何詩冠（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察砑究院，貴州 貴陽 550008）

三側(cè)向測(cè)井在煤田測(cè)井中的應(yīng)用及意義

何詩冠（貴州省煤田地質(zhì)局地質(zhì)勘察砑究院，貴州 貴陽 550008）

在南方煤系地層中，由于泥質(zhì)含量較多或煤層本身為粉煤，在鉆探施工過程中，容易使煤層及頂?shù)装蹇逅瑢?duì)視電阻率曲線影響極大，造成對(duì)煤層定性定厚差，解釋精度變低。如果不改變電性參數(shù)的測(cè)量方法，將直接影響電性參數(shù)記錄質(zhì)量。為此，采用三側(cè)向測(cè)井方法替代電位電阻率測(cè)井方法可解決這一問題。

三側(cè)向電阻率測(cè)井;電位電阻率測(cè)井;穩(wěn)流供電;恒功率法供電

1 電位電阻測(cè)井與三側(cè)向測(cè)井

1.1 電位電阻率測(cè)井原理

電位電阻率測(cè)井就是將電極系放入井內(nèi)，給電極系供予一定強(qiáng)度的穩(wěn)流電流I，并在電極系沿井身移動(dòng)的過程中，測(cè)量電位或電位差△U的變化。其公式為：

從式中看出，電流I和電極系系數(shù)K為恒定值，視電阻率Ps只隨電位差△U變化而變化，對(duì)于垮塌煤層或軟巖層來說，在其上的電位差較小，因此，對(duì)應(yīng)的視電阻率就小，視電阻率曲線幅度低，接近于基線。解釋時(shí)，曲線拐點(diǎn)不易識(shí)別，分層效果差，也就是該參數(shù)在垮塌煤層處反映不理想。

1.2 三側(cè)向電阻率測(cè)井原理

三側(cè)向測(cè)井方法是在主電極上下各增加一個(gè)屏蔽電極，屏蔽電極與主電阻之間相互絕緣，兩屏蔽電極之間用導(dǎo)線相連，屏蔽電極與主電極之間通過一個(gè)電阻(該電阻為拾取電阻)連接，給屏蔽電極和主電極供同極性電流。根據(jù)電學(xué)原理，同性相斥，異性相吸，屏蔽電極的電流將排斥主電極的電流，使之不能沿井軸流動(dòng)，而垂直于井軸流入地層，這樣可以提高探測(cè)深度，減少泥漿對(duì)測(cè)量的影響。其中，N電極與屏蔽電極之間的電壓為三側(cè)向電壓V0，流經(jīng)拾取電阻電阻和主電極的電流為三側(cè)向電流I0。

由于不同巖性電阻力不同，其導(dǎo)電性存在差異，電阻大導(dǎo)電性差，對(duì)電流阻止大，流過的電流小，產(chǎn)生的壓降大；反之，電阻小導(dǎo)電性好，對(duì)電流阻止小，流過的電流大，產(chǎn)生的壓降小。三側(cè)向電阻率公式如下：

根據(jù)視電阻率公式，電阻率和電極系系數(shù)為固定值，電流和電壓隨不同的巖性變化而同時(shí)變化。要同時(shí)測(cè)量出電壓和電流值才能計(jì)算出某一巖石的視電阻率值，為了解決這一問題，在電源設(shè)計(jì)方面不采用穩(wěn)流方式，而采用恒功率法供電方式供電，這樣流經(jīng)地層的電流和電壓將隨不同地層的變化而變化。再通過電路同時(shí)提取并記錄電壓和電流數(shù)值，經(jīng)探管電路放大處理后，傳輸?shù)降孛娌杉瘷C(jī)通過程序計(jì)算出視電阻率。同時(shí)獲得了三側(cè)向電壓、三側(cè)向電流及三側(cè)向電阻率曲線，利用三側(cè)向電流曲線反映好，靈敏度高，識(shí)別能力強(qiáng)等特點(diǎn)，從而解決了煤層垮塌嚴(yán)重、煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，并且大大提高了煤層的解釋精度和分層能力。

2 解決問題及效果

圖1和圖2是利用三側(cè)向探管所測(cè)曲線，圖中GRIO為三側(cè)向電流曲線，GR01為三側(cè)向視電阻率曲線，NG01為自然伽瑪曲線，GGFR為人工伽瑪曲線。圖1曲線顯示：由于煤層垮塌較嚴(yán)重，造成視電阻率極低，電阻率曲線幾乎為一條直線，拐點(diǎn)難以確定，而三側(cè)向電流曲線對(duì)該煤層反映較好，界面清楚，煤層定性定厚可靠。圖2曲線顯示：該煤層為結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤層，如果只有電位電阻率曲線，某些小結(jié)構(gòu)無法識(shí)別，使用三側(cè)向電阻測(cè)井，有了三側(cè)電流曲線，煤層結(jié)構(gòu)清楚并易于劃分。

圖1 垮塌煤層

圖2 復(fù)雜煤層

總之，在煤系地層比較復(fù)雜，煤層垮塌嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及煤線多的地層，采用三側(cè)向電阻率測(cè)井方法，不僅能較好提高了煤層的定性定厚解釋精度和其它巖性分層能力，同時(shí)更能顯示電性參數(shù)的意義。

[1]黃作華等，煤田測(cè)井方法與數(shù)字處理，煤炭工業(yè)出版社.

[2]許興培等，TYSC系列數(shù)字測(cè)井儀，西北工業(yè)大學(xué)出版社，1991.