煤系地球物理測井相

煤系岩石中反映垂向層序和環境演化的地球物理測井曲線特徵。運用測井資料判別煤系的沉積相和沉積環境時，一般採用多種測井方法組合，包括視電阻率法、γ法、γ-γ法或地層體積密度法和自然電位法等。有時，還配合聲波、岩層傾角等測井方法。通過處理多種不同參數的測井曲線，可以把測井孔段劃分成若干測井相。每一種測井相對應地有一種特徵測井曲線，根據標準孔中建立的測井相與沉積相的相關關係，再結合當地地質模型，就可以用測井相鑑定沉積環境。而單憑一兩種測井曲線判別煤系沉積相和沉積環境，則往往會得出錯誤結論。

基本介紹

• 中文名：煤系地球物理測井相
• 外文名：geophysical loging facies of coal measures
• 學科：煤田地球物理勘探
• 作用：反映垂向層序和環境演
• 方法：視電阻率法、γ法、γ-γ法等
• 對象：煤系岩石

地質-物理基礎

鑑別沉積環境的關鍵是確定岩性、粒度、分選性、泥質含量、膠結程度、岩層接觸關係、垂向沉積層序、砂體的形態和分布以及煤、岩層橫向上的變化等各種成因標誌。這些成因標誌是各種沉積環境水動力因素作用的結果，它們又控制著岩石導電性、自然放射性、自然電位、密度等物理性質的變化。利用測井曲線確定這些岩石物理性質 (或者說成因標誌) 在縱向和橫向的變化，就可以配合當地的地質模型，鑑定沉積環境。

電阻率煤層和石灰岩的視電阻率差異不大，均為高阻。其它岩層的視電阻率都低於煤層和石灰岩。煤層的視電阻率值隨其灰分含量的增加、密度的增大而減小;石灰岩隨泥質含量增高，其視電阻率值降低;碎屑岩的視電阻率，與其粒度、分選性、泥質含量、膠結物成分、膠結程度和地層水礦化度等有關。一般，砂岩的視電阻率值隨其粒度的減小、泥質含量的增高、密度的增加(密度大小與膠結物成分及膠結程度有關)以及地層水礦化度的增高而降低，但隨碎屑顆粒分選性的變差而增高; 泥質岩的視電阻率最低。

自然放射性沉積物的粒度越小，比面積越大，吸附自然放射性元素的能力越強。當不存在其它放射性物質的干擾時，岩層γ射線的強度隨泥質含量的增加而增大。一般，石灰岩、砂岩的自然放射性較弱，泥質岩的自然放射性較強。煤中的有機質和無機質都不是放射性物質，通常γ強度低，而當成煤環境中有伴生的鈾等放射性元素時，則其γ值將出現異常。岩石的自然放射性與其分選性無明顯關係，而與其粒度密切相關。利用γ測井曲線來計算粒度中值，對確定陸相沉積岩層效果較好，對確定海相沉積岩層可望取得好的效果，但對於確定快速堆積的粗相帶或鈣質富集帶，則效果明顯變差。

γ-γ射線γ射線輻射煤、岩層時產生的散射γ射線。這種射線的強度與煤、岩層的密度有關。煤層具有明顯的低密度特性，在γ-γ測井曲線上表現為明顯的高峰，據此，可有效地查明煤層。鑒於不同岩性的密度差異不很明顯，因此，γ-γ測井曲線鑑別岩性的分辨力不高，較少直接用於研究沉積相和沉積環境。

自然電位鑽孔中各岩層之間或岩層與沖洗液接觸界面上自然形成的擴散一吸附電位所造成的沿孔身變化的電位降。當砂岩中地層水的礦化度大於沖洗液的礦化度時，在砂岩層段上可以觀測到自然電位呈負異常(岩層的自然電位異常是相對泥質岩來說的，小於泥質岩的自然電位異常稱為負異常)。這一自然電位負異常的幅值，將隨粒度中值的減小，分選性的變差和泥質含量的增加而降低。據此，可根據自然電位測井曲線來確定岩石的粒度中值或泥質含量。自然電位測井曲線和γ曲線反映岩層的能力比較相似，它們的幅值都與岩石的密度有關。自然電位曲線的幅值不僅與總電動勢有關，還受岩層厚度、岩石電阻率、沖洗液礦化度以及工業用電干擾的影響，當其得不到滿意的效果時，常用γ測井來代替。

測井曲線形態與沉積相解釋

只有掌握了測井曲線的形態與沉積體特徵之間的關係，才能對所獲得的測井曲線做出正確的沉積相和沉積環境的解釋。測井曲線的形態包括曲線的幅度、形狀以及岩層頂、底部位的曲線特徵。

測井曲線幅度的大小

它能夠反映岩石的粒度、分選性以及泥質含量的變化，指示沉積能量。①粗粒沉積物。是高能環境中的產物，一般具有高電阻率、高自然電位負異常和低γ射線強度以及相應的曲線幅度。②細粒沉積物。是低能環境中的產物，具有低電阻率、低自然電位負異常和高γ射線強度以及相應的曲線幅度。

測井曲線形狀

單個煤、岩層的測井曲線的輪廓。它們可分為箱形、鐘形、漏斗形、指形、筍形和齒形等(圖1)。各種曲線又可分為光滑的和帶鋸齒的兩類。①箱形曲線。頂、底界面平直，突變，頂端呈平滑或鋸齒狀，反映沉積過程物源豐富、水流能量較強或快速沉積。粒度均勻的厚層砂岩常表現為箱形曲線。結構簡單的厚煤層曲線亦呈箱形，但常帶鋸齒。②鐘形曲線。底界面突變，下部突出幅度大，往上越來越小，反映岩石粒度由下向上逐漸變細的正粒序，說明水流能量逐漸減弱，物源漸趨減少，曲線平滑說明粒度漸變，有鋸齒則反映岩性變化不連續。③漏斗形曲線。其特點與鐘形曲線正好相反，曲線的頂界面突變，上部突出幅度大，往下越來越小，反映岩石由下向上變粗的逆粒序，表示水流能量逐漸增強和物源供給越來越多。④指形曲線。上、下界面突變，曲線光滑，頂端呈圓形，反映岩性均一，層較薄。⑤筍形曲線。上、下界面突變，頂端尖，多尖齒。反映岩性的差異較大。⑥齒形曲線。曲線呈鋸齒狀，表示沉積環境條件頻繁變化，形成砂岩、粉砂岩及泥質岩相間成層的沉積系列。

圖1 測井曲線形狀

岩層頂、底界面部位測井曲線形態

它們反映沉積物沉積初期和末期的介質能量和物源供應的變化情況，可分為漸變型和突變型兩種。岩層底界面部位突變型曲線往往說明該岩層與下伏岩層之間存在著不整合接觸或沖刷面; 岩層底界面部位漸變型曲線反映該岩層與下伏岩層是連續沉積。岩層頂界面部位突變型曲線是沉積物源供應突然中斷的象徵; 岩層頂界面部位漸變型曲線則表明沉積物源供應逐漸減少。

近年來，隨著電子計算機和計算技術在測井中日益廣泛套用，數字測井和測井資料數字處理獲得迅速發展，提出了沉積環境測井(利用測井數字處理得到的岩石成分含量曲線和地層傾角測井資料來分析環境)、人工智慧專家解釋系統等一些新的沉積環境測井分析方法，這將會進一步提高煤系地球物理測井相的研究水平。