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[摘 要]本文介绍了河北万全煤田李虎庄区的岩、煤层地球物理特征和煤层测井曲线对比方法。
[关键词]煤田测井、岩煤层物性特征、煤层对比、万全李虎庄
中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0336-01
万全煤田位于河北省万全县境内，面积约600 km2，已查明煤炭资源量约11亿吨。本区找煤及勘查工作始于上世纪50年代末，至80年代中期主要进行了黄家堡区普查、宣平堡区详查及万全城西井田补充勘探等工作，近年又开展了李虎庄区煤炭普查。万全煤田含煤地层是下白垩统青石砬组，含三个煤组，14个煤层，其中1号煤层为较稳定煤层。李虎庄区煤炭普查期间施工钻孔60余个，全部进行了地球物理测井。本文对本区岩煤层物性特征及煤层测井曲线对比方法进行介绍，以期为今后的勘查工作提供参考。
1 仪器设备及测量技术条件
李虎庄区煤炭普查，使用PSJ-2型数字测井系统完成测井参数的数据采集和电子记录。密度探管使用有机玻璃模块（1.27 g/cm3 ）和铝 （2.57 g/cm3 ）模块进行基地刻度。在井场，用强度为400γ的刻度环对长源距和短源距计数率进行检查，当发现计数率变化超限后，重新进行模块刻度。 自然伽玛道使用强度为40γ（相当于2.9 PA/Kg）的刻度环进行基地刻度和井场检测，以求得自然伽玛计数率与放射性标准单位（PA/Kg）的换算系数。当发现计数率改变时，重新计算换算系数。三侧向电阻率使用模拟电阻率刻度箱进行刻度检查，标准值分别为1、10、100、1000、10000Ω.m。仪器出厂调试在10～1000Ω.m范围内，误差小于5%，基地刻度或井场检查时不大于该误差值。井斜仪按要求在校验架进行校验。方位角在0～360°、顶角在0°至仪器极限值之间，至少有8个校验点。顶角误差不大于0.5°、方位角不大于5°（顶角大于3°时）。井场下井前用罗盘进行检查，顶角和方位角检查点各不少于两个。声速探管在校验桶（钢或铝）内测试纵波时差和稳定性，连续工作2h，各次实测值与标准值相比，相差不大于5μs/m。井温仪按规范要求给定覆盖测区地温变化范围值进行刻度，且均匀分布。测量值与精度为0.1？C的水银温度计比较，误差不大于0.5？C。同时测定系统阻尼时间。
2 岩、煤层物性特征
根据钻孔揭露资料，本区发育的地层自下而上有：新太古界红旗营子群或新元古界化德群；侏罗系上统张家口组；白垩系下统青石砬组、白垩系中统洗马林组；新生界第四系全新统等。
2.1 第四系全新统
本组厚度为10～120m，由黄土 、砂质粘土、砂卵砾石及粉、细砂等组成。电阻率曲线起伏较大，范围在10～300Ω.m间变化，个别砾石段最高值超过400Ω.m；长源距伽玛伽玛曲线基线值为400cps/s左右，高幅值达650cps/s；自然伽玛起伏较大，为犬牙形状的起伏曲线，基线值在0.8～1.3pA/kg间变化。
2.2 白垩系中统洗马林组
本组全区分布，以厚层状砂砾岩为主，夹泥岩及薄层粉、细砂岩。电阻率曲线变化平缓，总体电阻率幅值较低，值域在20～80Ω.m间起伏。由于胶结松散，泥质成分较多，造成长源距伽玛伽玛曲线为厚层低幅齿状显示，均值为800cps/s左右；自然伽玛曲线幅值较高，均值1.0～1.7pA/kg。
2.3 白垩系下统青石砬组
本组以泥质岩性为主，次为粉、细砂岩夹薄层砾岩，含煤数层。在电阻率曲线上，砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩区别不大，均以10Ω.m左右的幅值形成基线，偶有硅质砂岩以小脉冲形态示出，幅值约10～30Ω.m，煤层异常反映突出，幅值范围20～250Ω.m；在长源距伽玛伽玛曲线上，砂岩、泥岩区别不明显，以800cps/s幅值形成基线，硅质砂岩以负异常小脉冲示出，煤层异常反映突出，形成幅值高于4000cps/s的高峰状；自然伽玛曲线幅值变化较大，总体幅度较高，基值1.3pA/kg左右，在煤层上为低于0.5pA/kg的负异常突出显示，全区多数钻孔出现幅值超2.0pA/kg的高异常层段。
2.4 侏罗系上统张家口组
为煤系直接基底地层，岩性以凝灰岩和流纹岩为主，结构致密。电阻率与上部地层比较相对为高值显示，幅值在30Ω.m以上；长源距伽玛伽玛曲线以低幅度脉动显示，基线值为600cps/s；自然伽玛呈较高值显示，幅值2.0pA/kg以上。
3 煤层解释原则
本区煤层定性、定厚解释依据人工伽玛（包括长源距GGFR、短源距GGNR）、天然伽玛（NG01）、三侧向电阻率（GR01）、自然电位（SLFP）各参数曲线，有时参考声速时差（SON2）曲线。人工伽玛、天然伽玛、三侧向电阻率曲线，在煤层上有较好的幅度异常显示，是确定煤层深度、厚度及结构的基本参数。人工伽玛相对围岩总是以正异常高幅值显示，幅比在3倍以上，煤层界面清晰，定厚解释曲线幅值的1/3处为分层点，薄层时应向曲线峰值方向移动，在2/3～4/5之间确定分层点。NG01相对围岩一般为负异常显示，幅比大于1/2， NG01曲线在煤层上反映明显，也是主要定量参数，定厚解释原则为异常半幅度点处分层，薄层时应向曲线峰值方向移动，在1/3～4/5之间确定。三侧向电阻率曲线在煤层上反映幅值较视电阻率曲线更大，界面更陡直，其分层点为：厚层在曲线的底部突变处；薄层应向曲线峰值方向稍做移动。
4 煤层曲线对比
4.1 对比方法
本区各钻孔测井曲线幅度及形态变化较大，钻孔间岩层物性对比标志不明显。各孔间除煤系上部厚层砾岩段可追溯外，其他岩层间没有稳定统一的标志层。所以本次曲线对比以各钻孔揭露的煤层组所对应曲线特征为主要依据，同时参考地质对比结果。
4.2 对比依据
Ⅰ煤组为结构简单—复杂的薄—中厚多层状煤层组合。该煤组上部初始煤分层或全煤组不可采段的电阻率曲线幅值普遍较低，与泥质岩系差异较小，同时，天然伽玛曲线基本以半低值反映；下部煤分层电阻率曲线幅值相对较高，部分煤分层的电阻率曲线呈高尖峰状出现，天然伽玛曲线以低值负异常反映；人工伽玛曲线在整个煤组上显现高异常的物性特征。Ⅰ煤组的这种上下煤分层曲线形态特征构建了本煤层组较特殊的组合，这些为识别整个煤组提供了依据。Ⅰ煤组实测曲线反映特征如图1。
Ⅱ煤组全区部分钻孔揭露，多以薄层存在，位于Ⅰ煤层组之下，间隔10～50m，二者之间通常有一粒度较大的岩层（中粗砂岩或砾岩）出现，可以作为对比得依据。
4.3 对比成果
依据上述规律进行煤层甄别对比后，主要煤层对比属性基本可靠，基本符合区内地层的沉积变化规律。Ⅱ、Ⅲ煤层组仅局部钻孔出现，可采点少，不稳定，曲线特征条件较差，对比时以Ⅰ煤组对比结果为序依次推断。
本区断层、破碎带曲线显示不明显，但斷层会使地层间距发生明显缩短或增加，地层层段发生明
显缺失或重复现象，从而造成物性标志层间距的明显缩短或增加，标志层缺失或重复，据此可以在对比曲线上判断断层存在的大致位置及性质。
5 结论
本区煤岩层物性条件较好，煤层与围岩之间物性差异较大，煤层解释及地质剖面解释质量可靠，完成了设计要求的测井地质任务，质量达到了有关规范的要求。
作者简介
孙跃民（1958—），男，物探工程师，长期从事煤田地球物理测井工作。
[关键词]煤田测井、岩煤层物性特征、煤层对比、万全李虎庄
中图分类号：P618.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0336-01
万全煤田位于河北省万全县境内，面积约600 km2，已查明煤炭资源量约11亿吨。本区找煤及勘查工作始于上世纪50年代末，至80年代中期主要进行了黄家堡区普查、宣平堡区详查及万全城西井田补充勘探等工作，近年又开展了李虎庄区煤炭普查。万全煤田含煤地层是下白垩统青石砬组，含三个煤组，14个煤层，其中1号煤层为较稳定煤层。李虎庄区煤炭普查期间施工钻孔60余个，全部进行了地球物理测井。本文对本区岩煤层物性特征及煤层测井曲线对比方法进行介绍，以期为今后的勘查工作提供参考。
1 仪器设备及测量技术条件
李虎庄区煤炭普查，使用PSJ-2型数字测井系统完成测井参数的数据采集和电子记录。密度探管使用有机玻璃模块（1.27 g/cm3 ）和铝 （2.57 g/cm3 ）模块进行基地刻度。在井场，用强度为400γ的刻度环对长源距和短源距计数率进行检查，当发现计数率变化超限后，重新进行模块刻度。 自然伽玛道使用强度为40γ（相当于2.9 PA/Kg）的刻度环进行基地刻度和井场检测，以求得自然伽玛计数率与放射性标准单位（PA/Kg）的换算系数。当发现计数率改变时，重新计算换算系数。三侧向电阻率使用模拟电阻率刻度箱进行刻度检查，标准值分别为1、10、100、1000、10000Ω.m。仪器出厂调试在10～1000Ω.m范围内，误差小于5%，基地刻度或井场检查时不大于该误差值。井斜仪按要求在校验架进行校验。方位角在0～360°、顶角在0°至仪器极限值之间，至少有8个校验点。顶角误差不大于0.5°、方位角不大于5°（顶角大于3°时）。井场下井前用罗盘进行检查，顶角和方位角检查点各不少于两个。声速探管在校验桶（钢或铝）内测试纵波时差和稳定性，连续工作2h，各次实测值与标准值相比，相差不大于5μs/m。井温仪按规范要求给定覆盖测区地温变化范围值进行刻度，且均匀分布。测量值与精度为0.1？C的水银温度计比较，误差不大于0.5？C。同时测定系统阻尼时间。
2 岩、煤层物性特征
根据钻孔揭露资料，本区发育的地层自下而上有：新太古界红旗营子群或新元古界化德群；侏罗系上统张家口组；白垩系下统青石砬组、白垩系中统洗马林组；新生界第四系全新统等。
2.1 第四系全新统
本组厚度为10～120m，由黄土 、砂质粘土、砂卵砾石及粉、细砂等组成。电阻率曲线起伏较大，范围在10～300Ω.m间变化，个别砾石段最高值超过400Ω.m；长源距伽玛伽玛曲线基线值为400cps/s左右，高幅值达650cps/s；自然伽玛起伏较大，为犬牙形状的起伏曲线，基线值在0.8～1.3pA/kg间变化。
2.2 白垩系中统洗马林组
本组全区分布，以厚层状砂砾岩为主，夹泥岩及薄层粉、细砂岩。电阻率曲线变化平缓，总体电阻率幅值较低，值域在20～80Ω.m间起伏。由于胶结松散，泥质成分较多，造成长源距伽玛伽玛曲线为厚层低幅齿状显示，均值为800cps/s左右；自然伽玛曲线幅值较高，均值1.0～1.7pA/kg。
2.3 白垩系下统青石砬组
本组以泥质岩性为主，次为粉、细砂岩夹薄层砾岩，含煤数层。在电阻率曲线上，砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及泥岩区别不大，均以10Ω.m左右的幅值形成基线，偶有硅质砂岩以小脉冲形态示出，幅值约10～30Ω.m，煤层异常反映突出，幅值范围20～250Ω.m；在长源距伽玛伽玛曲线上，砂岩、泥岩区别不明显，以800cps/s幅值形成基线，硅质砂岩以负异常小脉冲示出，煤层异常反映突出，形成幅值高于4000cps/s的高峰状；自然伽玛曲线幅值变化较大，总体幅度较高，基值1.3pA/kg左右，在煤层上为低于0.5pA/kg的负异常突出显示，全区多数钻孔出现幅值超2.0pA/kg的高异常层段。
2.4 侏罗系上统张家口组
为煤系直接基底地层，岩性以凝灰岩和流纹岩为主，结构致密。电阻率与上部地层比较相对为高值显示，幅值在30Ω.m以上；长源距伽玛伽玛曲线以低幅度脉动显示，基线值为600cps/s；自然伽玛呈较高值显示，幅值2.0pA/kg以上。
3 煤层解释原则
本区煤层定性、定厚解释依据人工伽玛（包括长源距GGFR、短源距GGNR）、天然伽玛（NG01）、三侧向电阻率（GR01）、自然电位（SLFP）各参数曲线，有时参考声速时差（SON2）曲线。人工伽玛、天然伽玛、三侧向电阻率曲线，在煤层上有较好的幅度异常显示，是确定煤层深度、厚度及结构的基本参数。人工伽玛相对围岩总是以正异常高幅值显示，幅比在3倍以上，煤层界面清晰，定厚解释曲线幅值的1/3处为分层点，薄层时应向曲线峰值方向移动，在2/3～4/5之间确定分层点。NG01相对围岩一般为负异常显示，幅比大于1/2， NG01曲线在煤层上反映明显，也是主要定量参数，定厚解释原则为异常半幅度点处分层，薄层时应向曲线峰值方向移动，在1/3～4/5之间确定。三侧向电阻率曲线在煤层上反映幅值较视电阻率曲线更大，界面更陡直，其分层点为：厚层在曲线的底部突变处；薄层应向曲线峰值方向稍做移动。
4 煤层曲线对比
4.1 对比方法
本区各钻孔测井曲线幅度及形态变化较大，钻孔间岩层物性对比标志不明显。各孔间除煤系上部厚层砾岩段可追溯外，其他岩层间没有稳定统一的标志层。所以本次曲线对比以各钻孔揭露的煤层组所对应曲线特征为主要依据，同时参考地质对比结果。
4.2 对比依据
Ⅰ煤组为结构简单—复杂的薄—中厚多层状煤层组合。该煤组上部初始煤分层或全煤组不可采段的电阻率曲线幅值普遍较低，与泥质岩系差异较小，同时，天然伽玛曲线基本以半低值反映；下部煤分层电阻率曲线幅值相对较高，部分煤分层的电阻率曲线呈高尖峰状出现，天然伽玛曲线以低值负异常反映；人工伽玛曲线在整个煤组上显现高异常的物性特征。Ⅰ煤组的这种上下煤分层曲线形态特征构建了本煤层组较特殊的组合，这些为识别整个煤组提供了依据。Ⅰ煤组实测曲线反映特征如图1。
Ⅱ煤组全区部分钻孔揭露，多以薄层存在，位于Ⅰ煤层组之下，间隔10～50m，二者之间通常有一粒度较大的岩层（中粗砂岩或砾岩）出现，可以作为对比得依据。
4.3 对比成果
依据上述规律进行煤层甄别对比后，主要煤层对比属性基本可靠，基本符合区内地层的沉积变化规律。Ⅱ、Ⅲ煤层组仅局部钻孔出现，可采点少，不稳定，曲线特征条件较差，对比时以Ⅰ煤组对比结果为序依次推断。
本区断层、破碎带曲线显示不明显，但斷层会使地层间距发生明显缩短或增加，地层层段发生明
显缺失或重复现象，从而造成物性标志层间距的明显缩短或增加，标志层缺失或重复，据此可以在对比曲线上判断断层存在的大致位置及性质。
5 结论
本区煤岩层物性条件较好，煤层与围岩之间物性差异较大，煤层解释及地质剖面解释质量可靠，完成了设计要求的测井地质任务，质量达到了有关规范的要求。
作者简介
孙跃民（1958—），男，物探工程师，长期从事煤田地球物理测井工作。