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1、地球物理测井课件,主讲人：周俊杰 河北工程大学资源学院 勘查教研室,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 第二节 测井在水文地质和工程地质方面的应用 第三节 测井在金属矿床上的应用 第四节 测井软件简介,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,煤田测井至今已有五十多年的历史。七十年代以前，煤田测井基本上仅是检验钻探取芯的一种手段，其主要任务是在钻孔剖面上划分煤层、确定煤层的深度和厚度。七十年代以来，煤田测井得到了前所未有的巨大发展。无论在数量上或质
2、量上，在应用的深度上或广度上，都发生了显著的变化。 现代的煤田测井，除已实现测井仪器的刻度化、组合化及数字化外，在测井资料应用方面已远远超出了仅在单个钻孔中对煤层进行分层、定厚的狭小范围。现在，地球物理测井在煤田预测、普查、勘探直至开采设计等各个阶段，都有着广泛而有效的应用，可归纳为八个方面：,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,1鉴定沉积环境，研究煤层的分布规律 煤的形成和发育，受一定的古地理沉积环境的控制。研究沉积环境对于开展煤田预测和煤田勘探都具有重要的意义。 在鉴定沉积环境中，砂体的粒度、分选性、
3、泥质含量、垂向沉积序列以及砂体的形态和分布等，都是重要的成因标志。测井曲线（尤其是电阻率曲线、自然电位曲线和自然曲线）不仅能区分不同岩性的地层，而且还可以有效地反映出上述成因标志的变化。所以，利用测井曲线可以为鉴定沉积环境提供重要的依据。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,1鉴定沉积环境，研究煤层的分布规律 ，利用测井曲线可以为鉴定沉积环境提供重要的依据。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,1鉴定沉积环境，研究煤
4、层的分布规律 利用测井资料还可以作出区域性的含砂率图、纯砂岩图及最大砂层图等。这些图件能够清晰地反映出砂体的几何形态及其与煤层分布之间的关系。掌握了这种关系，便可以根据它来预测聚煤地段和富煤地段的位置，从而指导钻探，进行合理的勘探设计和钻孔布置。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,2确定煤层的深度和厚度 确定煤层的深度和厚度是煤田测井的常规性任务。准确确定煤层的深度和厚度，搞清煤层的结构（煤分层及夹研的层数与厚度），可为矿区的储量计算和制定开采方案提供重要的依据。 在我国，通常是用深度比例为1:50的-
5、曲线和某些电测井曲线来进行分层定厚，定厚的分辨率可达510cm。西方国家一般用三种类型的密度测井来进行分层定厚长源距密度测井（LSD），源距为4050cm，定厚分辨率为20cm左右；高分辨率密度测井（HRD），源距为2024cm，定厚分辨率约为10cm；层分辨率密度测井（BRD），源距为815cm，定厚分辨率为5cm左右。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,2确定煤层的深度和厚度 为了进一步提高密度测井的分层精度，美国基尔哈特一欧文（Gearhart-Owen）公司研制出了使用低能量、高辐射输出量放射源
6、的高分辨率密度（EHR ）测井仪，其定厚分辨率可小到3cm。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,3煤质分析和岩性分析 利用计算技术和电子计算机对密度测井、声波测井、中子测井等测井曲线进行数字处理，可以得到有关煤质指标（如含碳量、挥发分、灰分、水分、发热量等）和岩石组分（如砂、泥的体积百分含量及孔隙度）的定量分析结果。在进行煤质分析和岩性分析时，常用体积模型法和概率模型法。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,4确定
7、煤的级别 由于火成岩的侵入使煤的级别逐渐增高（变质程度加深），测井曲线也产生相应的变化。如随着煤的级别增高，曲线的幅值会减小（密度增大），中子曲线的读数会降低（含氢量减少），电阻率也会相应地下降，等等。因此，利用密度一电阻率或密度一中子交会图，便可以有效地判断煤的级别。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,5预测洗煤产率 煤的可选性是煤的重要工艺性质之一。确定煤的可选性的好坏，便可以更好地确定煤的工业用途。煤的可选性是指煤经过洗选，除去其中的夹矸和矿物杂质的难易程度。煤的可选性是通过浮沉试验来确定的，即将
8、原煤在1.31.8的各级比重液中加以分离，然后测定各级比重液情况下的浮煤、沉煤的产率。利用具有高垂向分辨率的密度测井曲线（如层分辨率密度BRD曲线），可以预测在特定比重条件下洗选原煤的浮煤产率和沉煤产率。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,6研究地层的强度特性 煤层顶底板的强度特性，直接关系到开采方案的设计和矿井支护方案的选择。利用声波测井和密度测井资料，可以较准确地提供表征岩石强度特性的各种动态弹性模量，即杨氏模量，切变模量，体积模量以及泊松比的资料。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理
9、测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,7研究溶岩型煤田的水文地质问题及确定煤系地层中的洞穴或老窑的分布 在溶岩发育的煤田上，岩溶水会直接危及煤矿的安全生产。杂乱分布的老窑，也会严重影响矿井的开拓。利用钻孔电磁波法来解决溶岩型煤田的水文地质间题及确定煤系地层中的洞穴或老窑的分布，可以取得良好的地质效果，为煤矿的施工设计和安全生产提供有价值的地质资料。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 一、煤田地球物理测井概况,8进行地层对比及勘探区的评价 利用测井资料进行地层对比和区域性的综合研究，可以得到
10、煤层对比图，复盖层等厚线图，全部煤层或可采煤层的等厚线图，等灰分线图，顶底板等高线图等成果图件。这些资料对于勘探区的评价及开发设计都极为有用。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,岩石和煤的物理性质既是选择最佳煤田综合测井方法的依据，也是正确进行煤田测井资料解释的基础。目前，在煤田测井中常用的煤岩物理性质主要是：电阻率、自然电位、密度、 自然放射性以及弹性波传播速度等。 煤及其围岩的物理性质与煤化作用程度有着十分密切的关系。图7-1是含煤盆地的一个标准的物性综合剖面，它是根据苏联伯绍拉、顿涅茨、库兹涅茨等煤
11、盆地的物性资料编制成的。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,由褐煤向烟煤、无烟煤的转化过程，称为煤化作用过程。煤化作用包括煤的成岩作用和变质作用两个大阶段。图7-1中，阶段I是成岩作用阶段，阶段II是变质作用阶段。 在阶段I中，沉积物从未压实状态逐步受到压实，并初步形成岩石。在此阶段中，各种沉积物的孔隙度均随深度的增加而减小。但是，不同粒度的沉积物却具有不同的压实速度。颗粒较粗的砂层不易被压实，它的孔隙度减小最慢。颗粒很细的泥质沉积物最易受到压实，它的孔隙度减小最快。而粉砂质沉积物和煤则介于两者之间。因此
12、，与阶段相比较，在阶段中，褐煤围岩的孔隙度呈现出倒转的顺序：按照砂岩、粉砂岩、泥岩的顺序，孔隙度递减。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和 煤的物理性质,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,在地层饱和含水密度及弹性波传播速度Vp曲线上，相应地也出现上述倒转关系，但电阻率曲线不发生倒转现象。褐煤围岩的电阻率随深度的增加（压实作用增强）而有所增高，但始终保持砂岩粉砂岩泥岩的相对关系。这是因为，在阶段中，不同岩性地层的孔隙度都比较高（一般
13、均大于20%）。在孔隙度较高且地层水为淡水的情况下，孔隙度的某些相对变化对岩层电阻率并不起决定性的作用。对岩层电阻率起决定性作用的是细颗粒（特别是泥质颗粒）的附加导电作用。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,在阶段I中，煤的电阻率随煤化作用的加深而显著上升。这是因为：煤受到压实，发生脱水作用，其孔隙度和含水量迅速减小；随着煤化作用的加深，褐煤中腐植酸的含量很快降低。 在阶段II中，煤的围岩继续受到机械压实作用和胶结作用，变成坚硬的岩石。在这个阶段中，各种岩石的孔隙度均随埋深的增加而进一步减小，但不同粒度岩
14、石的压实速度亦不相同。砂岩的压实速度最快，泥岩的压实速度最慢（泥岩在此阶段中的压实主要是通过矿物的再结晶作用进行），粉砂岩介于两者之间。因此，在孔隙度曲线上显示出砂岩的孔隙度最小，泥岩的孔隙度最大，而粉砂岩介于其间。在密度曲线和弹性波传播速度曲线上，也有相应的相互关系。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,在阶段II中，随埋深的增大，煤的围岩的电阻率进一步增高，且砂岩、粉砂岩、泥岩在电阻率上的差别越来越大。岩石，特别是砂岩的电阻率明显增高，是由于胶结作用使岩石（特别是砂岩）的孔隙度进一步减小的缘故。 随着变
15、质作用的加深，内在水分的减小，烟煤的电阻率越来越高。瘦煤1（T1）的电阻率是所有牌号的煤中电阻率最高的。这是因为瘦煤的离子导电极弱，而变质作用又没有产生足够数量的自由电子，而且其电子导电也很弱的缘故。从瘦煤2（T2）开始，变质作用使煤中自由电子的数量明显增多，故煤的电阻率急剧下降。无烟煤含有大量的自由电子，它的电子导电性良好，因此无烟煤的电阻率极低。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,煤的物理性质除与煤化作用程度有关外，还与煤岩成分，挥发分，特别是矿物杂质（灰分）的含量等因素有关。 煤的灰分（A g）是最
16、重要的煤质指标，它是煤在高温下完全燃烧后剩下的残渣的重量Gg与干燥煤样的重量G的百分比，即 Ag=Gg/G100% (7.1) 煤完全燃烧后，原来存在于煤中的矿物杂质经热分解，转化成煤灰。可见，煤中的矿物杂质并不是煤的灰分，但却是灰分的主要物质来源。煤中常含有的矿物杂质有：粘土矿物、黄铁矿、石英以及方解石等，其中居主要地位的是粘土矿物。,地球物理测井课件,河北工程大学资源学院,地球物理测井的应用概述,第一节 测井在煤田地质勘探中的应用 二、岩石和煤的物理性质,在通常情况下，矿物杂质的电阻率低于褐煤和烟煤有机质的电阻率，而高于无烟煤有机质的电阻率。因此，褐煤和烟煤的电阻率随灰分的增高而降低；无烟煤的电阻率则随灰分的增高而增大。 煤的密度是一个极为重要的物性参数。相对于一般岩石来说，煤具有明显的低密度特性。一般岩石的密度在2.53.09/cm3之间，而煤的密度却在1. 21.6g/cm 3之间。不仅如此，煤的密度与它的灰分之间还存在着相当密切的线性相关关系。河北省某煤田煤的实测密度与灰分之间的关系就是一例（
