毕俊民 马青云

摘 要:通过对钻测井的岩性组合和测井曲线的响应值的对比分析,利用测井曲线对煤岩层的物性特征反映十分明显、准确的特点,对宝泉勘探区的沉积环境进行分析研究,阐述了该区各沉积环境的特征及成煤规律。

关键词:测井曲线沉积环境成煤规律

中图分类号:P641.4+61 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0113-02

宝泉勘查区位于黑龙江省鸡东县兴农乡境内,东西长11km,南北6km,面积约36km2,进行了66个钻孔勘探,完成近2万米的测井工作。测井资料在沉积环境分析中的应用已有几十年的历史,经国内外经验证明,利用测井资料分析沉积环境是一种快速而有效的方法,它可以为鉴定沉积环境提供十分准确的依据,克服因无芯钻井或取芯率低、以及钻孔原始记录编录过于粗糙或岩性描述不准确等人为因素对沉积环境分析带来的不利影响。利用测井资料不仅可以详细地划分不同岩性的地层,而且可以直观、形象地表现出沉积环境十分重要的成因标志,即岩层的密度、粒度、分选性、泥质含量等在纵向上和横向上的变化。

1应用测井曲线分析沉积环境的理论基础

岩层的粒度、分选性、泥质含量、垂向沉积序列、岩体的形态和分布等,都是分析沉积环境的主要特征标志。岩层的这些成因标志是各种沉积环境的物理因素(包括水动力因素,风动力因素和冰川动力因素等)作用的结果,各种沉积环境的动力条件决定岩层的粒度、分选性及泥质含量等成因标志的变化,同时也决定岩层的物理性质(主要是密度,导电性,自然电位和自然放射性)随之相应的变化,不同的岩石具有不同的物理性质,测井曲线正是对钻孔中各种岩石的物理性质的客观记录。

应用测井曲线分析沉积环境,是以测量钻孔中煤岩层的电阻率、自然电位和自然放射性等物理性质为基础,将钻孔中煤岩层的物性特征以测井曲线的形式表现出来,通过分析研究判断,将测井曲线所反映的有关沉积环境的重要成因标志信息,如岩性、粒度变化、分选程度、胶结程度、层序关系等,找出标志性特征,用以分析鉴定沉积环境,并且分析与成煤作用之间的关系,找出该环境中具有成煤条件的区域及煤层厚度、煤质变化情况,了解各种成因标志在纵向上和横向上的变化,为鉴定沉积环境提供有价值的资料。

2煤岩层的地球物理特征

根据不同岩层在测井曲线上反映不同的特点,可以通过测井曲线来判断岩层的粒度、分选性、泥质含量等。在电阻率曲线上反映高幅值,对应在自然伽玛曲线上反映低幅值,这是粗砂岩的物性特征,定性为粗砂岩,因为粗砂岩粒度较大,泥质含量较低,反映到测井曲线上应为高电阻率低放射性;在电阻率曲线上反映低幅值,对应在自然伽玛曲线上反映高幅值,这是颗粒较小泥质含量较高的岩性反映,定为粉砂岩。岩层粒度逐渐由大变小,泥质含量逐渐增加,测井曲线也相应发生规律性变化。

通过对钻测井资料的对比分析,该区主要岩层在测井曲线上反映特征分别为:砾岩为高电阻率低自然伽玛幅值;细砂岩为中到中高电阻率幅值中自然伽玛幅值;中砂岩电阻率和自然伽玛幅值介于粗砂岩与细砂岩之间;火山角砾岩为中低电阻率幅值高自然伽玛幅值;火山碎屑岩为中电阻率幅值低自然伽玛幅值。人工伽玛曲线(密度)在该区主要用于判断煤层,对其他岩层反映差异不明显仅作参考。

3沉积环境分析

选取该区具有代表性的EB-80、EB-81、EB-3、EB-17、EB-5、EB-33钻孔测井曲线,粗浅地分析本区的沉积环境的特征及成煤规律。

宝泉东区测井曲线图:EB-80、EB-81,宝泉西区测井曲线图:EB-3、EB-17,宝泉上部层段测井曲线图:EB-5、EB-33

通过对比可以出看,在电阻率曲线和自然伽玛曲线上,有多处相同或相似的形态或形态组合,在这里根据其形态将其命名为纵树形和箱形反映(箭头标注处为纵树形,括弧标注处为箱形)。这些形态特征正是沉积环境成因标志在测井曲线上反映。

纵树形曲线所反映的岩性有粗砂岩、中和细砂岩、以及粉砂岩。在垂直层序上自下而上为:粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩,曲线底部平直,上部渐变,具有由下至上粒度由粗变细的正粒序特征,这是河流沉积中的曲流河所具有的特征,这种沉积是在河流的中下游,地势较平坦的地区形成的。

从曲线反映的岩性及其厚度分析,沉积物的颗粒较细,厚度一般不大,更迭速度较快,说明沉积河道的坡度较缓,水流速度很低,水流的搬运能量较小,泛滥平原沉积发育。

曲流河与煤炭的聚集有密切的关系,在曲流河的冲击平原上,煤炭大量聚集在河道边缘沼泽和废弃河道充填沼泽这两种环境之中,成煤的有利地带均位于河道砂岩带的外侧并平行于河道砂岩分布。

上述垂直层序在剖面上多次出现,从而形成多阶的旋回结构,这是发育有多个煤层的原因。62号、65号、73号、110组、112号煤层都是在如此环境下形成的。

箱形曲线则是河流沉积中辫状河的充填砂坝反映。其测井曲线的顶、底界面为突变型,呈高电阻率低自然伽玛幅值反映,具备粗砂岩特征。主要发生在河流的中上游地域,坡度较大的地区,冲击扇上更为发肓。从沉积物的颗粒和厚度比较大的这个特点看,河道坡降较大,而水流速度较高,沉积物搬运量较大。这种情况下成煤条件一般较差,因而没有重要的煤炭聚集。比如在EB-3、EB-17号钻孔的110号和112号煤层之间,EB-5、EB-33号钻孔的62号和65号煤层之间存在有箱形结构,导致层间距加大,且很少发育煤层。

4结语

利用钻测井的岩性组合及测井曲线的响应值的对比分析,将宝泉勘探区含煤段划分为河流沉积环境类型,曲流河与煤炭的聚集有密切的关系,在曲流河的冲击平原上,煤炭大量聚集在河道边缘沼泽和废弃河道充填沼泽这两种环境之中,垂直层序在剖面上多次出现,从而形成多阶的旋回结构,发育有多个煤层。