综合地球物理测井技术和应用研究

摘 要：地球物理综合测井技术是通过测井曲线反映地层岩性，解决地质问题的一种方法，在煤层气的勘探开发过程中起着重要作用，广泛运用于各个领域。通过一系列的测井曲线获得钻井内丰富的地质物性信息，估算煤层的孔隙度、渗透率、含气量等确定构造和地质环境，解决水文地质等方面，越来越发挥重要的作用。

关键词：综合测井；测井数据；盾构隧道

前言

地球物理测井，广泛应用于工程勘探的各个领域。通过测井地层得到钻孔信息丰富，岩石钻孔记录的物理性质，地球物理信息的采集，处理和解释，为地质信息，信息工程和地质灾害，生态环境等信息，在推断地质结构和地质环境，在解决水文地质问题中发挥作用。我国首家煤炭行业运用盾构技术进行隧道施工在新疆某煤矿投入生产。盾构隧道地质条件将不利于施工过程，可能引起周边建筑物沉降表面变形或冲突，特别是岩石风化、水文等因素直接影响盾构隧道施工安全。所以我们必须利用经验做好预测，基于地质隧道预报经验，国内普遍采用地质雷达、钻孔、地质分析三种方法进行处理。

1 综合地球物理测井技术和应用

地球物理测井方法：自然伽玛、声波测井、电阻率测井、自然电位测井、井温、井斜测井、井中电视、盐化等。仪器设备：测井仪器采用北京中地英捷物探研究所生产的PSJ-2型数字测井仪。该系统由主机、电缆绞车、笔记本电脑、发电机，密度、井温、井斜、声波及电极系探管组成。井下电视采用武汉长胜工程检测技术开发公司JL-IDOI（A）智能钻孔电视成像仪。

中国地调局地科院物化探在完成综合测井数据采集、资料解释、统计分析和综合研究工作基础上，获得重要发现，取得了系列进展和成果。完成了庐枞ZK01及铜陵TLZK01两个2000多米钻孔的6次综合测井数据采集工作，测量总深度达4126.43米。取得了视电阻率、自然电位、极化率、磁化率、声波速度、超声成像、自然伽马、岩性密度、井斜、井径、井温、泥浆电阻率测井及井中磁测等13种测井参数的测井数据和图像。

在XX钻孔1500米以下井段连续发现21处强放射性异常（一级表外含量），异常段累计厚度达93.02米，为庐枞地区深部找铀矿提供了重大线索。通过对TLZK01钻孔岩心编录及测井资料对比分析，采用有效的矿化带识别技术，推断金属硫化物矿化段异常12处，累计厚度400余米。利用ZK01、TLZK01钻孔的常规测井资料，研究了岩性测井响应特征，完成了钻孔主要岩性的测井响应分析和岩性识别分层。利用ZK01、TLZK01钻孔的超声成像测井资料，统计分析了钻孔壁裂隙发育和破碎状况。对多参数地球物理测井结果进行了综合研究，分析了钻遇地层主要岩性的测井响应特征，初步建立了相应的物性模型。

通过深部地球物理钻孔和地球物理勘探工作的发展状况，地壳浅层的垂直变化，深化金属和地面地球物理数据提供解释，而且提供了丰富的地球物理信息，也为工作区寻找深部隐伏矿提供了丰富的地球物理信息。目前最新的脉冲中子饱和度测井、同位素示踪测井及配套装备等研究，创立了脉冲中子双谱饱和度测井及致密气藏脉冲中子测井理论，发明了放射性同位素示踪剂载体的制备工艺及放射性同位素示踪剂评价手段，形成了满足不同地层条件下注水、产出剖面监测的同位素示踪技术体系，创建了以中子寿命谱技术为核心的套后放射性组合测井解释方法，达到了截面双参数同时测量，实现了监测技术的安全、可靠和高效。

2 综合测井在盾构隧道工程主要数据

（1）不同的地质构造，岩石层的特征曲线不同，我们可以利用综合测井数据曲线来观察比较各种岩层，通过比较可以得到不同的特征，针对不同地理特征实施钻孔方案和具体的工作面方案。（如图所示）上述综合测井数据曲线分析了电阻率、声波速度曲线和电位情况，根据具体的数据曲线解释原则，与实测曲线进行对比，可以确定工作面的岩层属性，对后续的开采工作非常有利。（2）声波速度测井曲线的解释，声波在不同岩层结构其波速会有不同的变化，通过不同层面其物理指标将有明显差异，我们根据声波速度可以确定岩孔破碎程度，进而分析岩石的破碎情况和裂缝的发展趋势。（3）电阻率、自然电位以及温度曲线的变化和异常解释，一般情况下岩石周围含水层的电阻率都会呈现较明显的异常状况，自然电位会明显偏离基准线，有明显的上升变化趋势，温度呈现不规律的变化，一般情况温度的梯度变化比完整的井孔温度梯度小，随着深度的变化并不明显，因此我们结合电阻率和温度曲线，再结合自然电位变化的解释分析确定其分类，定位含水丰富区域。（4）井液电阻率测井（盐扩散法）：在含水层（段），盐化后井液电阻率随时间有明显增加和位移，根据盐化后井液电阻率随时间的变化和盐水柱的运动方向，划分含水层（段）并确定其补给关系。根据井径测井实测数圈定井径扩大段。（5）智能钻孔三维可视化成像：三维地质建模是运用计算机技术，利用测井资料、录井资料和钻井资料，形成工程参数和地质参数的三维数据体，定量分析钻孔的破碎情况、裂隙的发育及长度、宽度、裂隙的产状，计算钻孔中破碎带的面积，绘制相应的三维井眼轨迹，逐渐成为随钻地质导向钻井技术的一个热点。利用VC++与OpenGL混合编程实现井眼轨迹和地层三维可视化。

3 测井曲线综合解释

综合测井的成果解释：可以结合声波速度曲线变化来确定岩层的破碎程度，进行较准确的评估，结合电阻率、井温度变化、电阻率变化可以对岩层井下的含水状况进行评估，利用井下电视对工作面异常区进行综合的分析。利用现代化的成像测井能够准确经行地层结构分析，得到较准确的量化分析报告，结合声波速度和地质特征进行交互式的信息对比，得到裂缝参数、岩体频谱分析等等。

4 结束语

在钻井超前勘探盾构隧道时地质预报综合录井取得了一些进展。特别是软岩、硬岩，在破碎带岩体风化程度、不良水文地质等提供了一种科学地球物理测井数据，减少技术引起的屏蔽导体和盾构施工变形和损伤的影响，以便采取相应的措施，以确保隧道施工安全。建议：如果地质雷达在隧道的顶部，位于高密度勘探地面上，盾构隧道不良地质体在施工过程中对地表扰动的形成，可能引起周围建筑物和调查监测变形或沉降，将更有现实意义。

参考文献

[1]刘明举，刘毅，刘彦伟，等.地球物理测井技术在判识构造软煤中的应用[J].煤炭工程，2005，5.

[2]董红，侯俊胜，李能根，等.煤层煤质和含气量的测井评价方法及其应用[J].物探与化探，2001，2.

[3]王力，袁安民.综合地球物理测井在隧道建设前期勘探中的应用[J].工程地球物理学报，2009（6）.

[4]余常忠，暴迎亮，李苗，等.地球物理测井技术在煤炭资源普查中的应用[J].陕西煤炭，2011（5）.

[5]汪中浩，陈冬.利用水平井测井资料研究地层空间展布[A].中国地球物理学会第二十届年会论文集[C].2004.

[6]孔繁达，何涛，姜洪福.薄互层水平井测井电阻率的各向异性校正[J].北京大学学报（自然科学版），2011，2.