薜松仁

（山西省煤炭地質(zhì)148勘查院，山西 太原 030053）

地球物理測(cè)井指在鉆孔中進(jìn)行的各種地球物理勘探方法，是地球物理測(cè)量、研究各種物理場(chǎng)的變化，進(jìn)而達(dá)到尋找礦產(chǎn)、研究基礎(chǔ)地質(zhì)為目的的一門(mén)學(xué)科。它在煤炭地質(zhì)勘探中有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹如下：

1 自然電位測(cè)井

在各種測(cè)井方法中，電法測(cè)井是最早發(fā)展起來(lái)的。電法測(cè)井理論探討的是不均勻介質(zhì)中的場(chǎng)與波。測(cè)井的發(fā)展促使科學(xué)家們將注意力轉(zhuǎn)到這方面。而我們知道，在煤田的勘探階段，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)工作者的重要任務(wù)之一是劃分煤田鉆井的地質(zhì)剖面。這包括：確定井所穿過(guò)的各時(shí)代地層的層列順序、埋藏深度、地層厚度和巖石性質(zhì)；了解煤儲(chǔ)層的大體位置、巖性特征情況等。電法測(cè)井在解決這方面任務(wù)中起著重要的作用。在早期的電阻率測(cè)井中常發(fā)現(xiàn)，在供電電極不供電時(shí)，仍可在井內(nèi)測(cè)量到電位變化。經(jīng)研究表明，這個(gè)電位是在鉆開(kāi)巖層時(shí)，在井壁附近產(chǎn)生一系列電化學(xué)活動(dòng)的結(jié)果。為了與人為供電造成的人工電場(chǎng)相區(qū)別，故稱其為自然電場(chǎng)。自然電場(chǎng)的分布與巖性有密切關(guān)系，特別是在砂/泥巖剖面中能以明顯的曲線異常變化顯示出滲透性地層。因此，通過(guò)研究孔內(nèi)的自然電場(chǎng)中的電位變化即可反映井壁巖性，這種測(cè)井方法叫自然電位測(cè)井。它具有方法簡(jiǎn)單、實(shí)用價(jià)值高等特點(diǎn)，是劃分巖性和研究?jī)?chǔ)集層性質(zhì)、求取測(cè)井參數(shù)以及其他地質(zhì)應(yīng)用不可缺少的基本方法。其在井內(nèi)觀測(cè)自然電位，并根據(jù)自然電位曲線來(lái)研究鉆孔地質(zhì)剖面。目前，自然電位曲線主要有3種用途：劃分滲透性地層、確定地層電阻率和估計(jì)泥質(zhì)含量。

2 普通電阻率法測(cè)井

電阻率法測(cè)井是根據(jù)巖石導(dǎo)電能力的差異，在鉆孔中研究巖層性質(zhì)和區(qū)分它們的方法。因?yàn)橥ǔＪ怯秒娮杪蔬@個(gè)物理量來(lái)表示巖石的導(dǎo)電能力，所以這種方法就叫做電阻率法測(cè)井。幾十年來(lái)，在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究過(guò)程中，為了解決勘探中不斷出現(xiàn)的新問(wèn)題，電阻率法測(cè)井也有了很大改變，出現(xiàn)了許多不同形式的電阻率法測(cè)井。電阻率法測(cè)井的主要任務(wù)是：根據(jù)電阻率曲線劃分巖層的厚度、定量確定巖層的電阻率。應(yīng)該指出的是，普通電阻率法測(cè)井是電阻率法測(cè)井中最基本和最原始的形式。它過(guò)去能解決的一些任務(wù)，現(xiàn)在已經(jīng)被新出現(xiàn)的、更為有效的方法所代替。但是，在劃分鉆井地質(zhì)剖面和作為判斷巖層電阻率的輔助手段時(shí)，它仍然被廣泛地采用，而且它的一些基本概念及分析問(wèn)題的基本觀點(diǎn)，在說(shuō)明一些新方法的原理時(shí)還要經(jīng)常用到，因此，有必要對(duì)其進(jìn)行一定的了解。

以研究巖石導(dǎo)電能力為基礎(chǔ)的測(cè)井方法稱為電阻率測(cè)井。普通視電阻率測(cè)井只是這類測(cè)井方法中的一種，所以又稱之為視電阻率測(cè)井。這是因?yàn)檫@種方法測(cè)得的電阻率值同巖層的真實(shí)電阻率值還有一定的差別，它只是井下探測(cè)裝置周圍介質(zhì)電阻率的一種綜合影響結(jié)果。普通視電阻率測(cè)井法，是一種發(fā)展最早、應(yīng)用最廣，且井下裝置和測(cè)量技術(shù)都最為簡(jiǎn)單的電阻率測(cè)井。它是利用一種稱為“電極系”的井下裝置，通過(guò)給井下供電，并測(cè)量電位差的辦法來(lái)進(jìn)行視電阻率測(cè)定的。由于電極系處在井內(nèi)泥漿之中，顯然測(cè)量結(jié)果要受到井徑、井內(nèi)泥漿和上下圍巖電阻率等因素的影響。但如果適當(dāng)選取電極系的類型和長(zhǎng)度，所測(cè)視電阻率數(shù)值則仍能較明顯地反映出井內(nèi)不同性質(zhì)巖層之間電阻率的相對(duì)變化。因此，這種方法在定性劃分鉆井地質(zhì)剖面上，一直起著重要的作用。

3 側(cè)向測(cè)井

為了評(píng)價(jià)油層的含油性和計(jì)算含油飽和度，需要精確地求得地層電阻率。求電阻率的方法很多，比如普通電極系電阻率法的橫向測(cè)井、側(cè)向測(cè)井和感應(yīng)測(cè)井等。但是，每種方法都有其特定的條件限制。對(duì)于普通電極系電阻率法測(cè)井，在地層比較厚、油層電阻率不太高，并且泥漿電阻率不是太低的情況下，能夠獲得較好的結(jié)果。然而，有時(shí)遇到鉆井泥漿的礦化度很高、地層電阻率很高并且很薄，鄰層和圍巖影響很大的情況時(shí)，這時(shí)泥漿的分流作用很強(qiáng)，大部分供電電流進(jìn)不到地層中去，因此也就無(wú)法求得準(zhǔn)確的地層電阻率。為了解決這一問(wèn)題，于是發(fā)明了帶聚流電極的電阻率法測(cè)井——側(cè)向測(cè)井。在泥漿礦化度比較高和地層厚度比較薄的情況下，側(cè)向測(cè)井是確定地層電阻率，并進(jìn)一步確定含油飽和度的主要手段。深、淺側(cè)向測(cè)井曲線同微電阻率曲線相配合，對(duì)于劃分滲透性地層和判斷地層的含流體性質(zhì)有重要的參考價(jià)值。深、淺側(cè)向測(cè)井相結(jié)合，對(duì)劃分碳酸鹽巖剖面上的裂縫帶和估計(jì)次生孔隙度有很好的效果。

4 聲波測(cè)井

聲波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度、幅度衰減及頻率變化等聲學(xué)特性是不同的。聲波測(cè)井是以巖石等介質(zhì)的聲學(xué)特性為基礎(chǔ)來(lái)研究鉆孔地質(zhì)剖面、判斷固井質(zhì)量等問(wèn)題的一種測(cè)井方法。利用聲波進(jìn)行地質(zhì)勘探已有多年歷史，大家熟悉的地震勘探大約在70年前已經(jīng)開(kāi)始，在海洋勘探、國(guó)防和其他國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)中，利用聲波也很廣泛。聲波測(cè)井是運(yùn)用聲波在巖層中的傳播規(guī)律，來(lái)研究鉆孔中巖層特點(diǎn)的一門(mén)技術(shù)。

5 自然伽馬測(cè)井

自然伽馬測(cè)井是以研究巖層或礦體天然放射性為基礎(chǔ)，進(jìn)而研究巖層性質(zhì)和有關(guān)邊質(zhì)問(wèn)題的一種方法。它發(fā)展較早，但直到目前仍是一種比較重要的方法。在煤炭勘探中，自然伽馬測(cè)井曲線主要用來(lái)劃分巖性、判斷儲(chǔ)集層、估計(jì)儲(chǔ)集層的泥質(zhì)含量和進(jìn)行井間地層的剖面對(duì)比。

6 密度測(cè)井

伽馬測(cè)井是把伽馬射線源和探測(cè)器按一定方式排列放入鉆井，在井下儀器移動(dòng)過(guò)程中，由探測(cè)器記錄源放出的伽馬射線經(jīng)地層散射和吸收后的強(qiáng)度的方法。因?yàn)榉瓷涞馁ゑR射線強(qiáng)度和地層的密度有關(guān)，所以通常稱之為密度測(cè)井。它的物理原理是當(dāng)γ射線穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，主要發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓－吳有訓(xùn)效應(yīng)和電子對(duì)3種作用而使能量逐漸被物質(zhì)所吸收。在不同能量范圍內(nèi)，3種效應(yīng)起不同的作用，并且在一定能量下，每一種吸收效應(yīng)的相對(duì)重要性，也隨著吸收物質(zhì)的Z值而不同。

沉積巖3種主要造巖礦物是石英、方解石和白云石，而且不同黏土礦物的Pe值和U值具有明顯差別。因此，巖性密度測(cè)井的最主要用途是根據(jù)地層的礦物成分來(lái)劃分巖性。如果把Pe測(cè)量結(jié)果和自然伽馬能譜測(cè)井、密度測(cè)井或中子測(cè)井的數(shù)據(jù)相結(jié)合，將能更好地識(shí)別巖性。

7 中子測(cè)井

中子測(cè)井是利用中子和物質(zhì)相互作用的各種效應(yīng)來(lái)研究巖層性質(zhì)的一組測(cè)井方法。在進(jìn)行中子測(cè)井時(shí)，把裝有中子源和探測(cè)器的下井儀器由電纜放入井中。從中子源中發(fā)出的高能中子射入井內(nèi)的地層中，高能中子與物質(zhì)的原子核發(fā)生作用而減弱為低能中子或被原子核吸收，所以探測(cè)器記錄的低能中子數(shù)量與地層的減速性和吸收性有關(guān)。氫是最特殊的減速物質(zhì)，而中子測(cè)井結(jié)果可以反映地層的含氫量。在地層中，孔隙被氫充滿，因此含氫量的多少反映了地層孔隙度的大小。中子測(cè)井是一種孔隙度測(cè)井，它最主要的用途之一是確定地層孔隙度。中子測(cè)井讀數(shù)和巖石中含氫的總量有關(guān)，所以它反映的是總孔隙度。為了把總孔隙度大，但有效孔隙度小的泥質(zhì)巖石和孔隙性巖石相區(qū)別，在應(yīng)用中子測(cè)井時(shí)，通常是和自然γ測(cè)井相配合使用。在特定的地質(zhì)條件下，中子測(cè)井在探測(cè)天然氣、劃分巖性、區(qū)分煤層和剖面對(duì)比等方面也可以發(fā)揮重要作用。根據(jù)應(yīng)用目的的不同，為獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，需要進(jìn)行各種必要的校正。

在煤田勘探以及環(huán)境、水文地質(zhì)中，還有不少測(cè)井方法，比如井徑測(cè)量、井斜測(cè)量、磁測(cè)井、地層傾角測(cè)量、核磁共振測(cè)井、激發(fā)極化測(cè)井等。這些方法在不同的領(lǐng)域中都發(fā)揮著非常重要的作用。