物探在水勘中的应用.doc

地球物理测井在煤矿床水文地质勘查中的应用赵建鹏（中国煤炭地质总局第四水文地质队 赵建鹏）摘要：目前在进行煤田水文地质勘查项目中，地球物理测井是最基本的勘探手段，在如今已经广泛应用到水文勘查项目中。通过测井提供准确可靠的岩、煤层以及煤层夹矸的埋深、厚度和结构;取得钻孔的井斜、井温、井径等工程资料;验证岩芯地质编录以弥补钻探的不足;提供岩、煤层的物性参数,进行比较准确的岩、煤层对比,并提供含水层深度与厚度解释资料,为煤炭资源普查提供可靠资料。关键词：地球物理测井、煤矿水文地质勘探、应用Geophysical well logging in coal bed application in hydrogeological investigationZhao JianpengAbstract: at present in coalfield geological exploration project, geophysical well logging is one of the most basic exploration methods, now has been widely applied to hydrological survey project. By logging to provide accurate and reliable rock, coal and gangue in coal seam buried depth, thickness and structure; obtain borehole deviation, temperature, diameter of well engineering data; validation of core drilling geological logging to compensate for inadequate; provide rock, coal seam physical parameters, were compared with accurate rock, coal seam comparison, and provide aquifer depth and thickness interpretation data, provides the reliable data for the coal resources survey.Key words: geophysical well logging, coal mine hydrogeological exploration, application内蒙古地区煤炭资源丰富，但是煤层埋深大，一般在600m以下，顶板含水层厚，其直接含水层为侏罗系直罗组砂岩含水层，间接含水层为白垩系志丹群含水层。根据抽水资料该两层含水层富水性均为中等，对煤矿开采安全威胁很大。内蒙地区煤矿一般都需要解决顶板涌水的问题，才能保证安全开采。本文着重论地球物理测井在内蒙古煤矿床水文地质勘探的应用。首先划分钻孔剖面，确定含水层深度厚度。其次半定量分析含水层矿化度。基于含水层、隔水层和砂层、粘土层之间的导电性、电化学活动性、天然放射性等方面的物性差异，工作中一般选用视电阻率、自然电位、天然放射性测井等方法，确定钻孔地层剖面，将含水层划分出来。1、仪器及软件选择使用测井仪为国产TYSCQB型轻便数字测井仪，该仪器性能优良，工作期间性能稳定，施工前按煤炭地球物理测井规范和煤田测井设备测试调校细则要求进行了刻度和调校。野外数据采集使用厂方提供的TYSC采集软件。 室内资料处理采用中国煤田地质总局物探公司开发的煤田地球物理测井资料处理系统CLGIS。2、工作方法根据本区的岩、物性特征，主要测井方法选择侧向电阻率法、自然电位法、自然伽玛法、伽玛伽玛法四种方法对全孔进行综合测井。井口部位受水位或套管影响，只能测伽玛伽玛和自然伽玛两种曲线。井斜仪采用点测，每下放50m测量一个点，每上提200m检查一个点。施测过程中由计算机屏幕监视各方法测井曲线，发现畸变或特殊异常即立刻重复检查。实测数据经处理程序分析解释后生成相应文件打印出图，全孔绘制1：200综合成果图，煤层绘制1：50综合成果图。根据需要，采用提交的数据盘配合处理软件可随时调整各种图件绘制的比例尺，以及进行其它参数的计算。3、资料解释3.1地球物理特征根据勘探区地球物理特征，测井综合成果图横向比例尺的选择一般为：电阻率lg(13).m、自然伽玛02PA/kg、伽玛-伽玛13g/cm3、自然电位-350mv。（1）含水层物性特征除第四系松散层外，其下伏砂岩含水层。测井电阻率曲线呈现相对高值反映；伽玛伽玛曲线表现为相对低值反映，自然伽玛曲线表现为低值反映；自然电位曲线有较明显的异常反映。（2）煤层及夹矸的特征1）煤层及夹矸的一般特征煤层具有高阻、低密度（高伽玛-伽玛）、低自然伽玛之特性；夹矸通常为较高阻、较高密度（较低伽玛-伽玛）、高自然伽玛特征。2）可采煤层特征可采煤层其物性特征为：伽玛-伽玛曲线呈特高异常；视电阻率曲线反映为高异常；自然伽玛曲线反映为较明显的低值异常；自然电位曲线异常反映不明显，一般为微弱的负异常反映。（3）勘探区主要地层岩性的物性特征1）砂岩：依其颗粒的粗细可分为粗、中、细、粉砂岩，电阻率值一般依次递减，随颗粒的由粗变细，胶结程度的降低（孔隙度的增大），其密度相应减小；随颗粒由粗变细和泥质含量的增高，放射性物质含量相应增高。2）泥岩：电阻率相对最低，且变化范围不大；密度较小，一般有埋藏愈深，孔隙度愈小，所含硅质及碳酸质物质愈多，电阻率和密度亦愈高（大）之规律。由于泥质颗粒较小，在沉积过程中吸附有较多的铀、钍化合物，因此具有较高的放射性强度。3.2岩层定厚原则根据不同岩层物性反映特征、参考以往(榆神府-东胜矿区)区域基准孔所获得的各参数曲线解释点取证及大量的测井实践确定分层定性解释原则，利用三种以上的测井参数对地层进行定性、定厚解释，提供测井地质剖面成果。（见表1） 定性解释使用测井方法一览表 表1解释比例测 井 方 法定性(1:200)短源距伽玛伽玛（GGS）长源距伽玛伽玛（GGL）三侧向电阻率（LL3）自然伽玛（GR）自然电位（SP）定厚(1:200)短源距伽玛伽玛（GGS）三侧向电阻率（LL3）自然伽玛（GR）3.3煤层定厚原则定厚解释原则如下表2。确定成果采用短源距伽玛伽玛与三侧向电阻率解释成果的平均值。所确定的成果与钻探资料相吻合。 测井方法曲线分层定厚原则一览表 表2仪器类型曲线名称定厚分层点夹 矸说明国产数字测井仪TYSC-QB长源距幅值2/51/2处顶部1/3h0.35m幅值3/54/5处h0.35m短源距幅值1/2处顶部1/3h（煤层厚度）自然伽玛幅值1/2处顶部1/4三侧向电阻率幅值拐点处顶部1/3处3.4解释方法含水层：含水层的定厚解释采用伽玛-伽玛（密度）、自然伽玛、电阻率、自然电位曲线，以密度、三侧向视电阻率、自然伽玛曲线为主。电阻率曲线采用拐点法，自然伽玛曲线以半幅值点定厚。采用成果一般以三侧向视电阻率曲线解释为准。以密度和自然伽玛曲线为辅，同时参考扩散曲线。煤层：根据岩石和煤的物性特征、勘探区地质条件，先从1：200曲线上将厚度大于0.70m煤层划分出来，对其进行1：50放大，然后依据解释原则，确定其顶、底板及夹矸深度、厚度。岩层：各类岩层都具有不同物性特征，在测井曲线上会以不同的形态特征显示出来。利用同类岩层在不同参数曲线上组合规律，在1：200测井曲线上，以异常1/2处划分岩层界面。3.5含水层特征区内地层含水层主要为裂隙含水层。裂隙含水层的导电性、电化学活动性、放射性等均有差异。其密度因孔隙度的增大而减小，三侧向电阻率随粒度的增大而增大，自然伽玛强度随粒度增大而减小，当砂岩含水时，自然电位一般具有较大的异常（相对泥岩）。根据密度低、三侧向电阻率高、自然伽玛强度低、自然电位相对异常的组合特征划分含水层。本次全区共划分含水层311层（段）。白垩系下统志丹群（K1zh）为区域水位以下的主要含水层之一，本组岩性为紫红、棕红色中细粒及粗粒长石砂岩，偶夹薄层粉砂岩、砂质泥岩、泥岩。测井电阻率曲线呈现中高异常；密度曲线低异常，自然伽玛曲线表现为低值反映；自然电位曲线有较明显的负异常反映 (图2) ；在扩散法测井曲线上，出现明显井液淡化和扩散曲线移动反映(图3)。（2）侏罗系中统安定组（J2a）含水层特征：本组岩性为泥岩、砂质泥岩、中砂岩，含钙质结核。测井电阻率曲线呈现中高异常；密度曲线低异常，自然伽玛曲线表现为低值反映；自然电位曲线有较明显的负异常反映。通过各孔资料综合分析，侏罗系中统安定组（J2a）总体上富水性相对较好，上部稍差。（3）侏罗系中统延安组（J2y）含水层特征：本组岩性为灰灰白色砂岩，深灰色、灰黑色砂质泥岩，泥岩和煤层。测井电阻率曲线呈现中高异常；密度曲线低异常，自然伽玛曲线表现为低值反映；自然电位曲线有较明显的负异常反映 (图2-4) 。通过本区各孔资料综合分析，侏罗系中统延安组（J2y）含水层不稳定。图2 志丹群（K1zh）含水层特征曲线图3 K1zh扩散典型特征曲线图4 延安