行地质特征解释[4]。时域激发极化的作用主要是向地层提供一定时间范围的直流电，之后对断电后的地质进行实时测量，供电频率基本控制在0.01Hz以内，借助一系列的计算步骤获得其极化率或衰减谱参数进行地质特征解释。

图1 测井电极系

为了通过激发极化电位测井资料获取矿体的准确渗透率，可以在实验室构建激发极化参数和渗透率之间的密切关系，从而可以利用现场井下的激发极化参数测量，联系常规状态下的测井电极系（如图1），对地层渗透率进行求取，且由于激发极化电位的信噪比比较高，成本易控，借助聚焦，激发极化仪器还可以实现较深探测深度的勘探[5]，所以该法是一种极具市场应用前景的井下渗透率测量方法。

同时由于激发极化可以在一定程度上方便了解孔隙构造的相关信息，因而能够用于对渗透率的计算，激发极化可以在频率域或者时间域内揭露泥质砂土岩的渗流特征。在频率域内，激发极化主要是对不同频率下电阻抗的幅度和相位进行测量，大量研究理论和实地操作说明激发极化的频率相应和矿体内岩粒直径有关。已经有部分文献表明利用时域激发极化可以获得准确的渗透率，在绝大部分的文献中均提及利用测量极化率，能够得到渗透率，极化率除了和渗透率有关外，还受到诸多因素的直接影响。相比来说，激发极化电位谱含有更多的有关地质特征的详细信息，和含水岩石的孔隙构造有关。

3 有利于划分岩矿层

激发极化电位测井技术借助供电电流对碳质层进行有效传导，由于通常情况下井下信号比较微弱，所以IP测井就成为获取矿石地质电性特征不可或缺的测井手段。激电极化电位测井可以很好划分岩矿层，确定矿层地质中局部不平衡性，检验柱状剖面。岩矿石在供电和断电操作中，两端电极会形成一个完整的电场以及地下介质会被激发极化出现二次相位的电位差。直流激发极化电位法就是按照检测获得的二次电位对其电阻率进行一系列计算，按照测得的二次电位计算激化率的。地下矿石的极化率具体是根据其内部所含电子导电矿物的多少来决定其构造的。多金属矿床在勘查阶段打了很多钻孔，并对其进行激电测井，钻孔间的距离分布较近，利用对多个钻孔激电测井曲线的比较，发现能够在很大程度上依据曲线绘制出矿体存在地层，甚至矿层的延伸状况。可见对矿床内钻孔密集区进行激发极化电位测井对岩矿层的大致走向延伸的判断具备一定的作用。