地球物理测井在岩盐勘探及施工中的应用.pdf

第4 2卷 V0 I 4 2 中国井矿盐 C HI NA W EL L AND R0C K S AL T 地球物理测井在岩盐勘探及施工中的应用 李大林， 鲁辉 ( 常州市基础工程公 司， 江苏常州2 1 3 0 1 7 ) 摘要 ： 井矿岩地层是 以盐岩、 石 膏、 硬石 膏、 芒硝为主 ， 同时含 有碳 酸盐岩、 砂岩 和泥岩等岩性的地层 其 中碳 酸盐岩和泥岩 可成 为盐岩层较好 的盖 层和隔层 ， 这 些盐岩 地层 地球 物性特征 较好 ， 盐层 与围岩物性差异大 ， 盐层的 主要 有效参数 曲线特征 明显 。应 用地球物理测 井方法 ， 能有效的解决钻孔盐层 、 岩层的定性 、 定量 问题 以及通过对 井 内盐岩层 的解释 来解 决施 工3 - - 艺问题。 关键词 ： 地球 物理测井 ； 岩盐 ； 定向对接 井； 物性特征 ； 盐岩层解释 ； 固井质量 中图分类号 ： TS 3 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 1 0 3 3 5 ( 2 0 1 1 ) 0 6 0 0 1 7 0 3 Ap p lic a t io n o f Ge o p h is ic a l W e ll Lo g g in g in Ex p lo r a t i o n a n d Co n s t r u c t io n o f Ro c k S a lt De p o s it L i Da l i n L u Hu i ( C h a n g z h o u F u n d a t io n E n g i n e e r i n g C o ， L t d C h a n g z h o u J ia n g s u 2 1 3 0 1 7 ) Ab s t r a c t ：T h e s t r a t a o f r o c k s a lt a r e ma in ly c o mp o s e d o f h a lit e ，g y p s u m， a n h y d ri t e ，g la u b e r s al t ，a n d c o n c u r r e n t ly c a r b o n a t it e ， s a n d s t o n e a n d mu d s t o n e a n d o t h e r l it h o s t r a t i g r a p h i c s t r a t a Amo n g t h e m， c a r b o n a t it e a n d mu d s t o n e c a n b e a g o o d c a p r o c k a n d in t e r la y e r f o r t h e r o c k s a lt la y e r T h e s e s a lt s t r a t a a r e o f g o o d g e o p h y s ic a l c h a r a c t e r is t ic s ， a n d t h e s a lt la y e r h a s a la r g e d iff e r e n c e w it h wa ll r o c k i n p h y s ic a l c h a r a c t e ri s t i c s T h e ma i n e f f e c t i v e p a r a me t r ic c u r v e o f t h e s a l t l a y e r is o b v io u s T h e g e o p h y s i c a l l o g g in g me t h o d c a n e f f e c t iv e ly s o l v e t h e p r o b l e m o f d ri ll in g i n s a l t la y e r a n d q u a li t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e p r o b l e ms o f t h e s t r a t a I n a d d i t i o n ， t h e t e c h n o l o gy p r o b le m in c o n s t r u c t io n c a n b e s o lv e d t h r o u g h t h e e x p la n a t io n o f t h e r o c k s a lt la y e r in t h e we lls Ke y wo r d s ： g e o p h y s ic a l w e ll lo g g i n g， r o c k s a lt ， d i r e c t i o n a l b u t t e d w e ll， p h y s i c al c h a r a c t e ri s t ic s ， t h e e x p la n a t io n o f r o c k s al t la y e r ， c e me n t in g q u a lit y 1 前言 地球 物 理测 井是 通 过研 究 钻孔 内地 球 物理 场 的 变化 来研 究 钻孔 周 围介 质分 布 特征 ，从 而 解决 各种 地质 、 工 程 和有关 科 学 问题 的 一套 地球 物理 方法 。 在 岩盐 勘 探 中 ， 利 用 盐 、 岩 层 的地 质一 地 球 物 理 特 性 的 差异及 曲线特 征来 解 决地 质 、 施 工工 艺 等 问题 ， 对提 高对 盐岩 接井 的对 接 成 功率 、 提 高施 工 质量 、 降低施 工 成本 、 加快 施工 进度 起着 很大 的作 用 。 2地 球 物理测 井 参数 、 仪 器设 备及 工作 方法 的选择 根 据 测井 的地 质 目的 和地 球 物 理测 井 规 程 、 规 范 及设 计 的具体 要求 ， 岩 盐测 井全 部 采用数 字测 井 ， 常规 测井 主要 参 数 曲线有 ：三侧 向电阻率 、 自然伽 玛 、 密度 和声 波时 差 等 工 程测 井有 井斜 、 井 径 、 井温 和 固井 声 幅 、 磁定 位等 。三侧 向 电阻率 电极 系 系数为 作者简介 ： 李大林 ( 1 9 6 2 一) ， 男， 江苏徐 州人 ， 助理 工程师 ， 主要从事地质技术与管理工作。 综 上 所 述 ， 瓜 尔 豆 胶 、 汉生 胶 、 褐 藻 酸 钠 复合 耐 盐 增 稠剂 是一 种 能耐 高盐 的复合 增稠 剂 体 系 ，具 有 较 高 的粘 度 ， 良好 的稳 定性 与 流变 性 ， 该 复合 耐 盐增 稠 剂体 系 可作 为增 稠 剂 ，广泛 应 用 于高 含盐 乳状 日 化 产 品 中。 参考文献 1 吉毅， 李宗石， 乔卫红 瓜尔胶的化学改性 J 日用化学 工 业 。2 O O5， 35( 2) ， 11 1 1 1 4 2 朱姝宾， 李龙伟， 王念祥， 陆启明 黄原胶与结冷胶复配在 面条加工中的应用研究 J 湖南农业科学， 2 0 1 0 ， ( 1 9 ) ： 92 9 4 3 石宝 忠 黄 原胶调研报 告 J 化工科 技市场 ， 2 00 3， l 1， ： 23 2 4 4 郭瑞， 丁恩勇 黄原胶的结构、 性能与应用 J 牙膏工 业 2 O 0 7 ， 第 2期， 3 6 3 9 5 王孝华 海藻酸钠的提取及应用 J 重庆工学院学报 ( 自然科学版) ， 2 0 0 7 ， 2 1 ( 5 ) ， 1 2 5 1 2 8 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 8 - 2 ) ( 编辑 林梅影 ) 兰 竺 ! _ 李大林等 ： 地球物理测井在岩盐勘探及施工中的应用 K= 0 1 5 5， 测量 密 度使 用 放射 源 为铯 源 ( C s 5 5 1 3 7 ) ， 源 强 7 0 Mc i， 放 射源 活 度 2 5 9 1 0 9贝 克 ， 源 距 ： 长 的为 3 5 c m， 短 的为 2 0 c m， 为消 除泥浆 和 泥饼 的影 响 ， 密度 三侧 向仪 器井 下探 管设 推 靠臂 使探 头 紧贴 井壁 的 同 时兼 作井 径测 量 。 3盐 岩及 其 围岩 的物性 参数 曲线特 征分 析 盐 岩是一 种 纯化 学成 因的岩 石 ，由于高 含盐 浓 度 的水 大量蒸 发 作用 面发 生 沉淀 ， 故 又称 为蒸 发 岩 。 盐 岩沉 积 的地质 条件 ，首先 应有 高 含盐 浓度 的水 存 在 ， 同时具有 炎热 干燥 的气 候条 件 。 在盐 岩形 成过 程 中 ， 有 急剧下 降 的沉 积环 境 ， 使 高含 盐浓 度 的水分 大 量蒸发 ， 含 盐水 溶液 的浓 度 不断 提高 ， 促 使盐 类 矿物 一 边 沉淀 ， 一边 下 降 ， 一边 被掩 埋下 来 。 另 外 ， 对 于 同 一 沉 积旋 回的膏盐 地层 ，盐岩 的沉 积 先后遵 循 矿 物 重力 分异 规律 ， 相 对 比重 大 的矿物 首先 沉积 下 来 ， 相 对 比重小 和矿 物再 沉积 ， 最 后沉 积 比重 最轻 的 矿物 。 因此 ， 膏 盐 地层 最 先 沉积 的是碳 酸盐 岩 、 石 膏 、 硬 石 膏 ， 其次 是岩 盐 ， 最后 沉积 钾镁 质盐 岩 。形 成盐 岩 的 地 理环 境多 为滨 海 、 泻 湖或 内陆 盐湖 环境 。 我 国成 盐 的地 质 时代 主要 是二 迭 纪 、 第 三 纪 ， 其 次 是 奥 陶纪 。 井 矿盐 地层 是 以盐岩 、 石 膏 、 硬石 膏 、 芒硝 为 主 同时 含 有碳 酸盐 岩 、 砂 岩 和泥 岩 等岩性 的地层 ， 其 中碳 酸 盐 岩 和泥 岩可成 为盐 岩层 较 好 的盖层 和 隔层 ，这 些 盐岩地 层地 球物 性 特征 较好 ，盐 层 与 围岩物 性 差异 大 ， 盐 层 的主要 有效 参数 曲线特 征 明显 ， 主要 有 效参 数 曲线形 态特 征如 图 1所 示 。 图 1 常规测井曲线 的应用 ( 1 ) 自然伽 玛测 井 曲线 ： 沉 积岩 中 自然伽 玛 来 源 I 1 8 N o v e m b e r 2 0 1 1 N o 6 于岩层 中的泥质 颗粒 吸 附 的天然 放射 性元 素铀 、 钍 、 钾 所 以泥 岩 的 自然 伽玛 曲线 反映 为高 幅值 。 盐 岩 的 自然伽 玛 曲线 幅值 明显低 于 泥岩 ， 最 多 为泥 岩 的 1 3 幅值 ， 纯石 盐 晶体几 乎 测不 到 自然伽 玛 ， 所 以石 盐 岩 层 的 自然 伽 玛 曲线 幅值 大 小 反 映其 泥 质 含 量 的 多 少 ， 盐岩工 业 品位越 高 其 自然伽 玛 幅值 越低 ， 从 几个 AP I到 4 0多 AP I不 等 。盐群 淡 化层 中的 Na C 1含 量 越 少 即淡化 程度 越 高其 自然 伽玛 曲线 幅值 越 高 ， 越 接 近纯 泥岩 的 自然 伽 玛 曲线 幅值 。 ( 2) 电阻率测 井 曲线 ： 沉 积岩 中的泥 质颗 粒 富含 吸附水 ，是 影响 岩层 电阻率 曲线 幅值 高低 的主要 因 素 。 所 以泥 岩 的侧 向电 阻率 曲线 幅值 总是 很低 的 ， 而 石 盐 晶体 的 电阻率极 高 ，所 以一般 盐岩 的 电阻率 曲 线 幅值都很 高 ， 但受 沉 积环 境不 同的影 响 ， 即盐 岩 品 位 的影 响 在 侧 向 电阻率 曲线 上各 盐层 曲线 幅值 有 所不 同 ，但远 大 于其 围岩 泥岩 的侧 向电阻 率 曲线 的 幅 值 。2 5 m底 部 梯 度 电 阻率 则 是 盐 岩 层 底 界 面极 高 ， 顶界 面较低 。 ( 3 ) 补偿 密度测井 曲线 ： 盐 岩层在井 下是 固体 的 ， 固体 盐 的密 度 测 井值 在 1 9 8 4 2 1 6 5 g c m 范 围 内 ， 其 值基本上就是盐 岩的骨架值 ，随盐岩 中泥质杂 质的增 加 ， 其密度 也不 断增 加 ， 石 膏 密度 值 为 2 3 2 g c m ； 硬 石 膏密度值 2 9 6 g c m ；芒硝 密度值为 2 3 5 2 8 6 g c m ； 碳 酸岩 密度 值 为 2 7 lg c m ； 纯 泥岩 的密度 变化 大 ， 一 般 在 2 5 2 9 g c m ， 所 以 在 补偿 密度 曲线 上 石 盐 岩 幅值 明显低 于 其 围岩 。 ( 4 ) 声 波 测 井 曲 线 ： 胶 结 物 性 质 和含 量 对 时 差 有影 响 ， 钙 质胶 结 比泥质 胶结 的声 波 时差低 ， 时 差 随 着钙 质增 加而 下降 ， 孔 隙度 、 气体 储 量增 加会 使 时差 增 大 ， 泥 岩一 般 显示 高 值 ， 砾 岩 一般 时差 较 低 ， 页岩 介于 泥岩 和致 密砂 岩之 间 ，膏 岩 中渗透 性砂 岩 时差 最 高 ， 泥 岩 中含 钙 、 含 膏 与致 密砂 岩 相 当 ， 无 水 膏岩 时差 最低 ， 盐 岩 由于扩 径 ， 时差 很 大或 出现 周波 跳跃 现 象 。 4测 井 成 果 的 应 用 4 1 解 释盐 层 ， 划 分地 层 剖 面 ， 确定 其地 质 时代 、 盐 层 埋 藏深度 、 厚度 在岩盐 钻探 施 工 中 ，使 用 的组合 钻具 取 芯相 对 困难 ， 钻探 取芯 费用 较高 ， 根 据盐 矿 层相 对于 其 围岩 泥岩显 示高 电阻率 ， 低 密 度 ， 极低 的 自然伽 玛 的组 合 特征 ，用测 井技 术 可 以有效 的划 分地 层 剖面 并结 合 钻探 机械 录井 划分 地质 时代 。确 定 各盐 层 的深度 和 厚度 。 如 图 2所示 为江 苏某 盐矿 的实 际应用 效 果 图。 4 2用 自然 伽玛 曲线估 算盐 岩层 的品位 纯盐 岩层 和 纯泥 岩层 都有 相应 的 自然值 ，根据 测井 实测 的 自然伽 玛值 ，可用 如下 公式 来对 盐 岩层 的 品位进 行估 算 ： ( 下转 第 2 9页 ) 潘 光兴 ： 一 平浪 盐矿 两采 区分 区矿 柱溶 通分析 4结束 语 由于 矿 体存 在 高 品位 带 、 分 区矿 柱 两侧 的 1 5 #、 1 6 #硐 室 长 期 为 灌 水 点 和 分 区 矿 柱 存 在 裂 隙 致 使 三 、 四采 区 9 0米 分 区矿 柱被 溶通 。 溶通 后 采取 了两 区联合 回采 ， 保 证 了 卤水 生产 的 连续 性 ， 同 时提 高 了 中段 的产 卤能力 、 卤水 浓度 ( 含 盐 量提 高 ) 和 回采 率 ， 延 长其 服务 年 限 。 在一 定程 度 上 ， 也 验证 了两 区 回采 和 长硐 室 回采 的可行 性 。 参考文献 1 潘光兴 硐室水溶中的抽灌水方式 J 中国井矿盐 20 0 6 4 2 赵彦华硐室水溶流径控制方式 J 中国井矿盐 20 0 6 6 3 王清明 盐类矿床水溶开采 H 北京： 化学工业出版社， 2 0O 3 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 8 -1 8) ( 编辑 孔志远 ) ( 上 接 第 1 8页 ) R GRGR GR 一G R m i 式 中 GR广用 自然伽玛 求 得盐 岩层 品位 ； GR 自然 伽 玛测井 值 ： GR 。 一 纯盐 岩层 自然 伽 玛测井 值 ； GR f 一纯 泥岩 层 自然伽 玛 测井值 。 当盐 岩 层含 盐 的 品位 ( 纯度 ) 很 高时 ， GR= GR ， 上 式结 果 为 1 ， 盐 岩 层 的 品位 ( 含 盐 纯 度 ) 为 1 0 0 ； 当盐 岩 层 含 有 杂质 时 ， GR GR,，上 式 结果 小 于 1 ； 其 值越 小 ， 盐 岩层 品位 越低 。 4 3施 工 工 艺 上 的 应 用 4 3 1 定 技术 套管 和 中心管 下 入深 度 在 单 井或 定 向对 接井 中 ，一 般 采用 技术 套 管下 入 主 采盐 层或 对接 盐 层 的顶 板 ，中心管 下 入 主采盐 层 或对 接 盐层 的底 部 ， 通 过测 井对 盐 层 的解 释 ， 并综 合 分 析后 ， 能精 确 确定 套 管 的下 入深 度 ， 确保 主采盐 层 或对 接 盐层 的底 部 能建 立溶 腔 ，提 高 采 卤生 产量 或 对接 井 对接 准确 度 ， 达到 充分 利用 资 源 。 4 3 2通 过井径 测 量可 计算 固井 水 泥量 盐 岩钻 探施 工 中 ， 含 盐地 层 由于 盐溶 解作 用 ， 井 径 往往 大 于钻 头直 径 ，利 用井 径 曲线 ，可 以判 断岩 性 。同时利 用 井径 曲线 来计 算 固井 所用 的水 泥量 ， 以 保 证 固井所 需 的水 泥 量而 减少 固井施 工 中不 必 要 的