綜合物探測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用研究

龔春榮

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)物探隊(duì)，成都 610051）

1 引言

綜合物探測(cè)井在礦產(chǎn)勘查，鐵路、公路、水利、電力工程勘查諸多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。在礦產(chǎn)勘查中可以用來輔助地層、礦體劃分，也可以彌補(bǔ)采芯率不足等問題。在工程勘查方面用來測(cè)定物性參數(shù)，劃分地層剖面，確定軟弱夾層厚度；劃分破碎帶、裂隙發(fā)育帶及含水層；了解孔內(nèi)地溫及自然放射性變化情況并評(píng)價(jià)其對(duì)施工及工程運(yùn)營(yíng)的影響；對(duì)工程圍巖的類別進(jìn)行劃分等[1～3]。

2 基本原理

2.1 聲波測(cè)井

聲波測(cè)井是通過測(cè)量井壁介質(zhì)的聲學(xué)特性來研究井壁地層的地質(zhì)特性及井眼工程狀況的一類測(cè)井方法，在油田勘探和開采、工程物探等許多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用[4]。

聲波測(cè)井的基本原理：聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)不同它的傳播速度有很大差別，而且它的幅度衰減、頻率變化等聲學(xué)特性也是不同的[5]?，F(xiàn)代測(cè)井技術(shù)就是通過測(cè)量地層和井孔中的上述幾種聲學(xué)參數(shù)，并結(jié)合電法和放射性等其他測(cè)井方法，估計(jì)井外地層的性質(zhì)，如地層的厚度、空隙度、含油飽和度等。此外，還可以利用聲波測(cè)井資料分析地層應(yīng)力，根據(jù)不同的巖石具有不同的聲波波速的特性，詳細(xì)、準(zhǔn)確地劃分地層，也可用于地層的對(duì)比等。常用的聲波測(cè)井主要有聲波速度測(cè)井、聲波幅度測(cè)井等方法[6，7]。

2.2 電法測(cè)井

電法測(cè)井是研究地層電學(xué)性質(zhì)和電化學(xué)性質(zhì)的各種測(cè)井方法的總稱，包括：電阻率測(cè)井、自然電位測(cè)井和電磁波測(cè)井。

利用巖石導(dǎo)電特性——電阻率研究地層性質(zhì)的一類測(cè)井方法，稱電阻率法測(cè)井，是一類十分重要的測(cè)井方法[8]。在劃分鉆井地質(zhì)剖面和判斷巖性等工作中仍起到重要作用。

自然電位測(cè)井測(cè)量得到的是自然電位隨井深變化的曲線。曲線的變化和巖性有密切關(guān)系。在實(shí)測(cè)曲線上，泥巖井段的自然電位比較平直，常以泥巖井段曲線作為基線來計(jì)算滲透井段自然電位異常幅度。由于自然電位曲線在滲透層處有明顯的異常顯示，因此，它是劃分和評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層的重要方法之一。此外，自然電位測(cè)井是確定地層滲透和地下水補(bǔ)給方向的主要測(cè)井方法，可以解決水文地質(zhì)問題。

2.3 自然伽馬測(cè)井

自然伽馬測(cè)井是沿井身研究放射性元素的方法。巖石中不穩(wěn)定元素放射出的射線被儀器捕捉以后轉(zhuǎn)換成電脈沖，形成讀數(shù)。根據(jù)標(biāo)定值可以得出自然伽馬值。

2.4 井內(nèi)測(cè)量技術(shù)

井內(nèi)測(cè)量包括井斜測(cè)量和井徑測(cè)量。井斜測(cè)量就是測(cè)量井的傾角和方位角。

測(cè)量井徑變化的儀器叫井徑儀。井徑儀的基本原理都是根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)和電學(xué)系統(tǒng)的有關(guān)原理，把井徑的變化轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電位差的變化[9，10]。

2.5 溫度測(cè)井法

地溫測(cè)量是地?zé)釋W(xué)的一個(gè)應(yīng)用分支，它是以地球內(nèi)部介質(zhì)的熱物理性質(zhì)為基礎(chǔ)，觀測(cè)和研究地球內(nèi)部各種熱源形成的地?zé)釄?chǎng)隨時(shí)間和空間的分布規(guī)律，從而解決有關(guān)地質(zhì)問題的一種地球物理方法。測(cè)井中的熱學(xué)方法就是溫度測(cè)井，又稱井溫測(cè)量或井溫測(cè)井，它使用帶有溫度傳感器的下井鉆測(cè)量井內(nèi)溫度（通常是井液溫度）及沿井軸或井周的溫度分布，其測(cè)量方法及儀器比較簡(jiǎn)單，是一種廣泛應(yīng)用的重要測(cè)井方法。

3 實(shí)際應(yīng)用

根據(jù)綜合物探測(cè)井的基本方法原理可知：

1）一般完整的巖體其電阻率、波速值較高，井徑曲線光滑不擴(kuò)大；而破碎巖體或節(jié)理裂隙發(fā)育的巖（土）體，其電阻率、波速值相對(duì)較低，井徑曲線凹凸不平，甚至出現(xiàn)井徑擴(kuò)大現(xiàn)象；

2）自然電位曲線可輔助區(qū)分滲漏性地層與非滲漏性地層；

3）井溫大體反映出地層溫度，當(dāng)存在含水層時(shí)，井溫曲線會(huì)出現(xiàn)低值，存在地?zé)釙r(shí)，井溫曲線會(huì)出現(xiàn)高值；當(dāng)?shù)蜏靥荻犬惓r(shí)，可能含涌水點(diǎn)或漏水點(diǎn)；

4）自然伽馬值（γ）曲線能反映相應(yīng)層位的變化，含放射性元素的地層會(huì)出現(xiàn)極高的自然γ。通常情況下，泥質(zhì)成分高的巖層自然γ 較高。

圖1 為綜合物探測(cè)井成果圖，顯示了鉆孔柱狀圖、物探解釋、各測(cè)井方法曲線，讓3 種成果展示在同一圖上，簡(jiǎn)單、直觀、易懂。該鉆探結(jié)果顯示地層為砂泥巖地層，從圖1 中可以看出：（1）井溫曲線在130.3 m 附近出現(xiàn)拐點(diǎn)，在對(duì)比聲波、電阻率參數(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)隔離套管的情況，判斷此位置為該孔的測(cè)試水位處；（2）通過多參數(shù)曲線對(duì)比分析：聲波值、電阻率值顯示較大值、井徑曲線平滑，基本無變化；表明該部位鉆孔完整，且自然γ 呈現(xiàn)較小值，該部位物探解釋為砂巖、巖體較完整；（3）對(duì)于局部較破碎的位置：聲波值、電阻率值顯示較小值且曲線形態(tài)不圓滑，井徑曲線跳躍大或呈鋸齒狀等不圓滑形狀。

圖1 綜合物探測(cè)井成果圖（一）

圖2 為某鉆孔物探測(cè)井成果圖：鉆孔深度128.00～142.00 m，井溫曲線變化異常，呈現(xiàn)“凸起”狀，在凸起的頂點(diǎn)附近(及136.17～137.70 m)，聲波曲線、電阻率曲線呈現(xiàn)的較小值，推測(cè)含涌水點(diǎn)；在對(duì)比巖芯照片，該位置（見圖3）處巖芯有溶蝕跡象。

圖2 綜合物探測(cè)井成果圖（二）

圖3 現(xiàn)場(chǎng)取樣巖芯照片圖

4 結(jié)論

綜合物探測(cè)井電參數(shù)和放射性參數(shù)曲線對(duì)于地質(zhì)分層效果很明顯；地溫的變化及異常點(diǎn)可以間接地反映出水點(diǎn)或漏水點(diǎn)的信息；聲波參數(shù)很能體現(xiàn)巖石完整性；聲波、電阻率、自然伽馬值也能客觀反映孔內(nèi)破碎情況；井徑的變化也能反映出孔內(nèi)裂隙或空洞等。

綜上所述，綜合物探測(cè)井應(yīng)用于工程地質(zhì)勘探中，可以獲取更多的地質(zhì)信息，是一種很有效的地質(zhì)勘探手段。