煤田测井中的煤层判断及定厚方法

煤田测井中的煤层判断及定厚方法

段喜国　黄　伟

(新疆煤田地质局一六一煤田地质勘探　乌鲁木齐830009)

摘　要　在煤田测井中,选用有效参数,利用煤层与围岩的物性差异,用三种必测参数可对煤层进行判定,利用参数曲线形态特征、标志层及对比方法可对煤层进行定位,利用视电阻率、人工放射性参数曲线特征可确定煤层的深度、厚度及结构。

关键词　参数　煤层　定性　定厚　标志层　判定方法

1　前　言

煤田地球物理测井是煤田勘探中重要的技术手段之一,只要根据本地的煤层地球物理特性,选用有效的测井方法,效果是比较好的。如果是在详查阶段,物性差异明显,对普查阶段物性作过细致总结,钻探可采取无芯钻进,通过测井方法判断煤层位置,确定煤层的深度、厚度及结构。近年来在工作中发现一些技术人员对如何判断煤层概念不清,解释不合理,测井解释结果有拟合钻探结果的现象,甚至在钻探没有岩芯时解释遗漏煤层,从而丢失部分煤层,煤田测井技术未能得到充分发挥。本文试图通过对过去工作的总结,对如何判断煤层提供一些参考经验。

2　产地煤层简介(以哈密大南湖为例)哈密大南湖主要含煤地层为中侏罗统西山窑组,根据岩性,含煤性特征分上、中、下3个岩性段,共可分为29个煤层组,全区可采煤层有15～16#、18#、19 #、24#、25#,计5个煤层组,煤层顶地板为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩。

3　地球物性特征简介

煤层与其顶、底板相比较,有较高的电阻率,低自然放射性,高人工放射性(低密度),高声波时差异常特征,物性差异明显,曲线形态各异。

4　煤层解释原则

4.1　多参数原则

即对煤层解释时,一般至少应取得视电阻率、自然放射性、人工放射性3种参数。这3种参数为规范确定的必测参数。4.2　综合研究原则

由于单参数的多解性,单一的或任意两种参数在一起都有可能出现错误的判定,因为它们的似煤特征可能为煤层引起,也可能由其它岩性引起,如硅质胶结的砂岩、粗砂岩等等,具有较高的电阻率,低自然放射性特征;井径扩大的井段具有低放射性,低密度特征,因此不能用单一参数或两种参数进行判定。

4.3　以测井参数曲线特征为主,参考钻孔地质编录的原则,尤其是在测井煤层解释结果(包括定性定厚及结构)与地质编录出现问题时,有必要对取芯段的岩、煤芯进行实地鉴定(包括定性定厚及结构)。

5　煤层的判定方法

钻探采取率符合要求,岩芯完整,结合参数曲线,对煤层的判定较简单,当钻探采取率差,甚至完全无芯时,判断煤层就变得较复杂,需要做细致的研究,根据笔者多年的经验,对煤层的判定总结出以下4种方法。

5.1　逻辑判断法

该方法是煤田解释中最基本的方法,最为常用,使用于单孔独立解释。运用逻辑判断法,如果电阻率高值为真(T),则低值为假(F);天然放射性低值为真(T),则高值为假(F);人工放射性高值为真(T),则低值为假(F)。逻辑表达式为:

I F(ρ=T)and(γ=T)and(γ-γ=T)=Then coal =T。

式中:ρ为电阻率;γ为天然放射性;γ-γ为人工放射性。

之外的任何一种逻辑关系判定结果都为非煤,逻辑判断结束。煤层逻辑判断见图1。

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2007年 新　疆　有　色　金　属

图1　煤层逻辑判断图

5.2　曲线形态特征判定法

井田部分煤层一至多个参数,其曲线形态特征有规律可循,有单一的,也有组合的,利用形态的特征,在逻辑判断的基础上,可以判定煤层属于哪一层煤,例如哈密大南湖煤田3#煤层的形态特征(图2)

。

图2　3#煤层形态特征

以天然伽玛曲线具有明显的特征,曲线有3个尖峰,似手指故命名为佛手,此特征在全区几十层煤中形态独一无二,是认定3#煤的可靠特征,此特征对地质研究上部煤层提供了一个重要依据,对指导下一步工作有较大帮助。5.3　标志层特征判定法

标志层就是一个井田(或一定范围内)一种参数或几种参数,在不同的钻井中的对应位置其参数曲线形态特征具有相似性,它与地质标志层有可能完全一致,也有可能不在同一个位置,但共同的特点是标志明显,广泛分布,比较稳定。标志层可能是煤层本身,也可能是煤层的直接顶、底板或距煤层一定距离的其他岩层。标志层的确定,需要做大量的对比,校正参数,统一横向比例尺。在一个井田标志层有可能有多层,运用于确定煤组、地质界线等等。利用标志层确定煤层判定需要以下条件:

(1)某一段经逻辑判断为“真”,即该井段为煤。

(2)标志层距离煤层较近,距离变化不大,且标

志层厚度稳定。

(3)标志层至少有一种参数曲线形态具有相似性,哈密大南湖天然放射性在同一煤上的反映有很好

的相似性,见图3。3#煤层在21线由北向南的对比,其变化是可追朔的

。

图3　3#煤层形态变化

5.4　对比判定法

对比判定适用于勘探的中、末期,对单孔确定的煤层及层位、岩层做合乎全区规律的修正、补充。该方法主要用于修正煤层层位偏差、煤层遗漏。该方法必须建立在煤层逻辑判定之后,在基础资料比较详实的基础上利用标志层参数曲线形态、层间距、厚度、地质标志层等作综合分析,该方法注重标志层曲线形态特征,经过综合对比、分析,找出井田内各钻孔物性特征相似性的层位,总结出一般规律,在具有规律性的基础资料上进行判断,从而确定煤层的位置。

6　定厚经验

上述的判定方法,仅对煤层做出定性解释,对煤层顶、底板的深度及结构,需要采用一定的方法来确

定。从地球物性特征出发,任何一种参数,只要有具备符合要求的异常都可用来确定煤层的顶、底板深度。一般情况下,使用3种方法,选其两种参数算出平均值定厚、定深,就能满足规范要求。常用的3种方法有视电阻率、天然伽玛、人工放射性(选用反映

较好的两种方法)。

(下转52页)05段喜国　黄　伟:煤田测井中的煤层判断及定厚方法增刊