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煤田地球物理测井技术引言煤炭作为我国的主要能源之一，在能源开发和利用中起着重要的作用。
而煤田地球物理测井技术则是煤炭勘探和开采中的一项重要技术，通过测量地下煤层的物理参数，可以帮助煤炭公司评价煤层的质量、确定储量、分析构造条件等，为煤炭勘探和开采提供重要的依据。
本文将介绍煤田地球物理测井技术的基本原理、常见方法以及应用领域。
基本原理煤田地球物理测井技术基于地球物理学的基本原理，通过测量煤层中的物理参数，推断地下煤层的性质。
常见的物理参数包括声波速度、密度、自然伽马射线强度等。
这些物理参数与煤层的含矿量、孔隙度、强度等性质相关联，通过测量和分析这些物理参数，可以了解煤层的状况。
常见方法1. 声波测井声波测井是煤田地球物理测井技术中常用的方法之一。
它利用地下介质对声波的传播特性进行测量，在煤层中传播的声波会受到煤层孔隙度、含矿量等因素的影响。
通过测量声波的传播速度和衰减程度，可以推断煤层的孔隙度、强度等信息。
2. 密度测井密度测井是另一种常见的煤田地球物理测井方法。
它通过测量地下介质对射线的吸收程度，推断出地下介质的密度。
煤层中的密度与含矿量和孔隙度等因素有关，通过测量和分析密度数据，可以推断出煤层的煤质和储量等信息。
3. 自然伽马测井自然伽马测井是测井方法中最常用的一种方法之一。
它利用地下介质中的放射性元素发射的伽马射线进行测量，通过测量伽马射线的强度，可以推断地下有害元素的含量、分布以及煤层性质等。
煤层中的含矿量和放射性元素含量有关，通过测量自然伽马射线的强度，可以了解煤层的性质。
应用领域煤田地球物理测井技术在煤炭勘探和开采中有广泛的应用。
它可以为煤炭公司提供以下方面的信息：1.煤层质量评价：通过测量和分析煤层的物理参数，可以评价煤层的质量，包括含矿量、灰分、硫分等指标，为选择合适的采矿方法和制定开采方案提供依据。
2.储量估算：通过测量和分析煤层的物理参数，可以推断煤层的厚度、面积和体积，从而估算煤田的储量，为资源评价和开发提供依据。
煤田测井中的煤层判断及定厚方法段喜国 黄 伟(新疆煤田地质局一六一煤田地质勘探 乌鲁木齐830009)摘 要 在煤田测井中,选用有效参数,利用煤层与围岩的物性差异,用三种必测参数可对煤层进行判定,利用参数曲线形态特征、标志层及对比方法可对煤层进行定位,利用视电阻率、人工放射性参数曲线特征可确定煤层的深度、厚度及结构。
关键词 参数 煤层 定性 定厚 标志层 判定方法1 前 言煤田地球物理测井是煤田勘探中重要的技术手段之一,只要根据本地的煤层地球物理特性,选用有效的测井方法,效果是比较好的。
如果是在详查阶段,物性差异明显,对普查阶段物性作过细致总结,钻探可采取无芯钻进,通过测井方法判断煤层位置,确定煤层的深度、厚度及结构。
近年来在工作中发现一些技术人员对如何判断煤层概念不清,解释不合理,测井解释结果有拟合钻探结果的现象,甚至在钻探没有岩芯时解释遗漏煤层,从而丢失部分煤层,煤田测井技术未能得到充分发挥。
本文试图通过对过去工作的总结,对如何判断煤层提供一些参考经验。
2 产地煤层简介(以哈密大南湖为例)哈密大南湖主要含煤地层为中侏罗统西山窑组,根据岩性,含煤性特征分上、中、下3个岩性段,共可分为29个煤层组,全区可采煤层有15～16#、18#、19 #、24#、25#,计5个煤层组,煤层顶地板为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩。
3 地球物性特征简介煤层与其顶、底板相比较,有较高的电阻率,低自然放射性,高人工放射性(低密度),高声波时差异常特征,物性差异明显,曲线形态各异。
4 煤层解释原则4.1 多参数原则即对煤层解释时,一般至少应取得视电阻率、自然放射性、人工放射性3种参数。
这3种参数为规范确定的必测参数。
4.2 综合研究原则由于单参数的多解性,单一的或任意两种参数在一起都有可能出现错误的判定,因为它们的似煤特征可能为煤层引起,也可能由其它岩性引起,如硅质胶结的砂岩、粗砂岩等等,具有较高的电阻率,低自然放射性特征;井径扩大的井段具有低放射性,低密度特征,因此不能用单一参数或两种参数进行判定。
煤炭储量计算方法(二)煤层最低可采厚度边界线及其确定煤层有厚薄，开采的煤层点要有个厚度指标，将煤层厚度的可采边界点连起来，即成为某煤层的可采边界线。
线内的煤层可采，线外的煤层不可采。
可采见煤点之外工程见煤情况有两种，一是无煤，一是有煤但不可采。
确定最低可采见煤点的方法综合起来有如下几种。
1.在有条件的情况下如在巷道内可直接观察2.内插法《煤层最低可采厚度边界线及其确定之内插法》3.有限推断法《煤层最低可采厚度边界线及其确定之有限推断法》4.无限推断法《煤层最低可采厚度边界线及其确定之无限推断法》煤层最低可采厚度边界线及其确定之内插法标签：矿产资源煤炭煤炭资源煤炭储量计算内插法煤层最低可采厚度边界线及其确定2.内插法在一个见煤点可采，一个见煤点不可采时可采用此方法。
1)解析法图2-8-7解析法确定煤层最低可采厚度边界线示意图1 一见可采煤层钻孔;2—见不可采煤层钻孔;3—欲求的最低可采厚度值的点;4一见可采煤层钻孔的连线;5—最低可采厚度边界线假设钻孔1见煤厚度为m1大于最低可采厚度，钻孔3见煤厚度m’小于最低可采厚度。
要求在钻孔1、3之间求出煤层最低可采厚度m#的位置，求出钻孔1与最低可采厚度点之间的距离(I的长)。
如图2-8-7所示。
式中，l为见可采煤层钻孔到最低可采厚度点之间的距离;L为见可采煤层钻孔到见不可采煤层钻孔之间的距离;m1为可采煤层钻孔煤厚;m3为不可采见煤钻孔煤厚;m2为最低可采厚度。
用此法可以求出许多最低可采见煤点的位置，用平滑曲线将其联接起来，就可得到煤层的最低可采厚度边界线。
(2)图解法(图2-8-8)图2-8-8 图解法有两个钻孔见煤，A钻孔可采，B钻孔不可采，求两钻孔间最低可采见煤点的位置。
先选用一定的比例尺将AB两点联起来，从A点垂直向上作直线AC，并以相同比例尺使AC的长度等于A点见煤厚度与最低可采厚度之差。
同样从B 点垂直向下作直线BD，也用相同的比例尺使BD的长度等于最低可采厚度与B点见煤厚度之差。
浅谈煤田测井对煤、岩层定性、定厚的原则及应用煤田测井的重要任务是对煤层定厚解释，提供可靠的煤层厚度及埋深情况。
在煤田地球物理测井中，只要选择正确有效的物性（电阻率法、自燃伽玛法、自燃伽玛法等）以及合理的测量方法和技术，其地质效果就比较理想。
对煤、岩层的定论是直观快捷而准确。
标签：煤田测井岩层定性定厚0前言煤炭为紧缺能源矿产。
湖南属我国南方缺煤地区，而湘西北更是湖南的缺煤地区，为了解决供需矛盾，近几年开展了白垩系“红层”覆盖下煤资源的勘查，对发展地方经济和缓和煤资源紧缺局面具有十分重要的意义。
但在钻探技术中中深孔施工技术不成熟的情况下，有时可能打掉煤层或丢失煤层。
测井就可以解决这些问题。
本次以辰溪孝坪煤矿区长田区段为例，试着总结一下在湘西北的白垩系“红层”覆盖下的煤层的测井，如何定性与定厚解释异常。
供大家参考。
1煤系地层湘西北地区黔溆煤田含煤地层，有下二叠统栖霞组黔阳煤段（黔阳煤系）、上二叠统吴家坪组辰溪煤段（辰溪煤系）、上三叠一下侏罗统小江口煤系。
本次以黔溆煤田的中部的孝坪煤矿区为例，属沅麻盆地东部边缘，主要含煤层为吴家坪组辰溪段（P2w1）又称辰溪煤系。
顶底板分别为吴家坪组灰岩段（P2w2）和茅口组灰岩（P1m）。
吴家坪组辰溪段下部为灰-砖灰色块状铝土质泥岩，含大量星点状或团块状黄铁矿，局部夹有石灰岩，厚0.86-4.45m，一般厚2.40m。
上部8号煤黑色，条痕黑色，大部分呈块状，强玻璃光泽，以亮煤为主，暗煤。
厚0-3.02m，一般厚1.04m。
与下伏地层假整合接触。
本层位比较稳定，煤层结构简单，厚度不大。
2地球物理特征通过对矿区测井综合成果图曲线，结合理论以及钻孔剖面的综合分析，勘查区内煤层、主要岩层地球物理特征描述如下：①煤层：电阻率为中阻，一般高于围岩，低于灰岩，当煤层灰分增高或井壁坍塌井径扩大时会使电阻率值下降；伽玛伽玛（密度）为高异常读数，当煤层灰分增高或厚度小于探测器源距时，读数降低，但一般高于其它岩层，根据幅值的高低，可区分煤与炭质泥岩以及煤质变化；自然伽玛一般呈低幅值。
河南省地质矿产勘查开发局第二地质勘查院二○○六年三月目录一、钻探工程质量标准 (1)（一）煤层 (1)（二）岩层 (3)（三）终孔层位 (6)（四）钻孔偏斜 (6)（五）简易水文地质观测 (13)（六）钻孔封闭 (13)（七）原始记录 (14)（八）其它 (16)（九）综合整理（主要为底板图） (16)二、测井工程质量标准 (23)（一）综合要求 (23)（二）记录质量 (23)（三）成果质量 (24)三、抽水孔及长观孔质量补充要求 (24)四、钻孔见煤点质量综合评级标准 (26)五、钻探质量标准 (27)六、钻孔验收办法 (33)七、煤田勘探钻孔工程质量标准执行说明 (34)八、煤质主要指标的划分标准 (37)九、煤田矿山大小划分标准 (45)一、钻探工程质量标准（一）煤层1、煤层厚度（1）参加验收的煤层需经可靠的测井资料验证，确定之厚度采用真厚（凡倾角大于15度的煤层应换算真厚），找矿、普查区凡达到最低可采厚度（老矿区外围按设计要求）均参加验收。
详、精查阶段验收煤层按设计要求进行。
（2）凡煤层中单层夹矸厚度大于最低可采厚度时，被夹矸分开的上、下煤分层作为独立煤层，达到最低可采厚度者，应分别参加验收。
若煤层中的单层夹矸厚度小于最低可采厚度时，煤层厚度按储量计算规定的办法确定其纯煤真厚是否达到最低可采厚度达到者参加验收，小于者不参加验收。
对复杂结构的可采见煤点也按此办法处理，但其采用厚度按规范中储量计算的规定执行。
（3）参加验收的单一煤层受岩浆侵入后，使其结构发生变化。
在验收时，可按（2）执行。
若可采煤层全层变质为天然焦，仍按正常煤层的规定执行。
可采煤层中，同时存在煤和天然焦的情况下，应准确确定煤层和天然焦的层数、厚度和位置。
除作同一煤层进行验收外，尚要清楚地填入打煤报告中。
（4）在煤层中的夹矸厚度小于最低可采厚度，且小于或等于煤分层厚度时，其质量要求规定如下：1）优质：a、煤层中大于或等于0.2米夹矸的层数与可靠的测井资料一致；b、煤层中夹矸的厚度、位置与可靠的测井资料比较，误差不大于0.3米；若其中一项不符合规定，则降级评定。
煤田测井中的煤层判断及定厚方法段喜国 黄 伟(新疆煤田地质局一六一煤田地质勘探 乌鲁木齐830009)摘 要 在煤田测井中,选用有效参数,利用煤层与围岩的物性差异,用三种必测参数可对煤层进行判定,利用参数曲线形态特征、标志层及对比方法可对煤层进行定位,利用视电阻率、人工放射性参数曲线特征可确定煤层的深度、厚度及结构。
关键词 参数 煤层 定性 定厚 标志层 判定方法1 前 言煤田地球物理测井是煤田勘探中重要的技术手段之一,只要根据本地的煤层地球物理特性,选用有效的测井方法,效果是比较好的。
如果是在详查阶段,物性差异明显,对普查阶段物性作过细致总结,钻探可采取无芯钻进,通过测井方法判断煤层位置,确定煤层的深度、厚度及结构。
近年来在工作中发现一些技术人员对如何判断煤层概念不清,解释不合理,测井解释结果有拟合钻探结果的现象,甚至在钻探没有岩芯时解释遗漏煤层,从而丢失部分煤层,煤田测井技术未能得到充分发挥。
本文试图通过对过去工作的总结,对如何判断煤层提供一些参考经验。
2 产地煤层简介(以哈密大南湖为例)哈密大南湖主要含煤地层为中侏罗统西山窑组,根据岩性,含煤性特征分上、中、下3个岩性段,共可分为29个煤层组,全区可采煤层有15～16#、18#、19 #、24#、25#,计5个煤层组,煤层顶地板为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩和细砂岩。
3 地球物性特征简介煤层与其顶、底板相比较,有较高的电阻率,低自然放射性,高人工放射性(低密度),高声波时差异常特征,物性差异明显,曲线形态各异。
4 煤层解释原则4.1 多参数原则即对煤层解释时,一般至少应取得视电阻率、自然放射性、人工放射性3种参数。
这3种参数为规范确定的必测参数。
4.2 综合研究原则由于单参数的多解性,单一的或任意两种参数在一起都有可能出现错误的判定,因为它们的似煤特征可能为煤层引起,也可能由其它岩性引起,如硅质胶结的砂岩、粗砂岩等等,具有较高的电阻率,低自然放射性特征;井径扩大的井段具有低放射性,低密度特征,因此不能用单一参数或两种参数进行判定。
4.3 以测井参数曲线特征为主,参考钻孔地质编录的原则,尤其是在测井煤层解释结果(包括定性定厚及结构)与地质编录出现问题时,有必要对取芯段的岩、煤芯进行实地鉴定(包括定性定厚及结构)。
5 煤层的判定方法钻探采取率符合要求,岩芯完整,结合参数曲线,对煤层的判定较简单,当钻探采取率差,甚至完全无芯时,判断煤层就变得较复杂,需要做细致的研究,根据笔者多年的经验,对煤层的判定总结出以下4种方法。
5.1 逻辑判断法该方法是煤田解释中最基本的方法,最为常用,使用于单孔独立解释。
运用逻辑判断法,如果电阻率高值为真(T),则低值为假(F);天然放射性低值为真(T),则高值为假(F);人工放射性高值为真(T),则低值为假(F)。
逻辑表达式为:I F(ρ=T)and(γ=T)and(γ-γ=T)=Then coal =T。
式中:ρ为电阻率;γ为天然放射性;γ-γ为人工放射性。
之外的任何一种逻辑关系判定结果都为非煤,逻辑判断结束。
煤层逻辑判断见图1。
942007年 新 疆 有 色 金 属 图1 煤层逻辑判断图5.2 曲线形态特征判定法井田部分煤层一至多个参数,其曲线形态特征有规律可循,有单一的,也有组合的,利用形态的特征,在逻辑判断的基础上,可以判定煤层属于哪一层煤,例如哈密大南湖煤田3#煤层的形态特征(图2)。
图2 3#煤层形态特征以天然伽玛曲线具有明显的特征,曲线有3个尖峰,似手指故命名为佛手,此特征在全区几十层煤中形态独一无二,是认定3#煤的可靠特征,此特征对地质研究上部煤层提供了一个重要依据,对指导下一步工作有较大帮助。
5.3 标志层特征判定法标志层就是一个井田(或一定范围内)一种参数或几种参数,在不同的钻井中的对应位置其参数曲线形态特征具有相似性,它与地质标志层有可能完全一致,也有可能不在同一个位置,但共同的特点是标志明显,广泛分布,比较稳定。
标志层可能是煤层本身,也可能是煤层的直接顶、底板或距煤层一定距离的其他岩层。
标志层的确定,需要做大量的对比,校正参数,统一横向比例尺。
在一个井田标志层有可能有多层,运用于确定煤组、地质界线等等。
利用标志层确定煤层判定需要以下条件:(1)某一段经逻辑判断为“真”,即该井段为煤。
(2)标志层距离煤层较近,距离变化不大,且标志层厚度稳定。
(3)标志层至少有一种参数曲线形态具有相似性,哈密大南湖天然放射性在同一煤上的反映有很好的相似性,见图3。
3#煤层在21线由北向南的对比,其变化是可追朔的。
图3 3#煤层形态变化5.4 对比判定法对比判定适用于勘探的中、末期,对单孔确定的煤层及层位、岩层做合乎全区规律的修正、补充。
该方法主要用于修正煤层层位偏差、煤层遗漏。
该方法必须建立在煤层逻辑判定之后,在基础资料比较详实的基础上利用标志层参数曲线形态、层间距、厚度、地质标志层等作综合分析,该方法注重标志层曲线形态特征,经过综合对比、分析,找出井田内各钻孔物性特征相似性的层位,总结出一般规律,在具有规律性的基础资料上进行判断,从而确定煤层的位置。
6 定厚经验上述的判定方法,仅对煤层做出定性解释,对煤层顶、底板的深度及结构,需要采用一定的方法来确定。
从地球物性特征出发,任何一种参数,只要有具备符合要求的异常都可用来确定煤层的顶、底板深度。
一般情况下,使用3种方法,选其两种参数算出平均值定厚、定深,就能满足规范要求。
常用的3种方法有视电阻率、天然伽玛、人工放射性(选用反映较好的两种方法)。
(下转52页)05段喜国 黄 伟:煤田测井中的煤层判断及定厚方法增刊固井水泥浆密度1.70,套管使用管箍丝扣连接。
套管头是自制塑料单向注浆阀,下完套管后,下Φ50钻杆对接正反接头泵注水泥浆。
该注浆阀设计结构简单,已在几个钻孔中正常使用,而且候凝完成容易处理。
2.2 二开二开钻井使用Φ89mm绳索取芯钻进,钻头直径Φ96mm,扩大器直径Φ96.5mm,可取岩心理论直径Φ64mm。
地层中泥岩含量多,造浆严重,进尺效率低。
地层倾向小,属不易斜地层,钻进参数选择较宽,钻压0.8～1.5t,转速受设备改造限制只能用377r/m in,泵量150L/m in。
2.3 泥浆工作绳钻对泥浆工作有较高的要求,泥浆应低比重、低失水量,泥皮薄。
我们试用了两种稀释失水剂,一种是新疆某地产的腐植酸钾,一种是河南某地产的腐植酸钾(SHc-1)。
两者对泥浆的稀释作用相同,循环泥浆比重都不超过1.04,但地产品降失水作用差,泥皮厚,钻杆内迅速结泥皮,内管接不上来,而SHc-1性能较好。
循环系统的配备使该井有了很大的改变,我们认为这种改变对安全施工是非常重要的,循环槽不仅长,而且宽达半米,沉淀池2m多长,1m多宽,泥浆池容量8m3,泥浆出了钻塔就象进入了缓冲池,低粘度、低比重的泥浆流动很慢,岩粉的沉淀效果极佳,配备的除砂器没有了使用价值,至终孔泥浆池内的比重始终小于1.04。
泥浆配比:SHc-18kg、PHP50g,由于地层造浆严重,100m后使用无固相泥浆钻进。
2.4 钻头使用情况一开:使用152m牙轮钻头;二开:使用金刚石孕镶钻头,平底型和环齿型各两只。
由于地层较软,磨损量均不大,还可正常使用。
在该区地层1个金刚石钻头的寿命(无锡钻探工具厂产)应接近100m。
2.5 煤层采取使用无锡厂绳钻钻具,采取率能满足设计要求。
由于该孔目标煤层煤芯都是柱状,卸下钻头就能快速倒出,比半合牙嵌管取芯快,所以用实管取煤芯。
煤层钻进钻压8k N,转速261～377r/m in,泵量80～150r/m in,煤层采取率83.72%。
2.6 工程质量该井终孔井深475.93m,孔斜0°,钻月效率420,取岩芯进尺394.9m,岩心采取率78%。
3 结论及建议AD-01井的煤层气试井工程由中煤一局完成,结果显示煤层气含量小,煤层渗透率较差。
该孔揭露的煤层顶板是胶结极差的粉砂岩,因盖层条件差,不利于煤层气的存储,但单一井的施工不能对整个区块下定义,该区南部钻探孔简易瓦斯采取显示,气含量较好,且盖层为泥岩,利于气的存储,所以应对南部继续勘探,对整个区块的煤层气情况进行综合评价。
加强基础资料研究,分析目的煤层、标志层在煤层气井网布控范围的变化规律,最终达到对现场施工的指导作用。
根据该井获得的煤层参数,合理设计射井、压裂、排采各项环节,尽可能使单井产能达到最大;鉴于该井实际获得的6#目的煤层参数,今后在部署生产井时,有必要考虑6#目的煤层的钻井工艺和开采工艺,以便获得更大的经济效益。
本井在目的层外的砂岩储层中未见气测异常显示。
根据不同地区不同的地表地质情况,制定详细施工措施,提高钻井施工工艺,达到缩短建井周期的效果。
增加科技投入,加强对现场录井工作的指导,以减少生产中的盲目性,另外为取全、取准各项资料,特别是煤芯及其顶底板提供保障,建议在钻探工艺方面改进岩煤芯采样器。
另外这种大规模式,对资料的收集及现场管理是否有利值得探讨,建议今后可采取其它模式。
收稿:2007-04-12(上接50页)下面介绍具体的定厚方法:方法1.曲线异常较好,界面清楚时,取视电阻率异常与人工放射性曲线异常的解释深度的算术平均值做煤层的确定深度。
方法2.当曲线有异常,但界面不清,特别是顶、底板为高阻层时,视电阻率曲线就没有明显的界面,遇有这种情况需要加参数(如声波)。
方法3.界面不清时,可以对参数曲线进行微分处理,得出两个方向相反的尖峰,靠近目的层的尖峰为解释点。
参考文献〔1〕王惠濂.综合地球物理测井.北京:地质出版社, 1987.〔2〕中华人民共和国地质矿产部.煤田地球测井规范, DZ/T0082-93〔Z〕.1994.收稿:2007-04-2425薛 峰:基于GI S的成矿预测系统增刊。
