测井曲线在煌斑岩侵入煤层特征分析中的应用

1 引言
大同煤田石炭二叠系地层中赋存的4、2、3、5（3-5）、8号主采煤层或煤层的顶底板中具有大面积侵入的煌斑岩岩床。

在塔山井田不同煤层、不同地区侵入的煌斑岩岩床层数多，厚度变化大，82%的面积受到煌斑岩的侵入。

以往测井曲线的应用局限于煤层未受岩浆岩侵入的定深、定厚解释及沉积岩岩层的常规解释，对于类似塔山井田煌斑岩大面积侵入，鲜有从其物性特征在测井曲线上的反映进行破坏程度划分从而科学指导钻孔煤芯（样）采取等煤
质工作，地质人员一般仅凭肉眼人为采取煤芯（样）样或
加大采样密度，造成人力物力的巨大浪费。

笔者通过大量测井曲线物性数据的统计，对测井曲线在塔山井田煌斑岩侵入煤层的地球物理特征及规律进行了分析研究。

利用测井曲线划分煤层变质程度从而正确指导地质人员科学合理采样，对大同煤田类似塔山井田的其他井田岩浆岩侵入煤层的分析研究具有重要指导意义。

2 塔山井田地质及煌斑岩地球物理特征
2.1 塔山井田地质
同煤大唐塔山井田位于大同煤田中东部，面积170.9024 2km 。

井田赋存的地层由老至新有：上太古界集宁群、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、第四系，其中，石炭系上统太原组及二叠系下统山西组为主要含煤地层。

2.2 煌斑岩地球物理特征
煌斑岩具有中—高阻、高密度、中—较低伽玛强度的特征。

其物性值及在各种测井曲线上的反映特征见表1。

据以上特征，可利用测井曲线有效地划分煌斑岩深度厚度，从而圈定煌斑岩的分布及侵入范围。

3 测井曲线在煌斑岩侵入煤层的应用研究
3.1 煌斑岩侵入对煤层破坏程度的划分
由于煌斑岩的侵入，致使煤层的物理性质及化学结构均发生很大变化。

这些变化反映在各种测井曲线上最为明显。

笔者根据煤质变化和曲线形态的差异将煤层的变质程度划分为简单（轻变质煤）、中等（变质煤）、复杂（天然焦）3种类型。

3.2 煌斑岩对煤层物性的影响
视电阻率(DZW)曲线上，随着煌斑岩距煤层由远而近，使煤分子结构趋向有规则的排列，形成电子导电性物质，视电阻率逐渐下降。

距煌斑岩远的煤层，不受其影响，仍保持着原有高阻物性的特征（以下简称“正常煤”）。

稍近的出现幅值低于正常煤的过渡带，且呈斜坡状反映，物性特征明显。

这一过渡带在挥发分、氢含量、炭氢比等煤
测井曲线在煌斑岩侵入煤层特征分析中的应用
郄润来
（山西省煤炭地质115勘查院，山西 大同 037003）
摘要：依据塔山井田364个钻孔的测井资料,统计出井田内煌斑岩的物理参数值及测井曲线相应特征。

从测井曲线幅度和形态入手,通过分析煌斑岩侵入煤层后的视电阻率、自然电位、自然伽玛、密度测井曲线的形态与幅值,运用煤质学、数理统计等方法对测井曲线在塔山井田煌斑岩侵入煤层破坏程度的划分、煤层物性的影响。

研究表明，煌斑岩具有中—高阻、高密度、中—较低伽玛强度的物性特征，利用测井曲线可有效地划分煌斑岩深度厚度，圈定煌斑岩的分布及垂向侵入范围，可划分煤层变质程度。

关键词：煌斑岩；变质煤；正常煤；HGG（人工伽玛）；HG（伽玛）；DLW（视电阻率）中图分类号：P627 文 献标识码：A 文章编号：1672-7487（2019）01-51-2
作者简介：郄润来（1963—），男，山西原平人，高级工程师，本科，毕业于山西矿业学院，研究方向：煤田地质。

（邮箱）1521589113@
051
曲线名称 DLW（Ω-M） HGG(r/mc) SV(μS/M) HG（r） DZW(mv) 变化值 75-720 13-24 175-256 12-24 一般值 122-276 15-18 188-217 17-19 -40-0 曲线反映特征 高阻反映界面陡直具对称性
低值接近基线
低值接近基线反映更为明显
通常具有较低幅值反映
平缓无明显反映
备注
视电阻率以w9号孔最高，个别层高达720
表1 塔山井田煌斑岩物性及其特征表
Huabei Natural Resources
论文
华北自然资源
052
地质勘探
DI ZHI KAN TAN
质指标上均有别于正常煤，称为“轻变质煤”。

更近的幅值下降接近零值，变成变质煤或天然焦。

轻变质煤视电阻率值一般为70-180Ω-M，个别可高达200Ω-M，与正常煤为渐变关系，分界面不太明显。

自然电位（DZW）曲线上，对煤层变质反映十分突出。

轻变质煤因煤的化学结构开始发生变化，电化学活动性也随之增加，于是开始出现极性与正常煤相反、界面渐变的异常，如图1所示。

当煤层变为变质煤或天然焦时，不仅极性与正常煤相反，而且异常幅值突增，界面陡直。

随着煤层变质程度的加深，引起煤层密度的逐渐增大，从伽玛伽玛(HGG)及声速(SV)曲线上可明显看到幅值的逐渐降低。

因此，可按幅值降低程度区分正常煤、变质煤、天然焦。

轻变质煤在伽玛伽玛及声速曲线上，其密度接近正常煤，幅值反映与正常煤相近，不易区分，可参照视电阻率及自然电位作出解释。

伽玛(HG)曲线上，煤层由于受煌斑岩的影响，灰分含量增高，伽玛值较正常煤有所增高，尤其是灰分含量较高的正常煤，变质后伽玛值增高更为明显。

天然焦灰分含量往往高达50%以上，在伽玛曲线上幅值通常要比变质煤高。

3.3 煤层破坏程度划分依据及类型
上文论述了正常煤与轻变质煤在测井曲线上的区分，以下阐述如何进一步具体区分变质煤与天然焦的方法。

相对幅值百分比法：在伽玛伽玛、声速曲线上，分别选灰分含量较低、层厚而稳定的正常煤幅值为100%，分别除以变质煤、天然焦幅值，得到幅值百分比，高者为变质煤。

伽玛伽玛—声速交汇法：以声速曲线数值为横坐标，伽玛伽玛值为纵坐标作交汇图（见图2）。

从图中可以看出，随着煤层变质程度的增高，声速与伽玛伽玛值同时减小，可明显地区分正常煤、变质煤、天然焦。

伽玛—伽玛伽玛交汇法：分别以伽玛—伽玛数值为纵横坐标作交汇图（见图3）。

从图中可以看出，随着煤层变质程度的加深，伽玛伽玛值明显减小，伽玛值也相对增高，从而可分出正常煤、变质煤、天然焦。

从物性及煤质化验资料来看，正常煤与变质煤之间有一
过渡区，称为“轻变质煤”。

正常煤与轻变质煤主要依据视电阻率和自然电位曲线区分开来，变质煤和天然焦则依靠声速、伽玛伽玛、伽玛曲线综合作出解释。

4 结语
煌斑岩具有中—高阻、高密度、中—较低伽玛强度的物性特征，在大量统计测井曲线物性数据的基础上，经统计分析可有效地划分煌斑岩深度厚度，从而圈定煌斑岩的分布及垂向侵入范围；利用测井曲线可把煤层变质程度划分为轻变质煤、变质煤、天然焦3个阶段，从而正确指导地质技术人员科学采样。

参考文献：
[1] 毕万年,等.山西省大同煤田魏家沟井田（石炭—二叠系） 精查地质报告[R].山西煤田地质勘探115队,1991.[2] 张玉三,等.大同晚古生代含煤岩系的沉积环境[J].山西 矿业学院学报,1990,8(4):39.[3] 郄润来,等.大同煤田塔山井田（石炭—二叠系）一、二 盘区生产补充勘探地质报告[R].山西省煤炭地质115勘 查院,2008.10. [4] 赵省民.山西大同晚古生代含煤地层的沉积特征及其层 序地层意义[J].地质评论,1997,43(1):85-90.图1 正常煤、变质煤及天然焦在各种测井曲线上的反映天然焦煌斑岩
变质煤正常煤炭质泥岩正常煤
正常煤
图2 煤层伽玛伽玛—声速交汇图
图3 煤层伽玛—伽玛伽玛交汇图
正常煤
变质煤
天然焦
天然焦
正常煤
变质煤。