高鵬飛

摘 要：地球物理綜合測(cè)井技術(shù)是通過(guò)測(cè)井曲線反映地層巖性，解決地質(zhì)問(wèn)題的一種方法，在煤層氣的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著重要作用，廣泛運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)一系列的測(cè)井曲線獲得鉆井內(nèi)豐富的地質(zhì)物性信息，估算煤層的孔隙度、滲透率、含氣量等確定構(gòu)造和地質(zhì)環(huán)境，解決水文地質(zhì)等方面，越來(lái)越發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：綜合測(cè)井；測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)；盾構(gòu)隧道

前言

地球物理測(cè)井，廣泛應(yīng)用于工程勘探的各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)測(cè)井地層得到鉆孔信息豐富，巖石鉆孔記錄的物理性質(zhì)，地球物理信息的采集，處理和解釋，為地質(zhì)信息，信息工程和地質(zhì)災(zāi)害，生態(tài)環(huán)境等信息，在推斷地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)環(huán)境，在解決水文地質(zhì)問(wèn)題中發(fā)揮作用。我國(guó)首家煤炭行業(yè)運(yùn)用盾構(gòu)技術(shù)進(jìn)行隧道施工在新疆某煤礦投入生產(chǎn)。盾構(gòu)隧道地質(zhì)條件將不利于施工過(guò)程，可能引起周邊建筑物沉降表面變形或沖突，特別是巖石風(fēng)化、水文等因素直接影響盾構(gòu)隧道施工安全。所以我們必須利用經(jīng)驗(yàn)做好預(yù)測(cè)，基于地質(zhì)隧道預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)普遍采用地質(zhì)雷達(dá)、鉆孔、地質(zhì)分析三種方法進(jìn)行處理。

1 綜合地球物理測(cè)井技術(shù)和應(yīng)用

地球物理測(cè)井方法：自然伽瑪、聲波測(cè)井、電阻率測(cè)井、自然電位測(cè)井、井溫、井斜測(cè)井、井中電視、鹽化等。儀器設(shè)備：測(cè)井儀器采用北京中地英捷物探研究所生產(chǎn)的PSJ-2型數(shù)字測(cè)井儀。該系統(tǒng)由主機(jī)、電纜絞車(chē)、筆記本電腦、發(fā)電機(jī)，密度、井溫、井斜、聲波及電極系探管組成。井下電視采用武漢長(zhǎng)勝工程檢測(cè)技術(shù)開(kāi)發(fā)公司JL-IDOI（A）智能鉆孔電視成像儀。

中國(guó)地調(diào)局地科院物化探在完成綜合測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集、資料解釋、統(tǒng)計(jì)分析和綜合研究工作基礎(chǔ)上，獲得重要發(fā)現(xiàn)，取得了系列進(jìn)展和成果。完成了廬樅ZK01及銅陵TLZK01兩個(gè)2000多米鉆孔的6次綜合測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集工作，測(cè)量總深度達(dá)4126.43米。取得了視電阻率、自然電位、極化率、磁化率、聲波速度、超聲成像、自然伽馬、巖性密度、井斜、井徑、井溫、泥漿電阻率測(cè)井及井中磁測(cè)等13種測(cè)井參數(shù)的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和圖像。

在XX鉆孔1500米以下井段連續(xù)發(fā)現(xiàn)21處強(qiáng)放射性異常（一級(jí)表外含量），異常段累計(jì)厚度達(dá)93.02米，為廬樅地區(qū)深部找鈾礦提供了重大線索。通過(guò)對(duì)TLZK01鉆孔巖心編錄及測(cè)井資料對(duì)比分析，采用有效的礦化帶識(shí)別技術(shù)，推斷金屬硫化物礦化段異常12處，累計(jì)厚度400余米。利用ZK01、TLZK01鉆孔的常規(guī)測(cè)井資料，研究了巖性測(cè)井響應(yīng)特征，完成了鉆孔主要巖性的測(cè)井響應(yīng)分析和巖性識(shí)別分層。利用ZK01、TLZK01鉆孔的超聲成像測(cè)井資料，統(tǒng)計(jì)分析了鉆孔壁裂隙發(fā)育和破碎狀況。對(duì)多參數(shù)地球物理測(cè)井結(jié)果進(jìn)行了綜合研究，分析了鉆遇地層主要巖性的測(cè)井響應(yīng)特征，初步建立了相應(yīng)的物性模型。

通過(guò)深部地球物理鉆孔和地球物理勘探工作的發(fā)展?fàn)顩r，地殼淺層的垂直變化，深化金屬和地面地球物理數(shù)據(jù)提供解釋，而且提供了豐富的地球物理信息，也為工作區(qū)尋找深部隱伏礦提供了豐富的地球物理信息。目前最新的脈沖中子飽和度測(cè)井、同位素示蹤測(cè)井及配套裝備等研究，創(chuàng)立了脈沖中子雙譜飽和度測(cè)井及致密氣藏脈沖中子測(cè)井理論，發(fā)明了放射性同位素示蹤劑載體的制備工藝及放射性同位素示蹤劑評(píng)價(jià)手段，形成了滿足不同地層條件下注水、產(chǎn)出剖面監(jiān)測(cè)的同位素示蹤技術(shù)體系，創(chuàng)建了以中子壽命譜技術(shù)為核心的套后放射性組合測(cè)井解釋方法，達(dá)到了截面雙參數(shù)同時(shí)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)的安全、可靠和高效。

2 綜合測(cè)井在盾構(gòu)隧道工程主要數(shù)據(jù)

（1）不同的地質(zhì)構(gòu)造，巖石層的特征曲線不同，我們可以利用綜合測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)曲線來(lái)觀察比較各種巖層，通過(guò)比較可以得到不同的特征，針對(duì)不同地理特征實(shí)施鉆孔方案和具體的工作面方案。（如圖所示）上述綜合測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)曲線分析了電阻率、聲波速度曲線和電位情況，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)曲線解釋原則，與實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行對(duì)比，可以確定工作面的巖層屬性，對(duì)后續(xù)的開(kāi)采工作非常有利。（2）聲波速度測(cè)井曲線的解釋，聲波在不同巖層結(jié)構(gòu)其波速會(huì)有不同的變化，通過(guò)不同層面其物理指標(biāo)將有明顯差異，我們根據(jù)聲波速度可以確定巖孔破碎程度，進(jìn)而分析巖石的破碎情況和裂縫的發(fā)展趨勢(shì)。（3）電阻率、自然電位以及溫度曲線的變化和異常解釋，一般情況下巖石周?chē)畬拥碾娮杪识紩?huì)呈現(xiàn)較明顯的異常狀況，自然電位會(huì)明顯偏離基準(zhǔn)線，有明顯的上升變化趨勢(shì)，溫度呈現(xiàn)不規(guī)律的變化，一般情況溫度的梯度變化比完整的井孔溫度梯度小，隨著深度的變化并不明顯，因此我們結(jié)合電阻率和溫度曲線，再結(jié)合自然電位變化的解釋分析確定其分類，定位含水豐富區(qū)域。（4）井液電阻率測(cè)井（鹽擴(kuò)散法）：在含水層（段），鹽化后井液電阻率隨時(shí)間有明顯增加和位移，根據(jù)鹽化后井液電阻率隨時(shí)間的變化和鹽水柱的運(yùn)動(dòng)方向，劃分含水層（段）并確定其補(bǔ)給關(guān)系。根據(jù)井徑測(cè)井實(shí)測(cè)數(shù)圈定井徑擴(kuò)大段。（5）智能鉆孔三維可視化成像：三維地質(zhì)建模是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用測(cè)井資料、錄井資料和鉆井資料，形成工程參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)的三維數(shù)據(jù)體，定量分析鉆孔的破碎情況、裂隙的發(fā)育及長(zhǎng)度、寬度、裂隙的產(chǎn)狀，計(jì)算鉆孔中破碎帶的面積，繪制相應(yīng)的三維井眼軌跡，逐漸成為隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的一個(gè)熱點(diǎn)。利用VC++與OpenGL混合編程實(shí)現(xiàn)井眼軌跡和地層三維可視化。

3 測(cè)井曲線綜合解釋

綜合測(cè)井的成果解釋：可以結(jié)合聲波速度曲線變化來(lái)確定巖層的破碎程度，進(jìn)行較準(zhǔn)確的評(píng)估，結(jié)合電阻率、井溫度變化、電阻率變化可以對(duì)巖層井下的含水狀況進(jìn)行評(píng)估，利用井下電視對(duì)工作面異常區(qū)進(jìn)行綜合的分析。利用現(xiàn)代化的成像測(cè)井能夠準(zhǔn)確經(jīng)行地層結(jié)構(gòu)分析，得到較準(zhǔn)確的量化分析報(bào)告，結(jié)合聲波速度和地質(zhì)特征進(jìn)行交互式的信息對(duì)比，得到裂縫參數(shù)、巖體頻譜分析等等。

4 結(jié)束語(yǔ)

在鉆井超前勘探盾構(gòu)隧道時(shí)地質(zhì)預(yù)報(bào)綜合錄井取得了一些進(jìn)展。特別是軟巖、硬巖，在破碎帶巖體風(fēng)化程度、不良水文地質(zhì)等提供了一種科學(xué)地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，減少技術(shù)引起的屏蔽導(dǎo)體和盾構(gòu)施工變形和損傷的影響，以便采取相應(yīng)的措施，以確保隧道施工安全。建議：如果地質(zhì)雷達(dá)在隧道的頂部，位于高密度勘探地面上，盾構(gòu)隧道不良地質(zhì)體在施工過(guò)程中對(duì)地表擾動(dòng)的形成，可能引起周?chē)ㄖ锖驼{(diào)查監(jiān)測(cè)變形或沉降，將更有現(xiàn)實(shí)意義。

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