煤田地球物理测井中塌孔对煤层解释的影响分析

陆勇

摘 要：在煤田地质勘探的过程中常常会因为钻探技术和泥浆材料问题，导致钻孔井壁出现残缺，产生塌孔现象，给煤层解释准确性造成一定的影响。为了能够更好的分析这个问题，文章对地球物理测井技术进行了相应的阐述，以及塌孔对煤田测井各参数曲线造成的影响，并采取相应的措施来解决问题。

关键词：煤田地球物理测井；塌孔；煤层解释

中图分类号：P631 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）23-0056-02

Abstract： In the process of coalfield geological exploration， drilling technology and mud material problems often lead to drilling hole wall incomplete， resulting in hole collapse phenomenon， which has a certain impact on the accuracy of coal seam interpretation. In order to better analyze this problem， this paper expounds the geophysical logging technology， and the impact of borehole collapse on the parameters of coal logging curve， and takes the corresponding measures to solve the problem.

Keywords： coalfield geophysical logging； caving hole； coal seam interpretation

众所周知，随着我国经济飞速的发展，对能源的消耗也随着快速的增加，尤其是传统能源之一的煤炭。煤田地质勘探和煤矿开采的技术也因此大发展，其中煤田地球物理测井技术备受关注，因为其便捷性的操作，广泛性的运用范围及精准的测量数据。

1 地球物理测井技术

1.1 地球物理测井技术的概述

地球物理测井技术是煤矿地质勘查和探索中一种不可或缺的勘探的方法。其是使用地下岩层的各种特性——导电性、放射性、电化学特性和声学特性等来测量地球相关的物理参数，显示地下岩层的构成情况的地质勘察的方法。煤田测井技术通过使用各式各样的测井机器能够在地面以下很深的地方进行实地探查，地球物理测井技术是采用先进的电子及传感器、计算机信息论、层析成像和数据处理等技术，借助专门的探测仪器设备，沿钻井剖面观测岩层的物理性质，以研究和解决地质问题，进而发现油气、煤、放射性、地下水等矿产资源。这样就突破了单一的地面勘探的不足，是测井技术最大的特点和优势所在，使得勘察和测试所得到的数据更具准确性和参考价值。

1.2 地球物理测井技术的分类

测井有三种基础的方式，分别是声、电、放射测井。而根据相关的物理特性测井又可以可划分成地层倾角测井、井温测井及声波测井等等。不管是哪一种测井的方法都是能够间接地反映地下岩层的某种物理数据，虽然利用测井技术的针对性很高，但是反映的范围有局限性，因此我们就需要综合的使用两种及以上的测井方法，这样才能够更加全方位地了解地下岩层的组成结构和评价煤层。

1.3 煤田测井技术的发展前景

因为煤田测井技术在煤田地质勘探工作中有非一般的地位，而且伴随着地质效应会进一步的提高，其地位也会随之变得不可替代。煤田测井在未来的发展中还应该注意以下的方面。在现有应用煤田测井技术的领域，要使煤田測井正式的从定性向定量过渡，并且相关的煤矿部门和地质部门能够实际的使用，就需要测井技术可以不断地提高测量和解释精确度。除此之外还应该在新的应用领域不断开拓，要使煤田测井的队伍变成固体测井的中流砥柱的力量，就需要在各种不同的矿的种类的工程勘探领域和地下岩层勘探进行研究。要想打开测井市场，并且深入的研究测井的最新技术，其中心点是核磁测井、方位电阻率成像测井以及电阻率扫描成像测井等。还有就是要深化进行测井队伍结构革新，聚集具有相关技术的人群在科技研究方面下苦功夫，解决测井技术目前存在的问题，这样才能够在以后的竞争中占据优势的地位，才能为煤田测井技术的大发展做出贡献。

2 塌孔的概念及其原因

塌孔是指在混合凝土的灌注当中，测深锤久久地停留在地下且发现其不能够放入地下更深或向上拔出更多，且经过测量所得到的孔的深度与原本孔的深度有着明显的差异。那么为什么会出现塌孔呢？这是钻孔时由于泥浆的性能和钻探的技术限制，使井壁的完整性不能够得到完全的保障。具体来说塌孔是泥浆的材料不符合相关的要求，从而导致在护筒底脚的附近出现漏水的现象，然后孔内的水位线就会降低，或是因为潮汐河流在涨潮的时候，会引起孔内和孔外的水位差变小，不能确保原本的落水压力；施工的工人操作出现失误，可能是下钢筋笼时不小心碰撞到孔壁；或者是在比较软的砂层中钻井时，深入过于快，均有可能引起塌孔[1]。

若发现塌孔后，首先第一件事先找到发生塌孔的具体原因，采取相应的措施，比如排除振动、加大水头等，以此来防止塌孔的继续。若是发现仅有少量的塌孔且没有发现有继续塌孔的趋势，就可以接着正常地深入。塌孔并不是很严重的时候，可以将已有的孔填土至塌孔位以上，并且吸取教训采取深埋护筒、改善泥浆性能等措施，然后可以继续钻进；若是发现塌孔非常严重时，应马上停止钻孔且将孔全部用土回填，然后等待几日之后，等土沉实后，重新钻孔。

3 煤田地球物理测井中塌孔对煤层解释的影响分析

3.1 塌孔在煤田地球物理测井中的影响

塌孔不仅仅影响了煤层解释，其还影响了井内温度测量、钻孔半径测量、煤层密度的计算、煤层储量的估算及含水饱和度等的计算。因此在钻孔时候一直保证钻孔井壁的完好性是非常必要的。然而对于目前现有的泥浆性能和钻井技术来说，并不能够完全地保证井壁的完好性。而且一旦发生有塌孔的现象，对于后面的阐释就需要考虑其不好的影响。

3.2 煤层解释和整理在测井过程中得到的原始数据

在测井过程中，经常出现多次测井或者在相同的深度多次反复测量的情况，这样就会形成多个测井数据。在处理得到的数据时，应该尽可能地对塌孔的井径进行校正；在对得到的数据进行计算时，应该尽可能地使用通过测量得到的第一次数据，而对于其他的数据来说，可以作为参照。在塌孔的状况下对煤层解释的时候，第一要做的就是看长源距幅值比能否在5-8倍这个范围里面，接下来要看井径曲线形态起伏范围有没有过大，三侧向电阻率及自然伽码的曲线反映是不是良好的。假如出现以下的现象：井径偏大，电阻率幅值偏低且自然伽码界面幅值较小、不清晰，就可以定义为炭质泥岩，与之相反定义为煤层[2]。在进行煤层解释的时候，如果解释成果会变厚，是因为没有考虑其受到的井径影响造成的，所以在煤层解释的过程中应对比井径曲线进行校正。

3.3 煤田地球物理测井中密度的作用

在测井的时候，经常会出现到破碎、塌孔等现象。这就导致得到的井径参数波动的范围很大且没有规律可言，从而使长、短源距计数率都比较高，还有的时候因为岩层变厚，而影响煤层解释。在煤田测井中长源距伽码测井的作用是最为主要的，而且与电阻率相比更为重要，如果通过长源距伽码得到的数据受了塌孔影响，就有可能会把炭质泥岩误定义为煤层，结果就会影响煤层的验收。

3.4 在测井过程中井径腿失效的解释

在测井过程中由于密度探管的井径腿失去作用，导致探头的窗口无法紧贴井壁，仪器自身的不稳定导致塌孔现象[3]。有时不便反复测量，因其装有放射源，解释煤层时就要注意：首先，长源距伽码伽玛曲线的幅值在周围的对比度应是较高的；其次，三侧向电阻率、自然伽码曲线幅值大且形态正；最后，钻探取芯没有缺失。如果以上的条件成立，则定义为煤层，与之相反定为泥岩。

3.5 在测井过程中密度的校正

在模仿塌孔情形的时候，用厚度为60mm、外部横截直径430mm、其内部横截直径不确定的用铝制成的圆环，做成可以自由活动无水刻度的圆筒。逐步的增加圆筒的直径，然后得到不同的井徑的值。与此同时，还要测不同井径分别对应的短、长源距伽码。之后从井径变化率变大处开始校正，然后得到刻度系数、刻度系数基值差的系数，就可以使短、长伽码计数率得到纠正，然后在进行基值差校正，就可以得到、更准确、更贴合真实密度值。

4 结束语

在煤田地球物理测井过程中，由于钻探技术和泥浆材料的问题发生塌孔的情况是非常常见的。如果仅仅是常规的煤田测井，在定论煤层的时候，只需要适当地考虑一下塌孔的影响即可。如果是进行相关的准确的定量解释及参数计算，这就必须对钻孔井径的影响因素进行校对和纠正，只有这样才能使得到的结论更加正确、更加符合实际。

参考文献：

[1]周爱文.煤田测井中煤层定厚解释的误差分析[J].科技信息，2016（8）：465.

[2]曾文冲.现代测井技术的发展与应用[J].当代石油石化，2015（07）：22-23.

[3]王杰玲.煤田地质勘探中的煤质工作探究[J].煤质技术，2016（05）：25-26.

[4]孙和平.地球物理测井技术在煤矿岩体工程勘察中的应用[J].科技创新与应用，2013（20）：22.

[5]何瑞岩.地球物理测井在煤矿勘测中的应用[J].科技创新与应用，2015（06）：196.