如何提高測(cè)井曲線(xiàn)解釋斷層的可靠性

■高宇

（核工業(yè)二〇三研究所 陜西咸陽(yáng)712000）

如何提高測(cè)井曲線(xiàn)解釋斷層的可靠性

■高宇

（核工業(yè)二〇三研究所 陜西咸陽(yáng)712000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源的需求越來(lái)越多。煤礦、油田等的開(kāi)采工作變得特別重要，這些工作都離不開(kāi)地質(zhì)勘探。斷層位于地質(zhì)剖面上，它能夠使地層的厚度增加并改變相鄰兩個(gè)地層之間的距離，一般來(lái)說(shuō)斷層分為正斷層和逆斷層兩類(lèi)。正斷層可以使地層發(fā)生缺失現(xiàn)象且容易導(dǎo)致地層間的距離和地層厚度減少，逆斷層的作用與正斷層的相反，它能夠重復(fù)增加地層的厚度會(huì)進(jìn)一步的增加層間的距離。因此，在進(jìn)行勘探作業(yè)時(shí)所選擇相鄰兩個(gè)孔間測(cè)井曲線(xiàn)的研究是十分有必要的，這種方式為斷層的確定奠定了基礎(chǔ)一方面能準(zhǔn)確的測(cè)量出地層缺少的情況，另一方面可分析出斷層間的間距和方位。標(biāo)志層的選擇對(duì)整個(gè)斷層的分析至關(guān)重要，提高測(cè)井曲線(xiàn)預(yù)測(cè)斷層的可靠性的基礎(chǔ)就是基于這一原則。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際工程表明應(yīng)用一般的測(cè)井曲線(xiàn)方法如視電阻率、伽瑪曲線(xiàn)等可以對(duì)巖石層區(qū)的沉積規(guī)律和有關(guān)斷層方面的信息有積極的作用。本文通過(guò)測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)正斷層和逆斷層進(jìn)行分析得出了很多結(jié)論，希望本文的研究能夠?yàn)閺氖孪嚓P(guān)職業(yè)的人員提供一定的指導(dǎo)和幫助。

正斷層逆斷層測(cè)井曲線(xiàn)地質(zhì)勘探

0　前言

目前，礦區(qū)的勘探工作主要是對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域地質(zhì)狀況的全面認(rèn)識(shí)，勘探的方法有很多，文中介紹的測(cè)井曲線(xiàn)就是研究地質(zhì)情況的一種最常用的方法。在實(shí)際工程中，鉆井的深度不同地質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)也隨著發(fā)生變化，測(cè)井曲線(xiàn)就是反映這種變化的方法。該方法與從鉆探地質(zhì)剖面的方式相比有明顯的優(yōu)勢(shì)，首先它不因人為因素發(fā)生改變并以完整的圖像呈現(xiàn)在工程人員面前，不僅地層的所有信息不會(huì)發(fā)生變化，而且十分直觀(guān)清晰。這有利于為其它的研究工作，還為施工方案和技術(shù)的調(diào)整提供了可靠的數(shù)據(jù)支撐，因此在地質(zhì)或其它勘探中尤其是煤炭層研究時(shí)是最常用的一種方式。鉆孔之間測(cè)井曲線(xiàn)不同的變化規(guī)律的研究和對(duì)標(biāo)志層、缺失情況的詳細(xì)分析會(huì)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)斷層的類(lèi)別性質(zhì)、相鄰層之間的間距等許多復(fù)雜的問(wèn)題。斷層確定的重要點(diǎn)就是標(biāo)志層的選擇，標(biāo)志層的準(zhǔn)確度與斷層研究的精準(zhǔn)度息息相關(guān)，這種技術(shù)能夠精準(zhǔn)的測(cè)量處煤礦層的位置并能有效降低鉆孔斷層的影響，因此在大多數(shù)的煤礦報(bào)告中都包含這種方法測(cè)試的結(jié)果。下表是測(cè)井曲線(xiàn)的分類(lèi):

序號(hào) 測(cè)井曲線(xiàn)名稱(chēng) 測(cè)井曲線(xiàn)的應(yīng)用范圍1 　　自然電位測(cè)井①劃分滲透性地層②判斷巖性，進(jìn)行地層對(duì)比③估計(jì)泥質(zhì)含量④確定地層水電阻率⑤判斷水淹層⑥沉積相研究2普通視電阻率測(cè)井①劃分巖性剖面②求巖層的真電阻率③求巖層孔隙度④深度校正⑤地層對(duì)比3 　　微電極測(cè)井①劃分巖性剖面②確定巖層界面③確定含油砂巖的有效厚度④確定大井徑井段4 　　雙感應(yīng)測(cè)井①劃分滲透層。②確定巖層真電阻率③快速、直觀(guān)地判斷油、水層5 　　雙側(cè)向測(cè)井①確定地層的真電阻率。②劃分巖性剖面③快速、直觀(guān)地判斷油、水層

1　斷層的分類(lèi)

1.1斷層的形成綜述

斷層形成的原因是由于地層構(gòu)造的變化，從剖面圖上看斷層的存在會(huì)影響地層的厚度，根據(jù)斷層的特征判斷是正斷層或逆斷層。破裂表面處的兩側(cè)巖石發(fā)生明顯的位移斷裂構(gòu)造。規(guī)模有大有小，大規(guī)模是根據(jù)裂痕走向延伸數(shù)百千米，由許多斷層，這可被稱(chēng)做斷裂帶。斷層面和斷盤(pán)構(gòu)成了斷層的幾何要素。所謂的斷層面就是巖塊之間發(fā)生位移的破裂表面。斷盤(pán)指的是位于斷層面兩側(cè)的巖塊，斷層面之上的部分稱(chēng)為上盤(pán)，其相反位置就稱(chēng)為下盤(pán)，若斷層面是直立的，就可以按照巖塊相對(duì)于斷層走向的位移來(lái)準(zhǔn)確描述。位移是指斷層兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)的間隔。根據(jù)測(cè)量位移參考值的不同，可分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是真位移，第二類(lèi)是視位移。真位移是指兩側(cè)相當(dāng)點(diǎn)錯(cuò)開(kāi)的實(shí)際距離，即斷層面上錯(cuò)斷前的一點(diǎn)和錯(cuò)斷后的一點(diǎn)之間的距離。視位移則是指斷層兩側(cè)層錯(cuò)開(kāi)的實(shí)際位移，也就是錯(cuò)動(dòng)前的某一巖層和錯(cuò)開(kāi)后的巖層之間的斷距。

1.2逆斷層形成的原因及分類(lèi)

上盤(pán)的上升，下盤(pán)就相對(duì)的會(huì)發(fā)生下降，產(chǎn)生的原因主要是受水平力的擠壓。而斷層的定義是地下巖層受外界力的作用而發(fā)生破裂，并沿著破裂面有明顯相對(duì)移動(dòng)，這種方式是引起地震的主要原因。逆斷層主要由水平擠壓而形成，按斷面的根據(jù)傾角的不同可分為：沖斷層（傾角＞45°），逆掩斷層（斷面傾角在25°—45°），輾掩斷層（斷面傾角＜25°）。而依據(jù)斷層傾角的大小，可以分為高角度和低角度斷層。高角度逆斷層面十分傾斜，傾斜的角度不小于45°，通常是在正斷層區(qū)逐漸形成，所以很多學(xué)者將高角度逆斷層與正斷層統(tǒng)一歸屬于高角度斷層。傾角不大于45，大致在30度左右的逆斷層稱(chēng)為低角度斷層。另外位移距離特別大的低角度逆斷層通常稱(chēng)為為逆沖斷層。

1.3正斷層形成的原因及分類(lèi)

正斷層是地質(zhì)構(gòu)造中斷層中最常見(jiàn)的一種。劃分的方式是依據(jù)斷層的兩盤(pán)相對(duì)位移。一旦斷層形成，上盤(pán)相對(duì)于參考點(diǎn)下降，下盤(pán)呈現(xiàn)上升的斷層類(lèi)別稱(chēng)做正斷層。這種斷層主要是受到拉力、重力兩種力共同作用產(chǎn)生的。正斷層產(chǎn)狀較陡，一般會(huì)在在45°以上，當(dāng)然最容易見(jiàn)到的是60°左右的正斷層。正斷層在地形上表現(xiàn)顯著，大多會(huì)形成河谷、沖溝與湖泊等。產(chǎn)生正斷層的位置大致位于板塊的邊緣部分，值得一提的是板塊的性質(zhì)一般呈現(xiàn)張裂性。

2　根據(jù)測(cè)井曲線(xiàn)解釋正斷層

前面已經(jīng)敘述了正斷層對(duì)地層的厚度有一定的影響，在測(cè)量過(guò)程中若突然間地層的厚度發(fā)生明顯變薄就需要考慮是否有正斷層的存在。通過(guò)對(duì)相鄰鉆孔的詳細(xì)研究就可以對(duì)之前的加設(shè)做出正確的判斷，當(dāng)一個(gè)鉆孔的標(biāo)志特點(diǎn)都存在，而另外一個(gè)鉆孔卻不存在就可以判斷出該鉆孔是正斷層，這種方法還能夠判斷處斷層的位置。其次，若通過(guò)詳細(xì)對(duì)照發(fā)現(xiàn)兩個(gè)鉆孔的標(biāo)志層并沒(méi)有什么變化，但是在兩孔之間的地區(qū)卻出現(xiàn)了層間距的增加或減少，這種情況也能夠判定出有正斷層的存在。

3　根據(jù)測(cè)井曲線(xiàn)解釋逆斷層

逆斷層的判定方法與正斷層的相反，若地層的厚度突然間發(fā)生變化且厚度也有所增加，此時(shí)就應(yīng)該考慮是否有逆斷層，按照這種方法能找出逆斷層存在的根據(jù)即標(biāo)志層的特點(diǎn)。首先應(yīng)該對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)圖進(jìn)行仔細(xì)的分析，若鉆孔標(biāo)志的間距明顯大于其它地方的間隔距離，產(chǎn)生這種問(wèn)題的原因是視電阻率曲線(xiàn)的反復(fù)出現(xiàn)。其次，可以對(duì)兩鉆孔的孔相做對(duì)比，在測(cè)量中如果發(fā)現(xiàn)兩側(cè)鉆孔中的煤層數(shù)目比較少，而位于中間處的鉆孔的煤層數(shù)目卻特別多，結(jié)合測(cè)井曲線(xiàn)就可以判定這個(gè)地方的鉆孔中存在逆斷層。最后運(yùn)用測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行分析，當(dāng)鉆孔處地層的厚度與相鄰孔的厚度相比較有明顯的增加，就需結(jié)合多種曲線(xiàn)的形狀變化。厚度比較大的鉆孔的加瑪曲線(xiàn)形態(tài)會(huì)有多種重復(fù)特點(diǎn)，這是逆斷層存在最有力的證據(jù)，因?yàn)橹挥心鏀鄬拥拇嬖诓艑?dǎo)致了地層的厚度發(fā)生明顯的變化。另外，還有一種情況需要給予特別關(guān)注，在對(duì)斷層用測(cè)井曲線(xiàn)解釋之前，有些鉆孔會(huì)出現(xiàn)與其它孔厚度差別巨大的問(wèn)題，并且與整個(gè)礦區(qū)勘探到的地層沉積厚度完全不一樣。從視電阻率、散射加瑪、自然加瑪三種曲線(xiàn)上都可以找到煤層反復(fù)出現(xiàn)的特點(diǎn)，曲線(xiàn)上的形態(tài)大同小異，而曲線(xiàn)上異常點(diǎn)處的幅度值、間距上表現(xiàn)的也基本相同，這些都可以表明地層存在重復(fù)。實(shí)際的工程作業(yè)中還會(huì)存在很多種情況，當(dāng)正斷層存在時(shí)會(huì)使測(cè)井曲線(xiàn)上的標(biāo)志特征重復(fù)，重復(fù)段的形態(tài)特征與地層間距都幾乎相同。

4　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本文的研究表明運(yùn)用測(cè)井曲線(xiàn)來(lái)解釋斷層類(lèi)別的最重要的方面是必須對(duì)測(cè)井曲線(xiàn)形態(tài)和變化規(guī)律做詳細(xì)的分析和研究，并能夠根據(jù)曲線(xiàn)反映的特征來(lái)準(zhǔn)確判斷處斷層的位置和特點(diǎn)。斷層的解釋問(wèn)題與煤層、巖層的研究的側(cè)重點(diǎn)不同，在解釋斷層性質(zhì)的時(shí)候是對(duì)能夠反映區(qū)域地段地層變化規(guī)律的標(biāo)志層進(jìn)行研究，雖然它并不具備代表性與普遍特征。煤層與巖層的對(duì)比過(guò)程中就是發(fā)現(xiàn)斷層的過(guò)程，因此在進(jìn)行對(duì)比時(shí)應(yīng)該從微觀(guān)、宏觀(guān)全方位的進(jìn)行分類(lèi)對(duì)比，只有這樣才能夠真正做到煤層、巖層之間的劃分，另外也需要在這種基礎(chǔ)之上對(duì)勘探區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的分析，這樣才能夠提升斷井曲線(xiàn)描述斷層的可靠性。

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[2]劉棟梁.如何提高測(cè)井曲線(xiàn)解釋斷層的可靠性 [J].中國(guó)煤田地質(zhì)，2013（02）.

[3]崔運(yùn)生;李冬志;劉鶴明;趙紅軍;;直流電法儀在超前探測(cè)中的應(yīng)用 [J];中州煤炭;2013 （05）.

P631.8+14[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-171-2

高宇（1984～），男，畢業(yè)于吉林化工學(xué)院，工程師，研究方向?yàn)榉派湫遭櫟V勘探。