王宏杰等

摘 要：以臨汾區(qū)塊煤層氣測井資料，對臨汾區(qū)塊5#煤層段進(jìn)行精細(xì)研究。利用構(gòu)造煤與原生結(jié)構(gòu)煤測井響應(yīng)差異性，對所收集的鉆孔測井曲線進(jìn)行分析，綜合對比各個(gè)鉆孔得到構(gòu)造煤分布。結(jié)果表明：該地區(qū)構(gòu)造煤較發(fā)育，主要分布在西部古驛-窯渠背斜兩翼及東部紫金山斷裂帶，東部構(gòu)造煤厚度最大值可達(dá)2.0m，中部構(gòu)造煤厚度小于0.5m，大部分區(qū)域構(gòu)造煤厚度在1～1.5m之間，垂向上5#煤層構(gòu)造煤主要分布于煤層中下部，大體分兩個(gè)構(gòu)造煤小層，部分區(qū)域分1個(gè)或3個(gè)小層。

關(guān)鍵詞：臨汾區(qū)塊 構(gòu)造煤 測井曲線 分布特征

中圖分類號(hào)：P631.84 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）009-144-02

構(gòu)造煤是煤層受構(gòu)造應(yīng)力作用，原生結(jié)構(gòu)、構(gòu)造受到強(qiáng)烈破壞而產(chǎn)生破壞、粉化、增厚、減薄等變形特征的煤。根據(jù)煤體破碎程度，煤體結(jié)構(gòu)通常被分為原生結(jié)構(gòu)煤、碎裂煤、碎粒煤、碎粉煤和糜棱煤5類。本文將煤體結(jié)構(gòu)主要?jiǎng)澐譃槿悾耦愒?、Ⅱ類碎裂煤、Ⅲ類?gòu)造煤，其中Ⅲ類構(gòu)造煤主要包括碎粒煤、粉粒煤和糜棱煤，由于碎裂煤對煤層氣開采影響甚微，故本次重點(diǎn)研究構(gòu)造煤的分布特征所提構(gòu)造煤均指Ⅲ類構(gòu)造煤。由于構(gòu)造煤強(qiáng)度小，滲透率差，應(yīng)力敏感等特性，在煤層氣開采過程中，會(huì)造成孔隙度和滲透率降低，嚴(yán)重影響煤層氣產(chǎn)量。構(gòu)造煤與原生結(jié)構(gòu)煤在物理力學(xué)性質(zhì)方面的差異性會(huì)體現(xiàn)在測井曲線上，并可以利用測井曲線的形態(tài)變化劃分鉆孔的煤體結(jié)構(gòu)，將多井測井曲線進(jìn)行綜合對比，就可以得到整個(gè)地區(qū)構(gòu)造煤的基本分布特征。本文以臨汾地區(qū)主采煤層5#煤層為例，利用測井曲線判識(shí)該地區(qū)的構(gòu)造煤，并通過多井曲線特征對比得到其分布特征。

1 研究區(qū)概況

臨汾區(qū)塊位于鄂爾多斯臺(tái)拗東緣、紫金山斷裂帶西側(cè)。煤層主要分布于二疊系下統(tǒng)山西組和石炭系上統(tǒng)太原組，煤層總厚8～18m，主采煤層為山西組的5號(hào)煤層和太原組的8號(hào)煤層，本文著重研究5號(hào)煤層。5#煤層位于山西組下部，下距K7砂巖3.88-16.80m，平均距9.28m。頂板為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂巖；底板為泥巖、瀝青質(zhì)泥巖及砂巖。該煤層厚1.09-5.65m，平均厚3.18m。5號(hào)煤層層位穩(wěn)定，厚度變化不大，貫穿全區(qū)呈南厚北薄趨勢。在臨汾區(qū)塊共搜集到28口井的鉆孔資料，這些鉆孔均附有視電阻率、密度、自然電位、自然伽馬、聲波時(shí)差、中子等測井曲線。

2 構(gòu)造煤測井響應(yīng)特征

通常隨著煤體結(jié)構(gòu)遭受構(gòu)造破壞程度的增加，煤體地球物理特征在物理性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和放射性等方面差異變大?；诟髅后w結(jié)構(gòu)間存在的物性差異，測井曲線的形態(tài)也發(fā)生了有規(guī)律的變化（如表1）。煤田地質(zhì)勘探期間通常要進(jìn)行大量的測井工作，主要有視電阻率、自然電位、自然伽瑪、人工伽瑪、井徑和聲波時(shí)差等，這為未采區(qū)煤體結(jié)構(gòu)的劃分提供了途徑。

3 利用測井曲線劃分煤體結(jié)構(gòu)

煤層在測井曲線上，具有“三高三低”的特征，即高的視電阻率電位、正異常的自然電位、小的自然伽瑪、大的人工伽瑪、大的井徑和高的聲波時(shí)差。為了正確劃分煤體結(jié)構(gòu)，收集了揭露該地區(qū)5#、8#煤層的43個(gè)鉆孔的測井資料，并從測井原理、構(gòu)造煤的物理力學(xué)性質(zhì)以及實(shí)際對比中研究了構(gòu)造煤的測井特征。表2 為臨汾地區(qū)測井響應(yīng)特征數(shù)值統(tǒng)計(jì)表。對比主采煤層頂?shù)装鍘r性響應(yīng)特征，根據(jù)煤層內(nèi)測井曲線變化特征區(qū)分出煤體結(jié)構(gòu)類型（如圖1）。

研究區(qū)煤層測井曲線多呈現(xiàn)凸?fàn)睢⒉ɡ藸?、臺(tái)階狀、手掌狀等形狀，5號(hào)煤層原生結(jié)構(gòu)煤視電阻率曲線呈上下對稱的階梯狀；出現(xiàn)構(gòu)造煤的特征普遍較明確，對應(yīng)的視電阻率、密度測井曲線多顯示為低幅值鋸齒狀，井徑有增大現(xiàn)象，表明煤層受構(gòu)造破壞較嚴(yán)重，發(fā)生坍塌，致使井徑擴(kuò)大。

4 研究區(qū)構(gòu)造煤的分布特征

對研究區(qū)28口鉆井進(jìn)行煤體結(jié)構(gòu)類型判識(shí)，構(gòu)造煤發(fā)育顯示以下特征（如圖2）：從垂向分布上來看研究區(qū)5#煤層的構(gòu)造煤主要發(fā)育在煤層的中下部，構(gòu)造煤分層大體為2個(gè)小層，局部地區(qū)出現(xiàn)1個(gè)或3個(gè)小層；平面分布上構(gòu)造煤集中分布在研究區(qū)西部古驛-窯渠背斜兩翼及東部紫金山斷裂帶附近，中部構(gòu)造空白區(qū)構(gòu)造煤厚度最不發(fā)育，顯示了構(gòu)造煤的形成與構(gòu)造的密切關(guān)系；研究區(qū)構(gòu)造煤厚度主要集中在1～1.5m，東部紫金山斷裂帶部分地區(qū)達(dá)2m左右。

構(gòu)造煤是地質(zhì)構(gòu)造作用的產(chǎn)物，其形成與分布受控于地質(zhì)構(gòu)造。區(qū)域上，推覆構(gòu)造下盤或推覆體夾塊部位，是構(gòu)造煤相對發(fā)育部位。在斷層兩側(cè)或某一側(cè)，是構(gòu)造煤的主要發(fā)育部位，斷層越密集，構(gòu)造煤越發(fā)育，斷層規(guī)模越大，構(gòu)造煤發(fā)育帶越寬。本文利用測井曲線形態(tài)反映，對臨汾研究區(qū)內(nèi)煤體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)劃分結(jié)果，也正顯示出了煤體結(jié)構(gòu)的分布與地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)。由此可見，利用地球物理測井曲線判識(shí)煤體結(jié)構(gòu)的方法是行之有效的，據(jù)此對煤體結(jié)構(gòu)的區(qū)域分布預(yù)測，不僅可為煤層氣勘探目標(biāo)區(qū)和目的煤層優(yōu)選，而且也可為生產(chǎn)礦井中煤與瓦斯突出的預(yù)測、預(yù)報(bào)提供科學(xué)依據(jù)。

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