物探测井在鄯善县七克台二井田勘探中的应用

闻良端

（福建省121 地质大队 福建龙岩 364021）

0 引言

鄯善县七克台二井田此次勘探总共设计25 个钻孔（其中一个为煤层气探井），目的是查明井田内各时代地层出露范围以及井田内地质构造。井田地层主要分为第四系地层（Q）、侏罗系下统八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）、侏罗系中统西山窑组（J2x）、头屯河组（J2t）、侏罗系上统齐古组（J3q）地层，以及井田内地质构造。结合以往地质资料成果［1］，井田含煤地层为西山窑组，可采煤层6 层，分别为B3-1、B3-2、B4、B5-1、B5-2、B6煤，勘探目的是详细查明煤层在井田内的展布形态、各可采煤层厚度变化和煤质特征。测井工作不仅仅精确地确定煤层的埋深、厚度、结构，还对钻探施工进行了很好的指导。

1 矿区煤岩层地球物理特征

1.1 煤层特性

根据对勘探区及周边矿区的地质资料分析：该矿区主要为无烟煤，视电阻率呈现异常高值，且煤质很好，煤的密度很低；在补偿密度曲线上呈现出异常低值，煤层容易和炭质泥岩区分；由于煤层密度底且松软，声速传播较慢，声波测井时煤层和岩层的反射波时差较大，故测井时声波时差会较大；通过以往周边的测井资料分析，该矿区不存在放射性高异常的煤层，故煤层还是呈现低自然伽玛特性。总的来看，煤层主要测井曲线呈现“两高两低”的组合特征［2］。

1.2 岩层特性

本矿区的岩层主要有炭质泥岩、泥岩、粉砂岩、细粒砂岩、中粒砂岩、粗粒砂岩、含砾砂岩、砂砾岩、砾岩。根据测井曲线参考地质资料进行解释，主要采用自然伽玛曲线（GR）、三侧向电阻率曲线（LL3）。结合自然电位曲线（SP）、声波曲线（SAT）、密度曲线（CDN）进行辅助解释，各岩层的曲线特征总结如下。

炭质泥岩：三侧向电阻率曲线幅值较低，一般低于粉砂岩，煤层夹矸内的炭质泥岩三侧向电阻率较高，但远远低于煤层值；具有低密度特性，但高于煤层密度，低于其它岩层密度；声波时差曲线显示较高的高异常，但低于煤层值；由于泥质含量较高，自然伽玛曲线幅值较高，高于煤层，低于泥岩。

泥岩：三侧向电阻率曲线幅值很低且变化平缓，低于其它岩层；由于泥质含量很高，自然伽玛曲线幅值很高，一般高于其它所有的岩层；密度曲线和声波曲线幅值呈中等状。

砾岩：砂砾岩、砾岩的三侧向电阻率曲线幅值较高，高于细粒砂岩、粗粒砂岩，低于煤层；自然伽玛曲线幅值较低，但高于煤层，与细粒砂岩、粗粒砂岩相似，其密度远大于煤层。

2 物探测井技术方法

根据项目方的设计要求，结合该地区煤岩层的物性特点，本次测井工作选择了密度测井（CDN）、自然伽玛测井（GR）、侧向电阻率法（LL3）、声波时差（SAT）、自然电位（SP）、井斜测量（DA、AD），测井仪器选用上海地学仪器研究所生产的JHQ-2D型测井仪。

（1）放射性密度测井是利用康普顿散射现象，测井的时候使用铯137，其能量不是很大，主要与岩层产生康普顿散射现象。通过测量散射的γ 射线强度来反映岩层的体积密度，因为煤层的体积密度与岩层相比较呈现出异常低值，所以可以用来解释煤层。

（2）自然伽玛测井是沿井身测量钻孔内岩层的天然伽玛射线强度的一种方法。我们知道地壳里岩石都含有不同数量的放射性元素，会发射出射线。根据测量钻孔内岩层的天然伽玛射线强度，一般岩层含泥质成分越多，其天然放射性强度越大。结合每种岩石的天然放射性强度的不同，一般煤层含泥质较少，其自然伽玛放射性非常小（个别高放射性煤层除外），在自然伽玛曲线上呈现出异常低值，可以利用这些特点，有效区分煤、岩层，并进行钻孔的岩性解释。

（3）三侧向电阻率测井是沿井身测量岩层的视电阻率的一种方法。不同的岩层其视电阻率不一样。该矿区内主要是无烟煤，其视电阻率呈现出异常高值。一般岩层泥质含量成分越高，其电阻率越低，砂质成分含量越高，电阻率越高。利用岩层的这些特点，我们可以有效的区分和划分岩性剖面。

（4）自然电位测井使用上海地学仪器研究所生产的JHQ-2D 型测井仪，测井探管选择JMZD-2D 型组合探管。测井时面板上的接地线一般连接到钻机泥浆池附近的湿润地方，测量时选择探管不供电下侧，这样可以有效的排除地电干扰，获取最真实的钻孔内各岩层的真实电位。

（5）声波时差测井使用上海地学仪器研究所生产的JHQ-2D 型测井仪，测井探管选择JSS-2 型贴壁声波探管（声波时差-旅行时），进行了单发单、双收声波时差测井。测井曲线在密度低、松散岩层上有明显的高异常显示。利用声速参数进行岩性解释，划分钻孔岩性剖面，计算岩体力学强度参数，为分析煤层顶底板的力学性质提供了可靠的资料［1］。

（6）井斜测井使用上海地学仪器研究所生产的JHQ-2D型测井仪，测井探管选择JJX-3DA 型测斜探管，斜仪时进行钻孔顶角测井，同时测量方位角。

3 物探测井指导钻探施工

3.1 确定煤层、防止煤层打薄

该井田施工第一个钻孔7-3 孔时，按照剖面推断在315 m左右出现B3-1 煤层，探进到此煤层即可终孔。按照设计设计要求，钻孔钻进到425 m 时，在408 m 和415 m 处出现疑似B3-2、B3-1 煤，可是在396 m 处却没有发现B4 煤（该矿区最稳定最厚煤层）。由于是第一个钻孔，没有可对比资料，这种结果与设计剖面不相吻合。经项目部研究讨论，觉得问题可能是钻机打丢煤层，决定进行测井验证，看是否是B4 煤打丢。最终测井发现在底板396.76 m 处有一层带夹矸煤层，层厚约9 m，如图1 所示。经测井确定该钻孔打丢煤层，这样煤层就和剖面推断一致，确认无误后终孔。经后期钻孔验证本区B4 煤层普遍存在，如5-3 钻孔在底板384.16 m 处B4 煤层厚10.5 m，8-3 钻孔在底板319.18 m 处B4 煤层厚10.6 m，且结构都为2-3 层夹矸。

图1 7-3 钻孔B4 煤层测井曲线

3.2 对比煤层层位、确定终孔

在该井田施工中期，11-2 号钻孔施工到540 m，一直未出现B4 煤，在B4 煤层位置只出现一层不到2 m 左右煤层，与剖面推断不一致，后来施工到600 m 时还未出现B4 煤层，已经超过设计深度60 m。根据前期钻孔的经验，B4 煤层全区稳定，厚度10 m 左右，经过项目组讨论研究怀疑B4 煤打薄，决定测井验证。经测井发现B4 煤层位置处煤层打薄（测井确定10.5 m，钻探2 m），经过煤层对比［3-4］，该钻孔各煤层与剖面相吻合，可以确定终孔。这样经过测井确认煤层打薄，避免钻机继续盲目施工，浪费人力物力。

3.3 校准孔斜、防止钻探施工事故

该井田地层倾角较陡，施工过程中，发现大部分钻机孔斜都偏大，不容易达到甲级钻孔要求。后期施工中8-4 号钻孔在进尺超过300 m 时经常出事故。经项目钻探专家指导，怀疑钻孔孔斜较大，决定对该钻孔进行测斜。测井结果是该钻孔350 m已经11°多，项目组担心孔斜太大后期施工可能会出现事故，经研究决定该钻孔移孔重新钻进，后期每100 m 进行一次测井，及时矫正，最终在工期前10 d 顺利终孔，最终终孔965 m，孔斜7.6°，可见测斜在钻孔施工过程中能起到指导性作用。

4 利用物探测井曲线进行煤层对比确定标志层

本勘探区沉积环境较为稳定，各孔的测井曲线在同煤层上的反应形态相似［5］。B4 煤为全区可采煤层，井田共有25 个钻孔控制该煤层，均可采，可采性指数为100%。煤层全层厚度1.07 m～12.82 m，平均厚度8.45 m，煤层可采厚度1.07 m～12.82 m，平均可采厚度7.93 m。煤层顶板为中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩，煤层结构简单-较简单，含夹矸0-3 层，夹矸岩性为细砂岩、粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。LL3（三测向电阻率）以锯齿状为主，且变化比较剧烈，为所有煤层中三侧向电阻率幅值最高的煤层，根据以上特征，很容易确定B4 煤层。B4 煤标志层形态如图2 所示。

图2 B4 煤标志层曲线特征

B3-2 煤为大部分可采煤层，井田共有25 个钻孔控制该煤层，23 个控制点均可采，可采性指数为92%。煤层全层厚度0.48 m～11.43 m，平均厚度4.82 m，煤层可采厚度1.51 m～11.43 m，平均可采厚度5.06 m，煤层顶板为粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥岩，煤层结构简单，含夹矸0-1 层，夹矸岩性为粉砂岩、泥岩、炭质泥岩。B3-2 煤层上部CDN 曲线有一倒尖齿，与B3-1 煤层层间距相对比较稳定，一般在5.3 m～8.5 m之间，B3-2、B3-1 煤层标志层如图3 所示。

图3 B3-2、B3-1 煤标志层曲线特征

5 结语

鄯善县七克台二井田25 个钻孔均严格中华人民共和国地质矿产行业标准进行了地球物理测井，该勘探区地层的物性差异明显，曲线的定性、定厚解释可靠。物探测井工作很好地解决了该矿区个别钻孔可采煤层打丢、打薄的问题，通过测井曲线对比，确定煤层层位，确定钻孔是否可以终孔，对个别深孔中途多次测斜及时协助钻机矫正孔斜，减少一些可避免的施工事故，详细查明了煤层在井田内的展布形态、各可采煤层厚度变化，为勘查区煤层的对比及资源量估算提供了较充分依据。