数字化测井技术对地质勘探的应用

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摘要:和原有的模拟测井技术相比起来,数字化测井技术具有更高的效率,且无需更多的人工干预,可以在确保测量精确度的同时减轻测量人员的压力,在煤田测井工作中得到了一定的推广。本文首先对测井技术进行了简要介绍,并分析了其应用于煤矿测井工作中的优势,之后在煤层地质的确定、断层位置的确定以及自动分层的应用等方面对于煤矿地质等,最后结合实例,分析了测井曲线在某煤田勘测中的应用,以供参考。

关键词:地质勘探；数字化测井；煤层性质

近年来我国对于能源资源的需求量越来越大,这也对于煤田地质勘探工作有了新的要求,不仅需要更高的工作效率,同时也需要更准确的勘探结果。计算机技术迅猛发展的背景下,煤矿地质勘探中的测井技术设备不断革新,向着数字化、集成化和便携性的方向演变,可以快速获得一系列地址信息数据,例如底层强度、岩层深度和厚度、煤矿质量等等,对于煤矿周边地质环境情况的综合评价意义重大。

1数字化测井技术概述和优势

1.1数字化测井技术概述

测井技术也可以称为地球物理测井技术或者磁场地球物理技术,就是采用岩层导电性、电化学性、声学特性以及放射性等地质物理特性来对其参数进行测定的方法。测井技术涉及到电学、重力学、地震学等物理原理,运用这些原理开发地质物理参数的各种仪器设备来将不行各种测井工作。测井首先需要进行钻井施工,运用测井电缆来将工具下方到钻井当中,之后采集相关数据传输回地面,进而将测井设备所获取的各种地质参数加以记录,形成测井曲线。之后工作人员即可通过所获得的测井曲线和地质数据来对井下岩层、含水层进行识别,寻找地下煤矿资源。当前投入使用的测井技术主要有电阻率法、自然电位法、声波法、伽马测井法等等,这些测井方法都可以较好地满足煤矿地质勘探各项参数测量需求。

1.2数字化测井技术的优势

煤矿地质勘探具有一定的系统性和复杂性,对于专业技术有着较高的要求,尤其是涉及到开采工作的开展和井下工作的安全,对于测井数据也有着极高的要求。测井技术选择是否得到、成果是否可靠以及测井的时效性都会在一定程度上影响煤炭资源的开发以及灾害的处理,并且关系到煤炭地质环境的保护和恢复。因而这就需要对于当前应用的不同测井技术进行分析,结合实际情况选择最合理的测井技术,得到测井资料。现阶段计算机和自动化控制等技术的发展都给测井工作的开展提供了一定的技术支持,无论是数字化测井的理论研究还是实践都已经有了一定的进步,在当前的煤矿地质勘探工作中的应用越来越广泛。具体来说,数字化测井的优势主要在以下几个方面:首先,数字化测井技术拥有较高的工作效率,在测井当中由于加入了很多自动化控制模块,所以省去了一些人工操作流程,可以直接完成数据的采集和处理,并在较短时间内输出勘探结果,在很大程度上提高了工作效率,降低了人力工作的压力;其次,测井精确度较高,由于采用自动化和数字化技术来完成测井工作,所以同样因为排除了人为因素的干扰,避免了人工测算的失误,可以带来更为准确的检测结果,如煤层厚度、煤层埋深、地质构造等等;再次,具有极强的适用性,数字化测井技术较少受到外界自然环境的影响,可以实现24小时全天候测量,即便是自然环境较为恶劣,也可以迅速地完成井下资料采集;最后,操作简单方便,目前我国所采用的勘测设备人机交互界面已经全部汉化,工作人员可以按照系统的提示来完成测量操作,较为简单易懂,上手容易。除此之外,数字化测井系统的体积较轻,重量小,便携性好,都给数字化测井技术在煤矿地质勘探当中的应用打下了坚实的基础。

2数字化测井技术在煤矿地质勘探中的应用

2.1数字化测井曲线排查断层位置

经由对数字化测井曲线进行对比,就可以获得地质断层的信息,确定其位置。在利用测井曲线寻找断层位置的过程中,需要通过测井技术手段来获取测井参数,并且将这些参数进行绘制,形成地质测井曲线。之后再将所绘制的曲线和标准线进行对照,如果曲线当中某部分存在重复或内容缺失,则表明地质构造当中存在问题,进而判断出矿层断层的位置等信息。

2.2数字测井曲线确定煤层性质

确定煤层性质是煤矿地质勘探各项工作中最为重要的环节,也是数字化测井最关键的功能。数字化测井的过程中所获得的测井曲线可以准确反映煤层的性质,从而解决很多煤层地质勘探当中存在的问题:第一,自然伽马曲线,基于煤层区域的测井数据来分析,伽马射线的放射性较弱,明显暗于其他区域,所以运用自然伽马射线来进行数据采集,就可以确定煤层的位置,并算出煤层的厚度;第二,声波曲线,煤层声波曲线特征明显不同于岩体声波曲线,在煤层当中,声波的传播速度较低,进而影响传播时间,因而可以通过声波曲线的差异来寻找煤层的位置,并对煤矿的质量进行判断;第三,中子曲线,煤层当中含碳量越高,则钻空隙度越高,因而可以结合地层含碳量来判断煤层的位置和性质;最后,侧向电导率曲线,如果煤炭含量较大,则导电率会降低,因而可以通过侧向电导率曲线来判断煤层的性质和位置。结合起来,数字化测井技术的应用可以通过绘制各种测井曲线,通过对曲线的分析就可以对煤层性质进行判断。

2.3确定煤层性质变化

确定煤层的岩性可以直接确定煤层性质的变化,为具体分析提供必要的前提。当前投入使用的煤质岩性测量方法包括有密度测量、中子测量以及声波测量这三种类型,经由对测井技术中所得到的测井数据来进行专业分析,就可以较为准确地判断煤质指标和岩石成分。对于煤矿性质变化情况进行测量的过程中,煤层内部也会难免被火成岩所入侵,从而引发煤性质的变化,这样的变化同样会在测井曲线上得到体现,在煤层变质程度不断加深的过程中,测井曲线中的电阻率曲线、中子曲线则会不断下降,伽马曲线变化幅值也会越来越低。因而将密度、电阻率以及中子相结合所绘制出的测井曲线可以较为准确地体现出煤层性质变化情况,让勘探人员能够及时判断煤质的变化。

2.4确定煤层自动分层

现阶段数字测井技术的研究前沿就在于如何测量煤层厚度、判断煤层地质的岩性,并且实现煤层自动分层,该技术发展直接决定着测井技术的发展。基于计算机对于测井曲线的综合分析,可以有效地减少工作人员的工作量,并且提高测井曲线的读取效率。应用多中处理方式来实现对测井曲线的自动化处理和同步化分析处理,可以较好地提高曲线届时精度,为煤炭资源的勘探和开发利用提供重组的数据。当前测井曲线自动分层依然采用数学建模的形式,建立地层性质和测井物理参数之间的关系,来简单地划分界面地层,进而实现数字测井快速分层。该技术可以利用多条曲线来实现测井信息的分层处理给分层解释提供了分层界面信息,并对分层特征信息进行了整理。

3测井曲线在某每天勘测中的应用

3.1煤层划分

对于某煤田的实际勘测的过程中,除了需要进行自然伽马、电阻率和自然电位的测量之外,还应当进行声波测井,这样才能获取更为详实的测井数据。前文中已经提到,在测井曲线方面,声波测井当中的煤层具有较高的异常反应,并且通过大量钻孔声波时差曲线对于煤层的反应情况较好,界面陡直,幅值突出,因而成为煤层判断的重要参数,进而让煤层的定性、定厚可信度都得到了提高。

3.2划分地层

声波在低层当中的传播速度并不相同,容易受到岩石密度和弹性系数影响,在不同的岩石当中,声波传播速度也会有所区别,结合视察区县,就可以判断出岩性,并且将不同岩性的低层划分出来。对于致密地层而言,如火成岩、白云岩和石灰岩等等,声波速度大时差小,因而在时差曲线方面则体现为低值,而在泥岩当中则完全相反,声波速度小,视察区域较高,砂岩的声波速度大于泥岩,且小于石灰岩,因而异常值介于二者之间。钙质胶结物含量增多的同时,也会缩小时差,并且随着泥岩含量的增多,时差也会加大。在煤层声波速度较低时,视察曲线则较高,但在个别情况下也可能和泥岩相混淆,并且往往无法分清煤层和炭质页岩界面,这就需要和密度曲线进行配合来判断。如果岩层类型和岩性、孔隙度在横向上大体稳定,那么依然可以用声波时差曲线来了解岩层构造情况。图1某煤矿岩体性质分布情况如图1所示,为某煤矿岩体性质分布情况示意图,该煤矿的贮藏情况较好,有一半以上的深度均处于较好状态,适合进行开采。但需要注意的是基,适合进行开采。但需要注意的是基于地球我去理测井数据来进行分析,可以掌握岩层变化情况、煤层孕育规律,但是该技术的应用并不能完全取代传统的地质勘探工作,而是要将其作为补充和帮助。

4总结

近年来我国经济发展水平不断提升,对于煤炭资源的消耗量越来越大,同时随着开采量的提升,煤矿地质灾害频繁发生,因而这就对于煤矿地质勘探有了新的要求。数字化测井技术的应用可以及时迅速地获取准确的地质信息。本文对于数字化测井技术的优势以及应用进行了简要介绍,并且结合实例来对该技术的应用流程和要点进行分析,在未来,数字化测井技术也将在我国的煤矿地质勘探中发挥更重要的作用。

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作者：杨利军 单位：晋能控股煤业集团永定庄煤业有限责任公司