煤田测井技术的发展现状与展望

煤田测井技术的发展现状与展望

【摘要】测井是煤炭勘查的重要手段。在科技快速发展的今天，如何更好地利用测井成果为地质服务是一直探寻的课题。本文综述了煤田测井技术的发展，展示了当前测井技术的现状和面临的问题，对煤田测井今后的发展方向进行了展望。

【关键词】煤田数字测井；参数方法；技术装备；数据处理系统

测井工程学是一门边缘学科。它是将自然科学的基本理论应用于测量方法，并在石油、煤炭、冶金等勘查钻孔测量及矿井、水文地质、工程地质、环境评价中加以实际利用，以此获得大量地层及地理信息。测井技术的发展依赖于数学、物理等基础学科的发展以及电子、计算机、仿生学和新型材料的发现应用等现代科技的不断进步。自1954年新中国煤田测井事业的奠基者杜连城等人在北京市门头沟区创建了我国第一个电测试验站，开启我国煤田地球物理测井历史以来，经过几代人的辛勤探索，仪器装备和数据处理技术不断发展创新，测井队伍不断发展壮大。如今，煤田地球物理测井已经成为煤田地质勘查重要的技术手段，为我国的国民经济发展做出了卓越贡献。

1 煤田测井技术的发展历程

60年来，我国煤田测井技术得到了长足发展。由最初单一的电性测井发展为电、核、声、热、光、磁等多参数综合测井，技术领域涵盖煤田地质勘查的方方面面。所有参数方法的综合应用，提高了测井的地质效果和解释精度，拓宽了学术及技术应用领域，获取了丰富的地质工程信息。测井技术装备不断发展和创新，仪器由单道测量发展为双道和多道组合测量，由半自动到全自动模拟记录发展为数字采集、数字传输和记录，资料整理由人工解释和描绘曲线发展为计算机自动化处理、解释和成图。新技术的不断应用促使煤田地球物理测井的质量和效率不断提高，目前，我国的煤田测井技术水平发展到与国际接轨的高度。

上世纪80年代中期，国外数字测井技术的引进与应用是我国煤田测井技术的一次跨越式发展与重大变革。1986年，陕西渭南煤矿专用设备厂在引进吸收和改造美国MT.SOPRIS系列Ⅲ数字测井仪的基础上，生产了两套TYSC—1型煤田数字测井仪器系统，并在河南、山东两省的地质队投入了试用，效果很好。之后，又陆续推出国产TYSC—2型、TYSC—3Q型等数字测井仪器系统装备各物探单位。渭南煤矿专用设备厂对国外数字测井技术的引进和消化吸收并不断创新，大大加快了我国煤田测井技术的前进步伐，研制出的一系列煤田数字测井系统，在方法研究、软件开发和仪器刻度等方面引领我国煤田数字测井技术水平，为我国煤田地质勘探数字测井技术的发展树立了标准。

现在，我国已经逐步建成一套比较完整的煤田测井仪器制造系统和良好的测井数据处理软件研发环境。测井仪器正向着高效率、高计数通过率、高能量分辨率、高耐温、耐压、高抗震、小体积、价格适中等方向完善。渭南煤矿专用设备

厂、上海地学仪器研究所、重庆地质仪器厂、北京中地英捷物探仪器研究所、河北力时力拓地质仪器有限公司等厂家在吸收国际先进的电子仪器制造技术的基础上，生产的系列数字测井仪器系统，技术先进、性能优越、功能多、体积小、重量轻、方法组合系列化，深受广大测井用户青睐，产品畅销全国，并出口非洲、东南亚等世界许多国家，已在煤炭、地矿、石油、冶金、水电、建工、道路、核工业和军工系统广泛应用。

与测井仪器系统的发展相配套，我国煤田测井数据处理软件的功能也在不断增强，内容更加丰富，已完全甩掉国外英文界面的解释系统，使用自主研发的全视窗化Windows全中文界面处理软件。基于个人计算机技术和全视窗化操作界面的更新一代测井处理软件的投入使用，使测井数据库管理水平和数据处理速度有了极大提升。从数据库管理、原始数据预处理、岩性分析、煤质分析、地质剖面解释到成果图、表输出等等，轻松自如，方便快捷。当前各测井单位使用的如《CLGIS 》改进型和《LOGSYS》改进型、山西大同大学推出的《数字电测处理系统》、邯郸科航测控有限公司研发的《CLogPro V2.0》、北京中地英杰物探仪器研究所推出的《ZDWT固体矿产测井数据处理解释》等程序，都给测井资料的处理带来便利，极大地提高了工作效率，输出的CAD、MAPGIS图形规范标准，能够轻松实现与各地质类行业进行技术交流与资源共享，技术水平跨入国际先进行列。

2 煤田测井技术应用现状

随着测井方法和应用技术的不断发展，测井可解决的地质问题越来越多，由初期只能解释煤层发展到划分全钻孔岩性剖面、测定放射性矿层、含水层、地热水、流量、岩石强度、岩层产状、破碎带、裂隙带和溶洞位置，对岩层进行岩性分析、对煤层进行碳、灰、水百分含量分析并估算发热量；由单孔解释发展为利用多孔测井曲线对比，确定断层位置，划分含煤地层与上覆地层的界限，研究沉积环境和勘探区内煤层厚度变化趋势等，为地质部门提供丰富可靠的实用性资料。

近十几年来，随着我国对煤层气、“可燃冰层”的研究开发，采用新型数学模型估算煤储层含气量的测井解释软件已经研发成功，一些老专家为我国首次采用煤田测井方法解释天然气水合物储集层技术研究献计献策，并为之做了大量艰苦、细致的工作，取得了一些初步成果。测井成果的良好利用使得这种勘探方法已经成为进行煤田地质勘探必不可缺的手段。

测井技术的综合应用能力虽得到全面提升，但在实际生产中，钻孔环境对测井数据的影响一直困扰测井成果的准确性。被测量对象（地层）必须与标准对象（刻度装置）具有相同或相近的仪器响应特征、且符合线性叠加原理，这是进行数字测井信息应用分析的基础，是测井信息地质应用的技术前提条件。野外测井采集的数据只有通过精确标定才可进行相应的数理分析并提供精准的地层信息，否则误差将不可估量。当前，无论电性测井、声波测井、核测井还是成像技术的应用、地层产状分析等方法都不同程度存在受井下环境（诸如井径、井内泥浆、目的层厚度及倾角等）影响的弊端。实际的测井环境条件与标准刻度条件不一致

会不同程度导致解释偏差，给生产带来一定困难。加强测井资料处理中环境校正可在很大程度上减少或消除偏差，现阶段测井数据处理中采用多次测量平均法、比值法、累积辐射处理、重叠技术等可有效改善测井信息的应用效果，我国煤田测井领域还应加强这方面的基础研究。有关部门应进一步加强测井队伍的职业道德教育和技术管理，预防各自为战、重视经济效益忽视质量提高及造假的行为发生。面对当前快速发展的经济大潮，尤其需要加强煤田测井技术管理，统一执行国家颁发的《煤炭地球物理测井规范》，完善煤田测井刻度装置，建立完备的全国统一执行的设备刻度体制，以使各单位建立详细的技术档案，有关部门定期检查、长期监督，规范我国煤田测井市场、净化煤田测井队伍。

3 机遇与挑战

煤田测井技术的进步给当前煤田地质勘查提供了丰富的可用信息，同时，煤田测井工作也面临着诸多机遇和挑战。随着煤田地质勘查行业的转型和向新领域发展，亟待测井部门解决的地质问题越来越多，技术要求越来越高。为应对挑战，测井工作应进一步加强基础理论研究，开发应用新方法、新技术。

依据测井解释成果确定钻孔地质剖面，是煤田地质勘查行业转变发展方式的途径之一。针对当前数字测井技术的快速发展，我们提倡在地质、地球物理条件较好的作业区，在总结全区地层物性的基础上，设计施工无芯钻孔，依靠测井技术提供必需的地质资料，从而提高勘查效率，降低勘查成本。但这项系统工程的具体实施需要由地质、钻探、测井三方面紧密结合。当前，山东、辽宁、山西、青海的一些矿区和井田在这方面已经取得了成功经验。

面对科技的快速发展和勘探市场化的需求，在今后的煤田测井中，大力发展新型测井方法已势在必行。发展高端的测井方法、加快新技术的推广应用是适应新形势的要求，我们需要有诸如模拟测井向数字化测井跨越式迈进的大发展，尤其是核测井和超声成像测井等具有潜能的核心技术需要全面推广。

高分辨中子俘获伽玛能谱测井技术可在钻孔内直接探测地层中的多种元素及其含量，为定量分析煤层与岩层提供了新手段，从根本上克服传统测井方法依赖间接的物性反映值进行解释而引起多解性的弊端。

成像测井技术作为第四代测井技术于20世纪90年代初正式商业应用于油气田勘查，如今国内的煤田测井仪器制造商（如上海地学仪器研究所、重庆地质仪器厂、河北力时力拓等）已掌握适合煤田测井的孔内成像技术，并逐步研制出系列仪器应用于煤田测井生产中。成像测井能够在井下大量采集丰富的地层信息，将孔壁的各种状态真实地传输到地面电脑，并通过专用的图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围某一探测范围内的三维图像。我们可以预测，随着该项技术的进一步成熟，成像测井对未来煤田勘探与开发将起着十分重要的作用。

高分辨中子俘获伽玛能谱测井技术和孔内成像技术的逐步应用是我国煤田测井的主推方向和抓手。加快加速器放射源技术应用于核测井领域的步伐，进一步减小人员伤害，提高测井施工的安全系数也势在必行。煤田测井仪器还应进一