测井技术与解决地质问题的措施

2020-01-14乔森

化工设计通讯 2020年6期

乔森

（中国石油集团测井有限公司辽河分公司，辽宁盘锦 124000）

在开采煤矿之前，做好煤矿的测井工作是非常必要的。由于煤矿所处地质岩层的性质不同，对于煤矿开采的进度以及开采效率都会产生一定的影响。通过测井技术的研究与应用，能够对煤矿开采的地质情况进行更好、更全面的把握，进而解决地质问题，推动煤矿开采效率、开采质量的更好提升，同时也能够促进测井技术更加现代化、信息化与智能化，为煤矿资源更加高效的开采提供良好的技术基础和保障。

1 测井技术的概念及发展概况

测井主要是指通过对岩层电化学特性、放射性、声学特性、导电特性等地球物理特性的有效应用，对地球物理参数进行测量的一种方法。测井也叫矿场地球物理或者地球物理测井，其是应用地球物理方法中核、震、电、磁、重中的重要内容之一。测井主要经历了模拟、数字、数控以及成像测井这四个时期或阶段。测井的方法有很多，而最基本的方法是电、声和放射性这三类。由于地球物理条件以及地质条件的差异性，科学、合理地对综合测井方式进行改革，能够对钻孔地质剖面进行详细的研究，能够对有用的矿产进行探测，并对相关储量的计算比较及时且全面。目前，测井技术在金属、煤炭、石油等工程地质、水文地质、金属矿产的钻孔作业中得了更为广泛的利用，同时测井技术已经逐渐成为地质勘探工作中不可或缺的技术或方法。

与此同时，测井在研究钻孔地质剖面时，主要是在钻孔内对各个岩层的不同物理性质进行测量，这样能够更好地了解钻孔技术，还能够促进地下地质问题的更好、更满意的解决。在煤田勘探过程中，测井的应用时间最早，且这种物探方法受到了很大的重视。从1910年开始，电阻仪测井技术得到了首次试用，随后电测井技术也逐渐应用起来，到了1960年以后，通过对岩层热、声、核、磁、电等物理特性的广泛应用，使得更加多样、多元化的测井技术被开发与利用。早期测井的过程多是以模拟记录和单道测量为主，如果单独运用电测井法来对钻孔剖面进行研究，那么会产生很多问题难以解决。如围岩和煤之间没有太大的电性差异，那么从电测井曲线来分析是没有办法区分和实现的。同时一般情况下要在煤田勘探孔下套管来防治坍塌，有时也会有比较严重的漏水问题出现，使得无法进行电测井。从1960年以后，放射性测井解决了电测井过程中出现的问题，且密度测井技术极大地提高了测定煤厚的精度。

此外，随着现代数字化测井技术的不断发展，以计算机技术为核心的现代数字化测井技术得到了更加广泛的应用，其能够实时控制和管理测井的整个现场和过程。运用计算机来对相关测井资料进行处理，通过运用数字统计、数字滤波、人工智能、最优化算法等技术或者数学方法，能够更好地识别岩性与分层，还能够对煤质、岩性进行更好的分析，自动对比测井曲线，然后将最终结果以多种图表的方式表示出来。

2 测井技术解决地质问题的方略探究

为了解决煤田勘探与开发过程中的地质问题，运用了现代化的测井技术。主要对测井技术解决地质问题的方法和策略进行了探究与讨论。

2.1 强化对岩性的分析与煤质指标的确定

现代化的煤田测井技术能够通过计算机来强化对岩性的分析，进而更加精准地确定煤质的指标，实现测井的目标。现代测井技术通过计算机的辅助，来计算和分析各类测井数据，再结合各个采样点的煤质或者岩性成分来解释全孔，然后绘制出柱状图。当前，现代测井技术的应用方法有两种，分别是体积模型法与概率模型法。体积模型法主要是将比较复杂的煤假定成是由水分、灰分和碳构成；将比较复杂的岩石假定成是由孔隙、泥质与骨架构成，然后测井值的计算结果就是这个项均质体贡献的合计数，然后再对这三部分的体积进行计算，运用其结果来对岩性或者煤质进行解释。一般在判断和分析泥岩、泥质砂岩、砂岩、炭质泥岩时会运用到此法。概率模型法主要通过统计与分析大量的测井数据及其相应的化验数据，明确测井响应值、某些煤质指标之间的对应关系。如发热量指标、挥发分指标以及灰分指标等。通过概率模型法能够利用测井值来直接预测煤质指标。

2.2 沉积环境的有效、全面的解释

目前，在分析与解释沉积环境方面，主要应用的是测井资料，这些测井资料、测井参数能够对碎屑岩的胶结程度、泥质含量、分选性、粒度等进行如实反映，且这些参数和指标也是岩石主要成因。如岩石的电阻率会按照一定的岩性进行递增，泥岩-细砂岩-中砂岩-粗砂岩-砾岩等。同时岩石的粒度与其自然放射性具有密切相关的联系，自然γ射线的强度会随着地层泥质含量的增加而变大。直观来讲，测井曲线能够客观地记录钻孔剖面上的岩石物理属性，并能够对可获得的信息来丰富测井曲线，从而更好地对岩石的参数指标变化进行横、纵向分析，使得分析与研究沉积环境时，能够有更多有价值的资料作为支撑与保障。

与此同时，不断变化与发展的科技改善与提高了计算机解释技术与测量技术，使其得到了更好的应用和发展，如岩层产状测井技术或者地层倾角测井技术，通过运用3个互相成120°的微电极系来对3条反应孔壁地层变化的聚焦电阻率曲线进行记录，并运用这些曲线对岩层的方位角、倾角进行确定，这有利于对岩层的层理进行更好的研究与分析，还能够对加厚方向、砂体延伸以及古水流向等沉积环境特点进行更好的探究与掌握。

2.3 分析与解释岩石强度

传统地分析含煤地层岩石强度的方法或者技术主要是通过对岩心样品的测定来实现，但是这种传统测定数值和原地值之间有很大的差别和出入。随着测井技术的不断发展，现代测井技术能够通过对含煤地层岩石强度的分析，对岩石强度的参数、密度、电阻率以及弹性波传播速度等参数进行了解，分析它们之间的关系和内在联系，以实现对岩石强度的解释、分析与掌握，为地质问题的有效解决奠定了坚实的基础。与此同时，中子测井仪器、声波测井仪器等煤田勘探设备的广泛应用，也能够对岩石强度进行更好的分析与解释。

2.4 综合物探方式的有效应用

在进行测井时，由于其探测的半径和深度都比较小，通过测井所获取的资料和内容只能够对钻孔所在位置的这个点的地质特点进行反映，不能满足较为复杂地质条件的煤田地区的生产需求。如密度测井技术的探测深度只能够达到20cm左右，对较深层的地质情况无法进行探测和反映。基于此，为了克服和解决这一问题，可以通过综合物探的方式来实现和解决。如运用垂直地震剖面、测井和孔间槽波地震组合的综合物探方式，这种综合物探方式能够对一个低端内的应力变化特点、煤层发育情况以及地质构造情况进行更详细的解释和反映，有利于地质问题的更好解决。