煤田测井中的煤层判断及定厚方法.pdf

2 0 0 7正 新疆有色金属 4 9 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鸟鲁木齐 8 3 0 0 0 9 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 L ～ 1 日 lJ 吾 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 2 9个煤层组 ， 全区可采煤层有 1 51 6 、 1 8 、 1 9 、 2 4 、 2 5 ， 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 ． 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 P T a n d T a n d T T h e n c o a l 4 煤层解释原则 T o 式中 p 为电阻率； 为天然放射性； 为人 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。 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 。 维普资讯 5 0 段喜国黄伟 煤田测井中的煤层判断及定厚方法 增刊 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～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 。 l _ ．j 黉 器母 S l 曹 ≤ 一墓≤ f 。． ⋯．I■■■‘； 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 撑 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 撑 煤层在 2 1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 孑 L 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， 该方法注重标志层吐 “ 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 5 2页 维普资讯 5 2 薛峰 基于 G I S的成矿预测系统 增刊 固井水泥浆密度 1 ． 7 0 ， 套管使用管箍丝扣连接。套 管头是自制塑料单向注浆阀， 下完套管后 ， 下 蚴钻杆 对接正反接头泵注水泥浆。该注浆阀设计结构简单， 已 在几个钻孔中正常使用， 而且候凝完成容易处理。 2 ． 2二 开 二开钻井使用 d P 8 9 mm绳索取芯钻进 ， 钻头直径 d P 9 6 m m， 扩大器直径 d P 9 6 ． 5 I n l Y l ， 可取岩心理论直径 中6 4 mm 。 地层中泥岩含量多 ， 造浆严重 ， 进尺效率低 。地 层倾向小， 属不易斜地层， 钻进参数选择较宽， 钻压 0 ． 81 ． 5 t ， 转速受设 备改造限制只能用 3 7 7 r ／ m i n ， 泵量 1 5 0 L ／ mi n 。 2 ． 3 泥 浆工作 绳钻对泥浆工作有较高 的要求 ， 泥浆应低 比重 、 低失水量 ， 泥皮薄。我们试用了两种稀释失水剂 ， 一 种是新疆某地产的腐植酸钾 ， 一种是河南某地产的腐 植酸钾 S H e一1 。两 者对泥浆 的稀释作用相 同， 循 环泥浆比重都不超过 1 ． 0 4 ， 但地产品降失水作用差， 泥皮厚 ， 钻杆内迅速结泥皮 ， 内管接不上来 ， 而 S He 一 1 性能较好。 循环系统的配备使该井有了很大的改变， 我们认 为这种改变对安全施 工是非常重要 的， 循 环槽不仅 长 ， 而且宽达半米 ， 沉淀池 2 m多长 ， 1 m多宽 ， 泥浆 池容量 8 m ， 泥浆出了钻塔就象进入了缓冲池， 低粘 度 、 低 比重的泥浆流动很慢， 岩粉的沉淀效果极佳 ， 配 备的除砂器没有了使用价值， 至终孔泥浆池内的比重 始终小于 1 ． 04 。 泥浆配比 S He 一1 8 k g 、 P H P 5 0 g ， 由于地层造浆 严重 ， 1 0 0 m后使用无固相泥浆钻进。 2 ． 4 钻头使用情况 一 开 使用 1 5 2 m牙轮钻头 ； 二开 使用金刚石孕 镶钻头 ， 平底型和环齿 型各两只。由于地层较软 ， 磨 损量均不大 ， 还可正 常使 用。在该 区地层 1个金刚 石钻头 的寿命 无锡钻探工具厂产 应接近 1 0 0 m。 上接 5 0页 下面介绍具体的定厚方法 方法 1 ． 曲线异常较好 ， 界面清楚时， 取视电阻率 异常与人工放射性曲线异常的解释深度的算术平均 值做煤层的确定深度。 方法 2 ． 当曲线 有异常 ， 但界 面不 清， 特别是顶、 底板为高阻层时 ， 视 电阻率 曲线就没有 明显 的界面， 遇有这种情况需要加参数 如声波 。 2 ． 5 煤层 采取 使用无锡厂绳钻钻具 ， 采取率能满足设计要求。 由于该孔 目标煤层煤芯都是柱状 ， 卸下钻头就能快速 倒 出， 比半合牙嵌管取芯快 ， 所以用实管取煤芯。 煤层钻进钻压 8 k N， 转速 2 6 13 7 7 r ／ m i n ， 泵量 8 01 5 0 r ／ mi n ， 煤层采取率 8 3 ． 7 2 ％。 2 ． 6 工程质 量 该井终 孔井 深 4 7 5 ． 9 3 m， 孔 斜 0 。 ， 钻 月 效 率 4 2 0 ， 取岩芯进尺 3 9 4 ． 9 m， 岩心采取率 7 8 ％。 3 结论及建议 A D一 0 1 井的煤层气试井工程由中煤一局完成 ， 结果显示煤层气含量小 ， 煤层渗透率较差。该孔揭露 的煤层顶板是胶结极差的粉砂 岩， 因盖层条件差 ， 不 利于煤层气的存储 ， 但单一井的施工不能对整个区块 下定义 ， 该区南部钻探孔简易瓦斯采取显示 ， 气含量 较好 ， 且盖层为泥岩 ， 利于气 的存储 ， 所以应对南部继 续勘探 ， 对整个区块的煤层气情况进行综合评价。 加强基础资料研究， 分析 目的煤层、 标志层在煤 层气井网布控范围的变化规律 ， 最终达到对现场施工 的指导作用 。根据该井获得的煤层参数 ， 合理设计射 井、 压裂、 排采各项环节 ， 尽可 能使 单井产 能达到最 大； 鉴于该井实际获得 的6 日的煤层参数 ， 今后在部 署生产井时 ， 有必要考 虑 6 荐 目的煤层的钻井工艺和 开采工艺， 以便获得更大 的经济效益。本井在 日的层 外的砂岩储层中未见气测异常显示 。根据不 同地 区 不同的地表地质情况 ， 制定详细施工措施 ， 提 高钻井 施工工艺， 达到缩短建井 周期 的效果 。增加 科技投 入， 加强对现场录井工作的指导 ， 以减少生产 中的盲 目性 ， 另外为取全、 取准各项资料 ， 特别是煤芯及其顶 底板提供保障， 建议在钻探工艺方面改进岩煤芯采样 器。另外这种大规模式 ， 对资料 的收集及现场管理是 否有利值得探讨 ， 建议今后可采取其它模式。 收 稿 2 o 0 70 4一l 2 方法3 ． 界面不清时， 可以对参数曲线进行微分 处理， 得出两个方向相反的尖峰， 靠近 目的层的尖峰 为解释点。 参 考 文 献 [ 1 ]王 惠 濂、 综 合 地 球 物理 测 井． 北 京 地 质 出版 社 ， 1 9 8 7． [ 2 ]中华人 民共和国地质矿产部． 煤 田地球测井规 范， D z ／ r 0 0 8 29 3 f z ] ． 1 9 9 4 。 收稿 2 0 0 70 42 4 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