煤田測井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

周 江

（河北省煤田地質(zhì)局 第四地質(zhì)隊，河北 宣化075100）

測井工程學(xué)是一門邊緣學(xué)科。它是將自然科學(xué)的基本理論應(yīng)用于測量方法，并在石油、煤炭、冶金等勘查鉆孔測量及礦井、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境評價中加以實際利用，以此獲得大量地層及地理信息。測井技術(shù)的發(fā)展依賴于數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展以及電子、計算機、仿生學(xué)和新型材料的發(fā)現(xiàn)應(yīng)用等現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步。自1954年新中國煤田測井事業(yè)的奠基者杜連城等人在北京市門頭溝區(qū)創(chuàng)建了我國第一個電測試驗站，開啟我國煤田地球物理測井歷史以來，經(jīng)過幾代人的辛勤探索，儀器裝備和數(shù)據(jù)處理技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，測井隊伍不斷發(fā)展壯大。如今，煤田地球物理測井已經(jīng)成為煤田地質(zhì)勘查重要的技術(shù)手段，為我國的國民經(jīng)濟發(fā)展做出了卓越貢獻(xiàn)。

1 煤田測井技術(shù)的發(fā)展歷程

60年來，我國煤田測井技術(shù)得到了長足發(fā)展。由最初單一的電性測井發(fā)展為電、核、聲、熱、光、磁等多參數(shù)綜合測井，技術(shù)領(lǐng)域涵蓋煤田地質(zhì)勘查的方方面面。所有參數(shù)方法的綜合應(yīng)用，提高了測井的地質(zhì)效果和解釋精度，拓寬了學(xué)術(shù)及技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，獲取了豐富的地質(zhì)工程信息。測井技術(shù)裝備不斷發(fā)展和創(chuàng)新，儀器由單道測量發(fā)展為雙道和多道組合測量，由半自動到全自動模擬記錄發(fā)展為數(shù)字采集、數(shù)字傳輸和記錄，資料整理由人工解釋和描繪曲線發(fā)展為計算機自動化處理、解釋和成圖。新技術(shù)的不斷應(yīng)用促使煤田地球物理測井的質(zhì)量和效率不斷提高，目前，我國的煤田測井技術(shù)水平發(fā)展到與國際接軌的高度。

上世紀(jì)80年代中期，國外數(shù)字測井技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用是我國煤田測井技術(shù)的一次跨越式發(fā)展與重大變革。1986年，陜西渭南煤礦專用設(shè)備廠在引進(jìn)吸收和改造美國MT.SOPRIS系列Ⅲ數(shù)字測井儀的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)了兩套TYSC—1型煤田數(shù)字測井儀器系統(tǒng)，并在河南、山東兩省的地質(zhì)隊投入了試用，效果很好。之后，又陸續(xù)推出國產(chǎn)TYSC—2型、TYSC—3Q型等數(shù)字測井儀器系統(tǒng)裝備各物探單位。渭南煤礦專用設(shè)備廠對國外數(shù)字測井技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收并不斷創(chuàng)新，大大加快了我國煤田測井技術(shù)的前進(jìn)步伐，研制出的一系列煤田數(shù)字測井系統(tǒng)，在方法研究、軟件開發(fā)和儀器刻度等方面引領(lǐng)我國煤田數(shù)字測井技術(shù)水平，為我國煤田地質(zhì)勘探數(shù)字測井技術(shù)的發(fā)展樹立了標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在，我國已經(jīng)逐步建成一套比較完整的煤田測井儀器制造系統(tǒng)和良好的測井?dāng)?shù)據(jù)處理軟件研發(fā)環(huán)境。測井儀器正向著高效率、高計數(shù)通過率、高能量分辨率、高耐溫、耐壓、高抗震、小體積、價格適中等方向完善。渭南煤礦專用設(shè)備廠、上海地學(xué)儀器研究所、重慶地質(zhì)儀器廠、北京中地英捷物探儀器研究所、河北力時力拓地質(zhì)儀器有限公司等廠家在吸收國際先進(jìn)的電子儀器制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)的系列數(shù)字測井儀器系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)越、功能多、體積小、重量輕、方法組合系列化，深受廣大測井用戶青睞，產(chǎn)品暢銷全國，并出口非洲、東南亞等世界許多國家，已在煤炭、地礦、石油、冶金、水電、建工、道路、核工業(yè)和軍工系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。

與測井儀器系統(tǒng)的發(fā)展相配套，我國煤田測井?dāng)?shù)據(jù)處理軟件的功能也在不斷增強，內(nèi)容更加豐富，已完全甩掉國外英文界面的解釋系統(tǒng)，使用自主研發(fā)的全視窗化Windows全中文界面處理軟件?；趥€人計算機技術(shù)和全視窗化操作界面的更新一代測井處理軟件的投入使用，使測井?dāng)?shù)據(jù)庫管理水平和數(shù)據(jù)處理速度有了極大提升。從數(shù)據(jù)庫管理、原始數(shù)據(jù)預(yù)處理、巖性分析、煤質(zhì)分析、地質(zhì)剖面解釋到成果圖、表輸出等等，輕松自如，方便快捷。當(dāng)前各測井單位使用的如《CLGIS》改進(jìn)型和《LOGSYS》改進(jìn)型、山西大同大學(xué)推出的《數(shù)字電測處理系統(tǒng)》、邯鄲科航測控有限公司研發(fā)的《CLogPro V2.0》、北京中地英杰物探儀器研究所推出的 《ZDWT固體礦產(chǎn)測井?dāng)?shù)據(jù)處理解釋》等程序，都給測井資料的處理帶來便利，極大地提高了工作效率，輸出的CAD、MAPGIS圖形規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，能夠輕松實現(xiàn)與各地質(zhì)類行業(yè)進(jìn)行技術(shù)交流與資源共享，技術(shù)水平跨入國際先進(jìn)行列。

2 煤田測井技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著測井方法和應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，測井可解決的地質(zhì)問題越來越多，由初期只能解釋煤層發(fā)展到劃分全鉆孔巖性剖面、測定放射性礦層、含水層、地?zé)崴⒘髁?、巖石強度、巖層產(chǎn)狀、破碎帶、裂隙帶和溶洞位置，對巖層進(jìn)行巖性分析、對煤層進(jìn)行碳、灰、水百分含量分析并估算發(fā)熱量；由單孔解釋發(fā)展為利用多孔測井曲線對比，確定斷層位置，劃分含煤地層與上覆地層的界限，研究沉積環(huán)境和勘探區(qū)內(nèi)煤層厚度變化趨勢等，為地質(zhì)部門提供豐富可靠的實用性資料。

近十幾年來，隨著我國對煤層氣、“可燃冰層”的研究開發(fā)，采用新型數(shù)學(xué)模型估算煤儲層含氣量的測井解釋軟件已經(jīng)研發(fā)成功，一些老專家為我國首次采用煤田測井方法解釋天然氣水合物儲集層技術(shù)研究獻(xiàn)計獻(xiàn)策，并為之做了大量艱苦、細(xì)致的工作，取得了一些初步成果。測井成果的良好利用使得這種勘探方法已經(jīng)成為進(jìn)行煤田地質(zhì)勘探必不可缺的手段。

測井技術(shù)的綜合應(yīng)用能力雖得到全面提升，但在實際生產(chǎn)中，鉆孔環(huán)境對測井?dāng)?shù)據(jù)的影響一直困擾測井成果的準(zhǔn)確性。被測量對象（地層）必須與標(biāo)準(zhǔn)對象（刻度裝置）具有相同或相近的儀器響應(yīng)特征、且符合線性疊加原理，這是進(jìn)行數(shù)字測井信息應(yīng)用分析的基礎(chǔ)，是測井信息地質(zhì)應(yīng)用的技術(shù)前提條件。野外測井采集的數(shù)據(jù)只有通過精確標(biāo)定才可進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)理分析并提供精準(zhǔn)的地層信息，否則誤差將不可估量。當(dāng)前，無論電性測井、聲波測井、核測井還是成像技術(shù)的應(yīng)用、地層 產(chǎn)狀分析等方法都不同程度存在受井下環(huán)境（諸如井徑、井內(nèi)泥漿、目的層厚度及傾角等）影響的弊端。實際的測井環(huán)境條件與標(biāo)準(zhǔn)刻度條件不一致會不同程度導(dǎo)致解釋偏差，給生產(chǎn)帶來一定困難。加強測井資料處理中環(huán)境校正可在很大程度上減少或消除偏差，現(xiàn)階段測井?dāng)?shù)據(jù)處理中采用多次測量平均法、比值法、累積輻射處理、重疊技術(shù)等可有效改善測井信息的應(yīng)用效果，我國煤田測井領(lǐng)域還應(yīng)加強這方面的基礎(chǔ)研究。

有關(guān)部門應(yīng)進(jìn)一步加強測井隊伍的職業(yè)道德教育和技術(shù)管理，預(yù)防各自為戰(zhàn)、重視經(jīng)濟效益忽視質(zhì)量提高及造假的行為發(fā)生。面對當(dāng)前快速發(fā)展的經(jīng)濟大潮，尤其需要加強煤田測井技術(shù)管理，統(tǒng)一執(zhí)行國家頒發(fā)的《煤炭地球物理測井規(guī)范》，完善煤田測井刻度裝置，建立完備的全國統(tǒng)一執(zhí)行的設(shè)備刻度體制，以使各單位建立詳細(xì)的技術(shù)檔案，有關(guān)部門定期檢查、長期監(jiān)督，規(guī)范我國煤田測井市場、凈化煤田測井隊伍。

3 機遇與挑戰(zhàn)

煤田測井技術(shù)的進(jìn)步給當(dāng)前煤田地質(zhì)勘查提供了豐富的可用信息，同時，煤田測井工作也面臨著諸多機遇和挑戰(zhàn)。隨著煤田地質(zhì)勘查行業(yè)的轉(zhuǎn)型和向新領(lǐng)域發(fā)展，亟待測井部門解決的地質(zhì)問題越來越多，技術(shù)要求越來越高。為應(yīng)對挑戰(zhàn)，測井工作應(yīng)進(jìn)一步加強基礎(chǔ)理論研究，開發(fā)應(yīng)用新方法、新技術(shù)。

依據(jù)測井解釋成果確定鉆孔地質(zhì)剖面，是煤田地質(zhì)勘查行業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的途徑之一。針對當(dāng)前數(shù)字測井技術(shù)的快速發(fā)展，我們提倡在地質(zhì)、地球物理條件較好的作業(yè)區(qū)，在總結(jié)全區(qū)地層物性的基礎(chǔ)上，設(shè)計施工無芯鉆孔，依靠測井技術(shù)提供必需的地質(zhì)資料，從而提高勘查效率，降低勘查成本。但這項系統(tǒng)工程的具體實施需要由地質(zhì)、鉆探、測井三方面緊密結(jié)合。當(dāng)前，山東、遼寧、山西、青海的一些礦區(qū)和井田在這方面已經(jīng)取得了成功經(jīng)驗。

面對科技的快速發(fā)展和勘探市場化的需求，在今后的煤田測井中，大力發(fā)展新型測井方法已勢在必行。發(fā)展高端的測井方法、加快新技術(shù)的推廣應(yīng)用是適應(yīng)新形勢的要求，我們需要有諸如模擬測井向數(shù)字化測井跨越式邁進(jìn)的大發(fā)展，尤其是核測井和超聲成像測井等具有潛能的核心技術(shù)需要全面推廣。

高分辨中子俘獲伽瑪能譜測井技術(shù)可在鉆孔內(nèi)直接探測地層中的多種元素及其含量，為定量分析煤層與巖層提供了新手段，從根本上克服傳統(tǒng)測井方法依賴間接的物性反映值進(jìn)行解釋而引起多解性的弊端。

成像測井技術(shù)作為第四代測井技術(shù)于20世紀(jì)90年代初正式商業(yè)應(yīng)用于油氣田勘查，如今國內(nèi)的煤田測井儀器制造商（如上海地學(xué)儀器研究所、重慶地質(zhì)儀器廠、河北力時力拓等）已掌握適合煤田測井的孔內(nèi)成像技術(shù)，并逐步研制出系列儀器應(yīng)用于煤田測井生產(chǎn)中。成像測井能夠在井下大量采集豐富的地層信息，將孔壁的各種狀態(tài)真實地傳輸?shù)降孛骐娔X，并通過專用的圖像處理技術(shù)得到井壁二維圖像或井眼周圍某一探測范圍內(nèi)的三維圖像。我們可以預(yù)測，隨著該項技術(shù)的進(jìn)一步成熟，成像測井對未來煤田勘探與開發(fā)將起著十分重要的作用。

高分辨中子俘獲伽瑪能譜測井技術(shù)和孔內(nèi)成像技術(shù)的逐步應(yīng)用是我國煤田測井的主推方向和抓手。加快加速器放射源技術(shù)應(yīng)用于核測井領(lǐng)域的步伐，進(jìn)一步減小人員傷害，提高測井施工的安全系數(shù)也勢在必行。煤田測井儀器還應(yīng)進(jìn)一步向著系列化、高度組合化、模塊化的方向發(fā)展，以適應(yīng)未來勘查市場高效化、節(jié)約化、安全化的發(fā)展需求。

數(shù)據(jù)處理與解釋技術(shù)是煤田測井專業(yè)的核心技術(shù)，今后要進(jìn)一步完善測井儀器刻度裝置，建立相應(yīng)的刻度體制，研究煤層氣、頁巖氣和“可燃冰層”的解釋模型，完善資料解釋系統(tǒng)，建立煤田測井?dāng)?shù)據(jù)庫的工作首當(dāng)重要。前些年有些省份組建的測井工作站也是一種發(fā)展模式。培養(yǎng)造就一批有開發(fā)服務(wù)技能和應(yīng)變能力的復(fù)合型測井專業(yè)人才，提供優(yōu)質(zhì)成果，提高服務(wù)技能和市場競爭力。

隨著國家十二五規(guī)劃的發(fā)展實施，國家建設(shè)對煤炭能源的需求必定會進(jìn)一步加大，且在今后較長一段時間不會有大的改觀。漫漫征程，充滿挑戰(zhàn)，形勢迫使我國煤田測井行業(yè)還要不懈努力，為國民經(jīng)濟建設(shè)找到充沛的后備資源。愿我國煤田測井事業(yè)在新的征程中取得更加輝煌的成就。

［1］葉慶生.我國煤田測井事業(yè)成就輝煌[M].中國礦業(yè)網(wǎng)，2011，6.

［2］王瓊.煤田測井面臨的問題及解決的途徑[J].城市建設(shè)理論研究，2012（24）.

［3］劉玉芳，馬延榮.我國煤田測井技術(shù)的發(fā)展[G]//山東地球物理六十年.2009.

［4］段鐵梁.煤田測井發(fā)展的措施及前景展望[J].中國煤田地質(zhì)，1996，8（2）.

［5］段鐵梁.中國煤田測井技術(shù)發(fā)展歷程及前景展望[J].中國煤田地質(zhì),2003,15（6）.

［6］葉慶生.中國煤炭核測井技術(shù)發(fā)展歷程與貢獻(xiàn)[J].中國煤田地質(zhì)，2003，15（6）.

［7］張啟鳳.聲波測井在煤田勘探中的應(yīng)用[J].中國煤田地質(zhì)，2006，18（2）.

［8］潘語錄，田貴發(fā)，欒安輝，等.測井方法在青海木里煤田凍土研究中的應(yīng)用[J].中國煤炭地質(zhì)，2008，20（12）.