數字化測井技術對地質勘探的應用

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摘要:和原有的模擬測井技術相比起來,數字化測井技術具有更高的效率,且無需更多的人工干預,可以在確保測量精確度的同時減輕測量人員的壓力,在煤田測井工作中得到了一定的推廣。本文首先對測井技術進行了簡要介紹,并分析了其應用于煤礦測井工作中的優勢,之后在煤層地質的確定、斷層位置的確定以及自動分層的應用等方面對于煤礦地質等,最后結合實例,分析了測井曲線在某煤田勘測中的應用,以供參考。

關鍵詞:地質勘探；數字化測井；煤層性質

近年來我國對于能源資源的需求量越來越大,這也對于煤田地質勘探工作有了新的要求,不僅需要更高的工作效率,同時也需要更準確的勘探結果。計算機技術迅猛發展的背景下,煤礦地質勘探中的測井技術設備不斷革新,向著數字化、集成化和便攜性的方向演變,可以快速獲得一系列地址信息數據,例如底層強度、巖層深度和厚度、煤礦質量等等,對于煤礦周邊地質環境情況的綜合評價意義重大。

1數字化測井技術概述和優勢

1.1數字化測井技術概述

測井技術也可以稱為地球物理測井技術或者磁場地球物理技術,就是采用巖層導電性、電化學性、聲學特性以及放射性等地質物理特性來對其參數進行測定的方法。測井技術涉及到電學、重力學、地震學等物理原理,運用這些原理開發地質物理參數的各種儀器設備來將不行各種測井工作。測井首先需要進行鉆井施工,運用測井電纜來將工具下方到鉆井當中,之后采集相關數據傳輸回地面,進而將測井設備所獲取的各種地質參數加以記錄,形成測井曲線。之后工作人員即可通過所獲得的測井曲線和地質數據來對井下巖層、含水層進行識別,尋找地下煤礦資源。當前投入使用的測井技術主要有電阻率法、自然電位法、聲波法、伽馬測井法等等,這些測井方法都可以較好地滿足煤礦地質勘探各項參數測量需求。

1.2數字化測井技術的優勢

煤礦地質勘探具有一定的系統性和復雜性,對于專業技術有著較高的要求,尤其是涉及到開采工作的開展和井下工作的安全,對于測井數據也有著極高的要求。測井技術選擇是否得到、成果是否可靠以及測井的時效性都會在一定程度上影響煤炭資源的開發以及災害的處理,并且關系到煤炭地質環境的保護和恢復。因而這就需要對于當前應用的不同測井技術進行分析,結合實際情況選擇最合理的測井技術,得到測井資料。現階段計算機和自動化控制等技術的發展都給測井工作的開展提供了一定的技術支持,無論是數字化測井的理論研究還是實踐都已經有了一定的進步,在當前的煤礦地質勘探工作中的應用越來越廣泛。具體來說,數字化測井的優勢主要在以下幾個方面:首先,數字化測井技術擁有較高的工作效率,在測井當中由于加入了很多自動化控制模塊,所以省去了一些人工操作流程,可以直接完成數據的采集和處理,并在較短時間內輸出勘探結果,在很大程度上提高了工作效率,降低了人力工作的壓力;其次,測井精確度較高,由于采用自動化和數字化技術來完成測井工作,所以同樣因為排除了人為因素的干擾,避免了人工測算的失誤,可以帶來更為準確的檢測結果,如煤層厚度、煤層埋深、地質構造等等;再次,具有極強的適用性,數字化測井技術較少受到外界自然環境的影響,可以實現24小時全天候測量,即便是自然環境較為惡劣,也可以迅速地完成井下資料采集;最后,操作簡單方便,目前我國所采用的勘測設備人機交互界面已經全部漢化,工作人員可以按照系統的提示來完成測量操作,較為簡單易懂,上手容易。除此之外,數字化測井系統的體積較輕,重量小,便攜性好,都給數字化測井技術在煤礦地質勘探當中的應用打下了堅實的基礎。

2數字化測井技術在煤礦地質勘探中的應用

2.1數字化測井曲線排查斷層位置

經由對數字化測井曲線進行對比,就可以獲得地質斷層的信息,確定其位置。在利用測井曲線尋找斷層位置的過程中,需要通過測井技術手段來獲取測井參數,并且將這些參數進行繪制,形成地質測井曲線。之后再將所繪制的曲線和標準線進行對照,如果曲線當中某部分存在重復或內容缺失,則表明地質構造當中存在問題,進而判斷出礦層斷層的位置等信息。

2.2數字測井曲線確定煤層性質

確定煤層性質是煤礦地質勘探各項工作中最為重要的環節,也是數字化測井最關鍵的功能。數字化測井的過程中所獲得的測井曲線可以準確反映煤層的性質,從而解決很多煤層地質勘探當中存在的問題:第一,自然伽馬曲線,基于煤層區域的測井數據來分析,伽馬射線的放射性較弱,明顯暗于其他區域,所以運用自然伽馬射線來進行數據采集,就可以確定煤層的位置,并算出煤層的厚度;第二,聲波曲線,煤層聲波曲線特征明顯不同于巖體聲波曲線,在煤層當中,聲波的傳播速度較低,進而影響傳播時間,因而可以通過聲波曲線的差異來尋找煤層的位置,并對煤礦的質量進行判斷;第三,中子曲線,煤層當中含碳量越高,則鉆空隙度越高,因而可以結合地層含碳量來判斷煤層的位置和性質;最后,側向電導率曲線,如果煤炭含量較大,則導電率會降低,因而可以通過側向電導率曲線來判斷煤層的性質和位置。結合起來,數字化測井技術的應用可以通過繪制各種測井曲線,通過對曲線的分析就可以對煤層性質進行判斷。

2.3確定煤層性質變化

確定煤層的巖性可以直接確定煤層性質的變化,為具體分析提供必要的前提。當前投入使用的煤質巖性測量方法包括有密度測量、中子測量以及聲波測量這三種類型,經由對測井技術中所得到的測井數據來進行專業分析,就可以較為準確地判斷煤質指標和巖石成分。對于煤礦性質變化情況進行測量的過程中,煤層內部也會難免被火成巖所入侵,從而引發煤性質的變化,這樣的變化同樣會在測井曲線上得到體現,在煤層變質程度不斷加深的過程中,測井曲線中的電阻率曲線、中子曲線則會不斷下降,伽馬曲線變化幅值也會越來越低。因而將密度、電阻率以及中子相結合所繪制出的測井曲線可以較為準確地體現出煤層性質變化情況,讓勘探人員能夠及時判斷煤質的變化。

2.4確定煤層自動分層

現階段數字測井技術的研究前沿就在于如何測量煤層厚度、判斷煤層地質的巖性,并且實現煤層自動分層,該技術發展直接決定著測井技術的發展。基于計算機對于測井曲線的綜合分析,可以有效地減少工作人員的工作量,并且提高測井曲線的讀取效率。應用多中處理方式來實現對測井曲線的自動化處理和同步化分析處理,可以較好地提高曲線屆時精度,為煤炭資源的勘探和開發利用提供重組的數據。當前測井曲線自動分層依然采用數學建模的形式,建立地層性質和測井物理參數之間的關系,來簡單地劃分界面地層,進而實現數字測井快速分層。該技術可以利用多條曲線來實現測井信息的分層處理給分層解釋提供了分層界面信息,并對分層特征信息進行了整理。

3測井曲線在某每天勘測中的應用

3.1煤層劃分

對于某煤田的實際勘測的過程中,除了需要進行自然伽馬、電阻率和自然電位的測量之外,還應當進行聲波測井,這樣才能獲取更為詳實的測井數據。前文中已經提到,在測井曲線方面,聲波測井當中的煤層具有較高的異常反應,并且通過大量鉆孔聲波時差曲線對于煤層的反應情況較好,界面陡直,幅值突出,因而成為煤層判斷的重要參數,進而讓煤層的定性、定厚可信度都得到了提高。

3.2劃分地層

聲波在低層當中的傳播速度并不相同,容易受到巖石密度和彈性系數影響,在不同的巖石當中,聲波傳播速度也會有所區別,結合視察區縣,就可以判斷出巖性,并且將不同巖性的低層劃分出來。對于致密地層而言,如火成巖、白云巖和石灰巖等等,聲波速度大時差小,因而在時差曲線方面則體現為低值,而在泥巖當中則完全相反,聲波速度小,視察區域較高,砂巖的聲波速度大于泥巖,且小于石灰巖,因而異常值介于二者之間。鈣質膠結物含量增多的同時,也會縮小時差,并且隨著泥巖含量的增多,時差也會加大。在煤層聲波速度較低時,視察曲線則較高,但在個別情況下也可能和泥巖相混淆,并且往往無法分清煤層和炭質頁巖界面,這就需要和密度曲線進行配合來判斷。如果巖層類型和巖性、孔隙度在橫向上大體穩定,那么依然可以用聲波時差曲線來了解巖層構造情況。圖1某煤礦巖體性質分布情況如圖1所示,為某煤礦巖體性質分布情況示意圖,該煤礦的貯藏情況較好,有一半以上的深度均處于較好狀態,適合進行開采。但需要注意的是基,適合進行開采。但需要注意的是基于地球我去理測井數據來進行分析,可以掌握巖層變化情況、煤層孕育規律,但是該技術的應用并不能完全取代傳統的地質勘探工作,而是要將其作為補充和幫助。

4總結

近年來我國經濟發展水平不斷提升,對于煤炭資源的消耗量越來越大,同時隨著開采量的提升,煤礦地質災害頻繁發生,因而這就對于煤礦地質勘探有了新的要求。數字化測井技術的應用可以及時迅速地獲取準確的地質信息。本文對于數字化測井技術的優勢以及應用進行了簡要介紹,并且結合實例來對該技術的應用流程和要點進行分析,在未來,數字化測井技術也將在我國的煤礦地質勘探中發揮更重要的作用。

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作者：楊利軍 單位：晉能控股煤業集團永定莊煤業有限責任公司