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。