测井技术在阳煤开元公司煤岩层对比中的应用

李敬鹏

（阳煤集团寿阳开元矿业有限责任公司，山西 寿阳 045400）

开元公司位于山西省晋中市寿阳县境内，寿阳、阳泉构造堆积盆地区的西北部，井田面积27.903km2。在煤矿采掘过程中，发现煤层有变薄、分岔、尖灭和遭受冲刷或者有地质构造（断层、挠曲、陷落柱）现象，给本井田煤层对比造成一定的困难，进而影响到层位确定的可靠性和资源储量估算的精确度。因此，必须加强对各种勘探资料综合利用，对测井曲线中的不同规律和特征进行分析和综合对比，详实地描述井田范围内煤层的赋存情况。

1 井田含煤地层及其主要岩性物性特征

沁水煤田含煤地层为石炭至二叠系，即为本溪组、太原组和山西组。太原组含煤性最好，其次为山西组，本溪组含煤性最差。可采或局部可采煤层为3、6、8、9、15号煤层。标志层是比较稳定可靠的岩层，在测井曲线上也有特定的物性特征，而且其岩性、物性、层位和曲线特征在本井田内部的分布也广泛而且稳定。如：3号煤层上方距离18～22m为K8砂岩；6号煤层位于山西组下部，K7砂岩上0～4m，上距3号煤18.92～33.72m，平均25.00m； 8号煤层位于太原组顶部，K7砂岩下5m左右，6号煤下5.20～17.20m，平均11.70m；9号煤位于太原组上部，K4灰岩上20m左右；15号煤层位于太原组下部，K2下石灰岩为其直接顶板。15下煤层位于太原组下部，15号煤下0.80～28.34m。

各组的岩性主要由细砂岩，夹有粉砂岩、砂质泥岩、灰岩和煤层构成，具体物性特征如下：

1.1 细砂岩

本勘探区的细砂岩物性为较高视电阻率、低自然伽玛、较低散射伽玛值，随着砂岩颗粒由细变粗，电阻率变高，自然伽玛和散射伽玛变低。

1.2 粉砂岩

物性特征与细砂岩相似，只是粒度更细，所以视电阻率较细砂岩的低，而自然伽玛和散射伽玛较细砂岩的高。

1.3 泥岩

泥岩能吸附小分子和放射性元素等细小物质，所以其在视电阻率曲线上呈现低幅值，在自然伽玛曲线上呈较高幅值，散射伽玛曲线反映为较高幅值。

含铝（铝质)泥岩：其电阻率低于砂岩而略高于其他泥岩，密度与粉砂岩接近，但天然放射性含量较高，在自然伽玛曲线上呈极高异常。

含炭（炭质）泥岩：电阻率值和放射性含量、密度均介于泥岩和细沙岩之间，一般随变质程度和灰分含量的变化而变化。

1.4 砂质泥岩

砂质泥岩由于热变质作用使得本区的砂岩泥质较高程度碳化，一般由原来的中-高视电阻率变为低视电阻率，自然伽玛曲线呈中-低值异常，散射伽玛曲线呈低幅值反映。

1.5 灰岩

灰岩在钻孔揭露岩层中电阻率最高，密度最大，泥质含量一般也最低，因此视电阻率曲线呈最高异常，散射伽玛和自然伽玛曲线为最低异常。

1.6 煤层

该井田煤层均为高变质无烟煤，所以其物性特征为：极高的视电阻率值，呈显著高异常反映。相对于其他岩层密度最小，泥质含量（一般）最低，所以散射伽玛曲线呈特高幅值反映，自然伽玛曲线为明显低异常。

2 测井技术简介

开元公司勘探过程中主要运用了放射性测井方法， 放射性测井又称核测井，是以地层和井内介质的核物理性质为基础的地球物理方法，包括自然伽马测井、补偿密度测井和视电阻率测井。

自然伽玛测井是测量地层内部天然放射性的一种测井方法。接收地层反射出的伽马射线并对其进行分析。形成的曲线可以进行地层对比、划分砂泥岩、计算泥质含量、识别岩性等。

自然电位测井，是电法测井的一部分，主要用于砂泥岩剖面。自然电位测井测量的是自然电位随井深变化的曲线。由于自然电位测井在渗透层处有明显的异常显示，因此，它是划分和评价储集层的重要方法之一。

地层密度测井是利用伽玛射线与物质之间的康普顿效应，通过测定伽玛射线的强度就可以测定岩石的密度。用密度曲线可以计算地层的密度、地层的孔隙度、确定粘土类型（同中子交会）、识别特殊岩性等。

视电阻率测井曲线主要用来划分钻孔的岩性剖面和进行剖面对比。

3 本井田范围内主要可采煤层的曲线对比

3.1 3号煤

视电阻率曲线呈较高异常，自然伽玛曲线和密度曲线都反映较低，且上部18～22m左右有K8砂岩（3号煤老顶）。测井曲线见下图1。

图1 3号煤测井曲线

3.2 6号煤

6号煤底板多为泥岩或砂质泥岩，它们之间常常有一层细砂岩或粉砂岩，所以在自然伽玛曲线上由上到下常形成一个高、低、高很明显的异常段，6号煤便位于高伽玛段的下方，且下部4m左右有K7砂岩。测井曲线见下图2。

图2 6号煤测井曲线

3.3 8、9号煤

8、9号煤中间一般有一层砂质泥岩（俗称夹矸），在视电阻率曲线上呈中高阻异常，自然伽玛曲线有一个明显的低异常，以此便可区分8、9号煤。8、9号煤的分层对比标志是在自然伽玛曲线上是一段较高异常，较高异常段之上的是8号煤，之下的是9号煤。测井曲线见下图3。

图3 8、9号煤测井曲线

3.4 15号煤

以物标K2灰岩为对比标志。其特征是视电阻率曲线呈“E”单型，“E”字中间一笔的末端呈别具一格的小塔型。“E”字三笔对应的地方自然伽玛曲线、密度曲线均是低异常。同时“E”字型上面的自然伽玛曲线呈“U”字型。测井曲线见图4。

图4 15号煤测井曲线

通过对全补勘钻孔测井曲线的分析对比，15号煤无论从岩性上，物性上，还是其他标志上，特性都异常明显，对比可靠。6、8、9号煤的各种标志也较明显，对比也是可靠的。8号、9号煤的分层对比，单从岩性上考虑确实较困难，因为8号、9号煤又局部合并，但用物性标志区分它们，对比基本上也是可靠的。3号煤的对比，除了上述标志外，煤层间距、煤层厚度也是依据，特别在测井曲线上的特征很明显，通过各种特征及标志的综合应用，将3号煤对比的可靠程度大大地提高了一步，3号煤的对比仍是可靠的。

4 测井物性标志层及其在地层对比中的应用

在煤岩层对比过程中，一定要以发育稳定、物性特征明显的层位作为测井物性标志层进行对比。同时，要以基准孔和矿井实际情况为依据，由相邻孔向外扩展，以减少对比的盲目性，因为相邻孔之间具有相似性，可以作为对照和比较的依据。

在本井田勘探区中要解决每个钻孔的各煤岩层的层位问题，基本方法就是利用地质和物性标志层。一是在勘探区内分布较广，而且其岩性、物性、层位和曲线特征都较为稳定，厚度变化不大或有规律地逐渐变化；二是在测井曲线上异常突出或特征显著，易于辨别。所以根据煤系地层的特点，选作测井标志层的主要地层为：厚层砂岩（K8、K7）、厚层灰岩(K4、K3、K2)。由于煤岩层在沉积过程中其岩性、物性、沉积厚度和相隔的间距等方面具有一定的规律性，所以利用这些岩（物）性特征作为测井曲线的对比标志在操作上是可行的，其结果亦是可信的。

5 结束语

测井曲线与单纯的钻孔岩芯柱状图相比，具有连续性好、可比性强、不受岩芯采取率的影响、人为干扰因素较少等优势，可以很直观地反应出井周的底层分布情况和地质特征，而且岩性对比资料也特别准确可靠。根据实际的钻孔岩性及测井曲线资料综合分析，可以判定本矿区井田范围内各个标志层（包括煤层）的普遍曲线特征，在特征中找出特殊性，达到煤层对比的准确可靠的目的。采用以测井资料为主，以煤层厚度、结构间距及煤质特征为辅的对比方法，确定对比结果可靠。通过对开元公司井田勘探区各钻孔柱状和测井曲线的细致研究、分析和比较，从中发现，测井曲线的准确性要比钻孔资料好很多，在局部可采煤层的稳定性、层位区分和煤层厚度上提高了准确率。对本井田的储量核实、各类报告的编制有着很重要的意义。