測井技術(shù)與解決地質(zhì)問題的措施

喬 森

（中國石油集團(tuán)測井有限公司遼河分公司，遼寧盤錦 124000）

在開采煤礦之前，做好煤礦的測井工作是非常必要的。由于煤礦所處地質(zhì)巖層的性質(zhì)不同，對于煤礦開采的進(jìn)度以及開采效率都會產(chǎn)生一定的影響。通過測井技術(shù)的研究與應(yīng)用，能夠?qū)γ旱V開采的地質(zhì)情況進(jìn)行更好、更全面的把握，進(jìn)而解決地質(zhì)問題，推動煤礦開采效率、開采質(zhì)量的更好提升，同時也能夠促進(jìn)測井技術(shù)更加現(xiàn)代化、信息化與智能化，為煤礦資源更加高效的開采提供良好的技術(shù)基礎(chǔ)和保障。

1 測井技術(shù)的概念及發(fā)展概況

測井主要是指通過對巖層電化學(xué)特性、放射性、聲學(xué)特性、導(dǎo)電特性等地球物理特性的有效應(yīng)用，對地球物理參數(shù)進(jìn)行測量的一種方法。測井也叫礦場地球物理或者地球物理測井，其是應(yīng)用地球物理方法中核、震、電、磁、重中的重要內(nèi)容之一。測井主要經(jīng)歷了模擬、數(shù)字、數(shù)控以及成像測井這四個時期或階段。測井的方法有很多，而最基本的方法是電、聲和放射性這三類。由于地球物理條件以及地質(zhì)條件的差異性，科學(xué)、合理地對綜合測井方式進(jìn)行改革，能夠?qū)︺@孔地質(zhì)剖面進(jìn)行詳細(xì)的研究，能夠?qū)τ杏玫牡V產(chǎn)進(jìn)行探測，并對相關(guān)儲量的計算比較及時且全面。目前，測井技術(shù)在金屬、煤炭、石油等工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、金屬礦產(chǎn)的鉆孔作業(yè)中得了更為廣泛的利用，同時測井技術(shù)已經(jīng)逐漸成為地質(zhì)勘探工作中不可或缺的技術(shù)或方法。

與此同時，測井在研究鉆孔地質(zhì)剖面時，主要是在鉆孔內(nèi)對各個巖層的不同物理性質(zhì)進(jìn)行測量，這樣能夠更好地了解鉆孔技術(shù)，還能夠促進(jìn)地下地質(zhì)問題的更好、更滿意的解決。在煤田勘探過程中，測井的應(yīng)用時間最早，且這種物探方法受到了很大的重視。從1910年開始，電阻儀測井技術(shù)得到了首次試用，隨后電測井技術(shù)也逐漸應(yīng)用起來，到了1960年以后，通過對巖層熱、聲、核、磁、電等物理特性的廣泛應(yīng)用，使得更加多樣、多元化的測井技術(shù)被開發(fā)與利用。早期測井的過程多是以模擬記錄和單道測量為主，如果單獨運用電測井法來對鉆孔剖面進(jìn)行研究，那么會產(chǎn)生很多問題難以解決。如圍巖和煤之間沒有太大的電性差異，那么從電測井曲線來分析是沒有辦法區(qū)分和實現(xiàn)的。同時一般情況下要在煤田勘探孔下套管來防治坍塌，有時也會有比較嚴(yán)重的漏水問題出現(xiàn)，使得無法進(jìn)行電測井。從1960年以后，放射性測井解決了電測井過程中出現(xiàn)的問題，且密度測井技術(shù)極大地提高了測定煤厚的精度。

此外，隨著現(xiàn)代數(shù)字化測井技術(shù)的不斷發(fā)展，以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代數(shù)字化測井技術(shù)得到了更加廣泛的應(yīng)用，其能夠?qū)崟r控制和管理測井的整個現(xiàn)場和過程。運用計算機(jī)來對相關(guān)測井資料進(jìn)行處理，通過運用數(shù)字統(tǒng)計、數(shù)字濾波、人工智能、最優(yōu)化算法等技術(shù)或者數(shù)學(xué)方法，能夠更好地識別巖性與分層，還能夠?qū)γ嘿|(zhì)、巖性進(jìn)行更好的分析，自動對比測井曲線，然后將最終結(jié)果以多種圖表的方式表示出來。

2 測井技術(shù)解決地質(zhì)問題的方略探究

為了解決煤田勘探與開發(fā)過程中的地質(zhì)問題，運用了現(xiàn)代化的測井技術(shù)。主要對測井技術(shù)解決地質(zhì)問題的方法和策略進(jìn)行了探究與討論。

2.1 強化對巖性的分析與煤質(zhì)指標(biāo)的確定

現(xiàn)代化的煤田測井技術(shù)能夠通過計算機(jī)來強化對巖性的分析，進(jìn)而更加精準(zhǔn)地確定煤質(zhì)的指標(biāo)，實現(xiàn)測井的目標(biāo)?，F(xiàn)代測井技術(shù)通過計算機(jī)的輔助，來計算和分析各類測井?dāng)?shù)據(jù)，再結(jié)合各個采樣點的煤質(zhì)或者巖性成分來解釋全孔，然后繪制出柱狀圖。當(dāng)前，現(xiàn)代測井技術(shù)的應(yīng)用方法有兩種，分別是體積模型法與概率模型法。體積模型法主要是將比較復(fù)雜的煤假定成是由水分、灰分和碳構(gòu)成；將比較復(fù)雜的巖石假定成是由孔隙、泥質(zhì)與骨架構(gòu)成，然后測井值的計算結(jié)果就是這個項均質(zhì)體貢獻(xiàn)的合計數(shù)，然后再對這三部分的體積進(jìn)行計算，運用其結(jié)果來對巖性或者煤質(zhì)進(jìn)行解釋。一般在判斷和分析泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖、炭質(zhì)泥巖時會運用到此法。概率模型法主要通過統(tǒng)計與分析大量的測井?dāng)?shù)據(jù)及其相應(yīng)的化驗數(shù)據(jù)，明確測井響應(yīng)值、某些煤質(zhì)指標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系。如發(fā)熱量指標(biāo)、揮發(fā)分指標(biāo)以及灰分指標(biāo)等。通過概率模型法能夠利用測井值來直接預(yù)測煤質(zhì)指標(biāo)。

2.2 沉積環(huán)境的有效、全面的解釋

目前，在分析與解釋沉積環(huán)境方面，主要應(yīng)用的是測井資料，這些測井資料、測井參數(shù)能夠?qū)λ樾紟r的膠結(jié)程度、泥質(zhì)含量、分選性、粒度等進(jìn)行如實反映，且這些參數(shù)和指標(biāo)也是巖石主要成因。如巖石的電阻率會按照一定的巖性進(jìn)行遞增，泥巖-細(xì)砂巖-中砂巖-粗砂巖-礫巖等。同時巖石的粒度與其自然放射性具有密切相關(guān)的聯(lián)系，自然γ射線的強度會隨著地層泥質(zhì)含量的增加而變大。直觀來講，測井曲線能夠客觀地記錄鉆孔剖面上的巖石物理屬性，并能夠?qū)色@得的信息來豐富測井曲線，從而更好地對巖石的參數(shù)指標(biāo)變化進(jìn)行橫、縱向分析，使得分析與研究沉積環(huán)境時，能夠有更多有價值的資料作為支撐與保障。

與此同時，不斷變化與發(fā)展的科技改善與提高了計算機(jī)解釋技術(shù)與測量技術(shù)，使其得到了更好的應(yīng)用和發(fā)展，如巖層產(chǎn)狀測井技術(shù)或者地層傾角測井技術(shù)，通過運用3個互相成120°的微電極系來對3條反應(yīng)孔壁地層變化的聚焦電阻率曲線進(jìn)行記錄，并運用這些曲線對巖層的方位角、傾角進(jìn)行確定，這有利于對巖層的層理進(jìn)行更好的研究與分析，還能夠?qū)雍穹较颉⑸绑w延伸以及古水流向等沉積環(huán)境特點進(jìn)行更好的探究與掌握。

2.3 分析與解釋巖石強度

傳統(tǒng)地分析含煤地層巖石強度的方法或者技術(shù)主要是通過對巖心樣品的測定來實現(xiàn)，但是這種傳統(tǒng)測定數(shù)值和原地值之間有很大的差別和出入。隨著測井技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代測井技術(shù)能夠通過對含煤地層巖石強度的分析，對巖石強度的參數(shù)、密度、電阻率以及彈性波傳播速度等參數(shù)進(jìn)行了解，分析它們之間的關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，以實現(xiàn)對巖石強度的解釋、分析與掌握，為地質(zhì)問題的有效解決奠定了堅實的基礎(chǔ)。與此同時，中子測井儀器、聲波測井儀器等煤田勘探設(shè)備的廣泛應(yīng)用，也能夠?qū)r石強度進(jìn)行更好的分析與解釋。

2.4 綜合物探方式的有效應(yīng)用

在進(jìn)行測井時，由于其探測的半徑和深度都比較小，通過測井所獲取的資料和內(nèi)容只能夠?qū)︺@孔所在位置的這個點的地質(zhì)特點進(jìn)行反映，不能滿足較為復(fù)雜地質(zhì)條件的煤田地區(qū)的生產(chǎn)需求。如密度測井技術(shù)的探測深度只能夠達(dá)到20cm左右，對較深層的地質(zhì)情況無法進(jìn)行探測和反映?；诖耍瑸榱丝朔徒鉀Q這一問題，可以通過綜合物探的方式來實現(xiàn)和解決。如運用垂直地震剖面、測井和孔間槽波地震組合的綜合物探方式，這種綜合物探方式能夠?qū)σ粋€低端內(nèi)的應(yīng)力變化特點、煤層發(fā)育情況以及地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行更詳細(xì)的解釋和反映，有利于地質(zhì)問題的更好解決。

3 結(jié)束語

綜上所述，在現(xiàn)代科技不斷發(fā)展的背景下，測井技術(shù)水平也得到了更好的發(fā)展，在解決地質(zhì)問題方面也有了很大的突破和進(jìn)展，對煤田更加高效率的開發(fā)與應(yīng)用提供了強有力的技術(shù)保障。