煤炭测井处理解释技术

2025-03-13 13:49:58

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回答1：

目前国内煤炭测井仪器全部为数字测井仪，测井数据在野外采集时便录入计算机。煤炭测井处理解释技术主要包括测井资料数字预处理、岩性识别与分层、断层与破碎带解释、含水层解释；通过测井曲线进行煤岩层对比；进行岩性分析、煤质分析和岩石力学性质计算；在进行煤层气评价时，可应用数理统计相关技术、BP神经网络技术估算目的煤层煤层气含量。

1.测井资料数字预处理

测井资料数字预处理是应用计算机和测井处理软件检查测井数据质量，对测井曲线进行深度取齐、数据纠错、曲线滤波，对测井数据作影响因素的校正、刻度等，求得准确的测井物理参数。

2.岩性识别与分层

应用计算机自动识别岩性和分层主要有概率统计法和岩性判别树法，因符合率低，目前很少采用，现在人们习惯用人机交互法分层识别岩性。

根据不同煤岩层在各种测井方法曲线上的物性特征反映，按照一定的解释原则，可以准确的划分钻孔地质剖面，确定煤层深度、厚度及结构，这一测井解释技术已相当成熟。

煤层解释一般是依据煤层在密度、自然伽马、视电阻率和声波时差曲线上的异常反映特征，即在密度曲线上为全孔最低异常反映，特征十分明显，在自然伽马曲线上为低异常反映，在视电阻率和声波时差曲线上均为高异常反映，便可准确地识别煤层。当有孔壁垮塌扩径影响时，可能会形成似煤异常反映，则应结合钻探、地质等资料综合分析、慎重解释。

确定目的煤层界面常以密度曲线为主，异常半幅值点为解释点；自然伽马曲线异常半幅值点为解释点；视电阻率曲线异常根部突变点为解释点。煤层深度、厚度最终解释成果由各种参数各自解释结果的平均值确定。

薄煤层解释点相应向异常顶部移动。

划分砂泥岩层的岩性主要依据它们在视电阻率、自然伽马曲线上的异常反映特征来分层定性，同时结合其他测井曲线、钻探、地质等资料综合解释。

砂泥岩层的分层点，在视电阻率曲线上为相对异常幅值的拐点，在自然伽马曲线上为相对异常幅值的半幅点。

3.断层与破碎带解释

破碎带在一些测井曲线上通常也有较明显的特征，但具有多解性，必须结合钻探、地质资料综合分析判断。而要确定断层还必须进行煤岩层测井曲线对比，有的破碎带并不一定是断层，只有部分地层缺失或重复才能判定为断层。

4.含水层解释

含水层解释一般是在岩性解释的基础上进行的，在砂泥质地层砂岩（砂层）是可能的含水层，在碳酸盐地层只有岩溶裂隙发育且无泥质充填，才有可能是含水层，同时需要进行扩散测井或流量测井确定真正的含水层。

5.地层对比

用测井曲线进行地层对比的数学方法很多，如应用适应性较好的相关对比法、功率谱分析法、序列剪接法和有序熵法等。目前常用的还是测井曲线形态对比，首先是寻找曲线特征标志确定标志层，利用标志地层在测井曲线上的主要物性特征及各层段的物性组合规律，与邻近正常钻孔进行标志层的追踪对比，达到掌握煤岩层变化规律和摸清地质构造的目的。

煤岩层对比可以确定煤层层位、地层年代、断层、地质标志层层位，研究煤、岩层区域变化规律。

6.岩性分析

目前测井解释中主要使用体积模型来进行岩性分析，相对比较成熟，就是把岩石体积分成岩石骨架、泥质、孔隙（饱和含水）3部分，作为对测井响应的贡献之和，建立相关的测井响应方程，则可求得岩石的砂泥水体积百分含量。

现代煤炭地质勘查技术

式中：ρ、I分别为岩石的密度、自然伽马测井值；ρma、ρsh、ρw分别为岩石骨架、泥质、孔隙中水对密度测井的响应值；I_ma、I_sh、I_w分别为岩石骨架、泥质、孔隙中水对自然伽马测井的响应值；V_ma、V_sh、φ分别为岩石骨架、泥质、孔隙的相对体积。

7.煤质分析

煤的组分是十分复杂的，很难用准确而简单的模型来描述。目前进行煤质分析主要是建立煤层体积模型，即把煤层体积分成纯煤（包括固定碳和挥发分）、灰分、水分（孔隙中充满水）三部分组成，作为对测井响应的贡献之和，并建立相关的测井响应方程，进而求得煤层的体积分数。

现代煤炭地质勘查技术

式中：ρ、I分别为煤层的密度、自然伽马测井值；ρc、ρa、ρw分别为纯煤、灰分、水分对密度测井的响应值；I_c、I_a、I_w分别为纯煤、灰分、水分对自然伽马测井的响应值；V_c、V_a、V_w分别为纯煤、灰分、水分的相对体积质量。

为了与实验室的工业分析相比较，一般将体积分数转换成质量分数：

现代煤炭地质勘查技术

式中：Q_w、Q_a、Q_c分别为水分、灰分、纯煤的相对重量百分比。

8.岩石力学性质计算

岩石力学性质主要是指岩石承受各种压力的性质，也就是岩石强度特性。根据弹性力学知识可知，由介质密度、介质中声波传播的纵波速度和横波速度，可确定介质的各项弹性参数：

现代煤炭地质勘查技术

式中：E、K、μ、δ分别为介质的杨氏模量、体积模量、切变模量、泊松比；ρ为介质密度；V_P、V_S分别为介质中声波传播的纵波速度和横波速度。

目前通过密度测井和声波测井一般可直接得到岩石的密度和纵波速度，而横波速度则由经验公式估算：

现代煤炭地质勘查技术

因此，由测井资料可求得岩石力学性质，而估算出的岩石强度因其成本低、速度快而被广泛应用和重视。另外，在测井解释中又定义了一个新参数———强度指数S来描述岩石的强度性质。

现代煤炭地质勘查技术

9.估算煤层含气量

煤层中甲烷气体是吸附在煤基质的微孔隙的内表面上，并只有有机质才吸附气体，而矿物质和水是不吸附气体的。在一小勘探区的同一煤层上，由于储层压力和温度等影响因素是近似相等的。若忽略煤层含气饱和度的影响，则煤层含气量与非煤物质含量（灰份加水分）呈线性关系。也就是说，用测井资料求得的煤层灰分产率与实验室测得的煤层含气量建立线性相关关系，就可连续地估算煤层含气量。同时，应用BP神经网络在一定条件下也能直接估算煤层含气量。

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