孔然 倪光清 孔璞 謝夢謙

（1.云南省核工業(yè)二〇九地質(zhì)大隊(duì)，云南昆明 650032；2.四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都 611230）

0 引言

測井技術(shù)作為地球物理勘探方法中的重要勘探技術(shù)之一，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油勘探、工程勘查及礦產(chǎn)勘查研究工作當(dāng)中。不同的地質(zhì)屬性，其測井響應(yīng)有所差異，通過多條測井曲線和多井綜合分析，挖掘測井資料中蘊(yùn)含的地質(zhì)信息，可進(jìn)行構(gòu)造解析、沉積學(xué)特征研究、層序地層劃分、巖性識別等，由此指導(dǎo)鉆探工作部署，提高找礦效率，節(jié)約鉆探工作量。此外，利用測井相關(guān)公式還可以快速獲取地下巖石的物性參數(shù)及力學(xué)參數(shù)，可以進(jìn)一步為工程地質(zhì)特性研究提供有力支撐。

1 工區(qū)概況

此次研究的旱壩寨位于云南省西部，屬龍川江盆地。該區(qū)受三江切割，地形險(xiǎn)峻，山高谷深，嶺谷相間。在地質(zhì)構(gòu)造上處于雅魯藏布江與怒江之間的岡底斯-騰沖陸緣活動帶。青藏高原所有的東西向構(gòu)造單元延伸至本區(qū)后即轉(zhuǎn)折成南北向。該區(qū)位于歐亞板塊與印度板塊縫合線東側(cè)，藏滇次板塊西緣，屬著名的特提斯成礦帶的一部份。在時(shí)間上它經(jīng)歷了漫長的地殼變動過程，特別是華力西造山旋回以來的歷次構(gòu)造運(yùn)動的強(qiáng)度是呈遞增趨勢的，加上兩大板塊多次開、合，使本區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。在中新世末受喜馬拉雅運(yùn)動的影響，本區(qū)發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺造山運(yùn)動，形成新山系，同時(shí)伴隨大規(guī)模沖斷推覆和走滑，形成一系列第三紀(jì)斷陷盆地。該區(qū)為沖積扇前和扇間凹地發(fā)育的辮狀河床邊灘、漫灘相沉積物。局部發(fā)育沖洪積相，巖性為含礫砂巖，其中夾砂巖、粉砂巖透鏡狀夾層、煤線，含植物碎屑，顏色以灰、灰黑為主，為測區(qū)主要的含鈾層位，下部巖性為泥質(zhì)粉砂巖、砂巖（如圖1所示）。地層受到放射性礦物的影響，使得自然伽馬不能正確反映地層泥質(zhì)含量，本次工作中采用電阻率計(jì)算泥質(zhì)含量取得了較好的效果。

圖1 騰沖旱壩寨地質(zhì)圖

2 泥質(zhì)含量及孔隙度計(jì)算

在含泥質(zhì)砂礫巖地層中，地層的泥質(zhì)含量是一個(gè)重要的地質(zhì)參數(shù)，泥質(zhì)含量在一定程度上反應(yīng)了地層的巖性，而且孔隙度、滲透率、含水飽和度等儲層參數(shù)都和泥質(zhì)含量具有密切關(guān)系。測井方法都是基于對地層礦物分布情況來反映地層泥質(zhì)含量的，不能進(jìn)行直接測量，應(yīng)根據(jù)工區(qū)地層情況選擇最能反映地層泥質(zhì)含量的測井系列進(jìn)行計(jì)算。常見的泥質(zhì)含量計(jì)算方法主要包括：

（1）自然伽馬法

當(dāng)?shù)貙又胁缓噘|(zhì)以外的放射性物質(zhì)時(shí)，地層的自然伽馬異常隨泥質(zhì)含量增加而減小，可以利用自然伽馬計(jì)算地層泥質(zhì)含量，計(jì)算式如下：

式中，Vsh為計(jì)算的地層泥質(zhì)含量，GRmax表示純泥巖段自然伽馬平均值，GRmin純砂巖段自然伽馬平均值，在該井段沒有純砂巖時(shí)，GRmin比實(shí)際值略小。GCUR為希爾奇指數(shù)，新地層為3.7，老地層為2。

（2）自然電位法

隨著泥質(zhì)含量增加自然電位異常幅度減小，式（3）自然電位計(jì)算泥質(zhì)含量方法：

其中，SSP 為厚層純水砂巖靜自然電位，SP 為測井自然電位，Vsh為計(jì)算的地層泥質(zhì)含量。

（3）電阻率法

在含泥質(zhì)的地層中，導(dǎo)電介質(zhì)包括地層水和粘土兩部分，粉砂和砂巖骨架看作不導(dǎo)電介質(zhì)。假設(shè)巖石只是由骨架和泥質(zhì)混合組成，也就是這種巖石導(dǎo)電性完全由粘土導(dǎo)電性引起，則這種巖石的電阻率（Rt）可表示為：

在上式基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到：

式中Rsh表示泥巖電阻率，Vsh表示泥質(zhì)含量，Rmax表示最大電阻率，b 為選擇系數(shù)，一般取值在1～2 之間。

3 測井響應(yīng)特征

對旱壩寨地區(qū)進(jìn)行地球物理測井，得到該區(qū)自然伽馬、密度、聲波時(shí)差和電阻率測井?dāng)?shù)據(jù)。通過研究測井曲線的整體變化趨勢和特征，結(jié)合巖心地質(zhì)編錄，劃分鉆孔巖性主要為：含礫砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、礫巖及砂礫巖。如圖2所示為鉆孔K30柱狀圖，同時(shí)附加了該井電阻率及密度測井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)算的泥質(zhì)含量及孔隙度，對比發(fā)現(xiàn)電阻率法式（4）計(jì)算的泥質(zhì)含量與實(shí)際地層情況更加貼切。從圖2中可以看出，聲波時(shí)差和電阻率測井響應(yīng)具有一定的相關(guān)性，即聲波時(shí)差減小，電阻率增大，速度增大；聲波時(shí)差增大，電阻率減小，速度降低。一定程度反映了泥質(zhì)對電阻率和速度的影響，即當(dāng)?shù)貙又心噘|(zhì)含量增大時(shí)速度降低，電阻率減小，孔隙度有不同程度的降低；泥質(zhì)含量較小時(shí)，速度增大，電阻率增大，巖石主要為砂巖骨架，孔隙度也有一定程度增大。從自然伽馬曲線上看，含鈾礦層自然伽瑪值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他層段自然伽馬值。泥質(zhì)含量很好反映了各個(gè)層位泥質(zhì)變化情況。此外，從地層壓力和速度曲線看，隨著深度增加地層壓力逐漸增大，同時(shí)速度整體呈現(xiàn)增大趨勢。

圖2 測井資料柱狀圖

4 結(jié)語

通常情況下往往利用自然伽馬測井來計(jì)算地層的泥質(zhì)含量，但如果地層中含有放射性礦物，計(jì)算結(jié)果會明顯高于實(shí)際值。本文根據(jù)工區(qū)含放射性較高的實(shí)際特點(diǎn)，利用電阻率計(jì)算的泥質(zhì)含量具有更高的符合度，將計(jì)算結(jié)果制作為隨深度變化的曲線，結(jié)合其他測井資料及鉆探資料，能夠較好的反映出研究區(qū)不同巖性、層段內(nèi)泥質(zhì)含量和孔隙度變化趨勢，為研究區(qū)鈾礦工程地質(zhì)性質(zhì)研究提供了有力支撐。