肖春生，劉福勝，劉付光

(1.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局一二九勘探隊(duì)，河北 邯鄲 056004； 2.中煤地質(zhì)工程總公司，北京 100040)

巖石的粒度、分選性、泥質(zhì)含量、層理、垂向沉積序列、砂體的形態(tài)和分布等都是沉積環(huán)境的成因標(biāo)志。不同的巖石具有不同的物理性質(zhì)，在測(cè)井曲線上有不同的反映，其形態(tài)和形態(tài)組合特征是沉積環(huán)境的重要標(biāo)志。通過分析、研究勘查區(qū)19個(gè)鉆孔測(cè)井曲線的反映特征，了解巖石物理性質(zhì)與成因標(biāo)志之間的關(guān)系，研究巖性、粒度、分選性、泥質(zhì)含量等成因標(biāo)志在縱向上和橫向上的變化，解釋該區(qū)沉積環(huán)境，解決了含(隔)水層的富水性、滲透性、連通性等地質(zhì)問題。

1 勘查區(qū)地質(zhì)與地球物理特征

本次施工為水文地質(zhì)補(bǔ)充勘探工程，井筒勘查區(qū)內(nèi)共施工19個(gè)鉆孔(圖1)，其中以往12個(gè)、本次7個(gè)。

揭露地層分別是第四系、新近系葡萄溝組和侏羅系西山窯組，主要巖性為礫巖、粗粒砂巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、煤層等。

①煤層。本區(qū)煤層屬長(zhǎng)焰煤，變質(zhì)程度較差，密度在1.30～1.50g/cm3，自然伽馬在5～50API，聚焦電阻率大部分在150～4 000Ωm。煤層相對(duì)圍巖在密度和自然伽馬曲線上為低異常反映、而在聚焦電阻率曲線上是高異常反映，物性特征非常明顯，極易識(shí)別。

②巖層。一般的砂泥巖層在測(cè)井曲線上聚焦電阻率值由小到大，自然伽馬值由大到小，密度值也由小到大。從測(cè)井曲線上對(duì)各種巖層的物性響應(yīng)值分別進(jìn)行了綜合統(tǒng)計(jì)，詳見表1。

圖1 工程布置圖Figure 1 Project layout

表1 測(cè)井物性響應(yīng)值一覽表

2 測(cè)井曲線特征與沉積環(huán)境關(guān)系

利用測(cè)井曲線分析巖層沉積環(huán)境，主要從測(cè)井曲線幅度和測(cè)井曲線形態(tài)入手，研究沉積成因標(biāo)志在縱向上和橫向上的變化，解釋沉積環(huán)境。

2.1 測(cè)井曲線幅度

測(cè)井曲線幅度大小主要反映了沉積物的粒度、分選性及泥質(zhì)含量等沉積特征的變化。礫巖、粗粒砂巖及中粒砂巖等一般具有電阻率高、自然電位高負(fù)異常、密度大、自然伽馬低的測(cè)井曲線特征，反映了高能環(huán)境中的產(chǎn)物。說明沉積物水流環(huán)境穩(wěn)定、粒度大、分選較好、泥質(zhì)含量少、含水性強(qiáng)。細(xì)粒砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)砂巖及泥巖等具有電阻率低、自然電位低負(fù)異常、密度小、自然伽馬高的測(cè)井曲線特征，反映了低能環(huán)境中的產(chǎn)物。說明沉積物粒度小、分選較差、泥質(zhì)含量多、滲透性差。

2.2 測(cè)井曲線形態(tài)

測(cè)井曲線形態(tài)反映了沉積過程中物源供應(yīng)與水動(dòng)力條件等沉積特征，常見的測(cè)井曲線形態(tài)特征與沉積物層序、沉積環(huán)境之間的關(guān)系如下：

(1)箱形：反映沉積過程中物源供應(yīng)豐富、水動(dòng)力條件穩(wěn)定下的快速堆積，或環(huán)境穩(wěn)定的沉積。

(2)鐘形：是指測(cè)井曲線下部最大，往上越來越小，是水流能量逐漸減弱和物源供應(yīng)越來越少的表現(xiàn)。

(3)漏斗形：與鐘形相反，垂向上呈水退的反粒序，水動(dòng)力能量逐漸加強(qiáng)和物源供應(yīng)越來越豐富的沉積環(huán)境。

(4)菱形：曲線則是下部為漏斗形，上部為鐘形曲線的組合。表示一種水動(dòng)力環(huán)境向另一種環(huán)境的變化。

(5)其他：測(cè)井曲線又可細(xì)分為光滑形和鋸齒形，曲線光滑說明沉積時(shí)物源豐富，水作用穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；曲線齒化說明沉積時(shí)間歇性沉積或疊積，水動(dòng)力作用強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間短。

(6)接觸關(guān)系：指砂巖層與上下巖層之間的接觸關(guān)系，曲線反映形態(tài)可分漸變型和突變型兩大類。底部突變型曲線反映了砂體與下伏巖層之間存在著剝蝕接觸關(guān)系，或有沖刷面存在，典型的有河道底部沖刷沉積，底部漸變型曲線則反映了砂體的堆積特點(diǎn)。頂部突變型曲線是沉積物源供應(yīng)突然中斷的象征，頂部漸變曲線則表明沉積物源供應(yīng)是逐漸減少至中斷的。

3 實(shí)例分析

勘查區(qū)內(nèi)葡萄溝組是本次水文地質(zhì)補(bǔ)勘的目的層位，該組巖性以褐紅色、淺黃色、灰黃色、灰白色礫巖和粗粒砂巖、粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，鈣質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)，塊狀，自下而上劃分為四個(gè)巖段，每個(gè)巖段均為從低水位體系域或湖侵體系域開始到高水位體系域結(jié)束沉積的巖石，沉積物粒度總體向上由粗(礫巖、粗粒砂巖)到細(xì)(泥巖、粉砂巖)。

3.1 Ⅰ巖段

該巖段總體由下而上呈粒度由粗～細(xì)的變化，河道中從礫巖過渡為粗粒砂巖或中、細(xì)粒砂巖，河道兩側(cè)從底部的灰白色砂巖、礫巖向上過渡為灰綠色粉砂巖或粉砂巖，砂質(zhì)泥巖過渡為泥巖，與下伏地層呈起伏不整合接觸。在視電阻率曲線上越往上幅度越低；在自然伽馬曲線上平均幅值明顯高于上覆Ⅱ巖段地層。詳見圖2，說明上、下巖段不是連續(xù)同物源同期的沉積。

3.2 Ⅱ巖段

該巖段底部為一層全區(qū)普遍發(fā)育的灰白色鈣質(zhì)或泥質(zhì)膠結(jié)的礫巖～含礫中粒砂巖，滲透性和連通性好，是主要含水層之一。含鈣量高，是本巖段地層的一大特點(diǎn)。

(1)在測(cè)井曲線上，由于含鈣量較高，視電阻率曲線由上而下呈多尖刺狀，且越向本巖段底部，“尖刺”越長(zhǎng)，把這種曲線叫“鈣刺”，詳見圖3。說明越往下巖石粒度越大，巖段下部為沖積扇漫流沉積，向上過渡為河漫湖泊的沉積環(huán)境。

(2)在巖段頂部泥巖層，視電阻率、密度、自然電位、聲波時(shí)差等曲線表現(xiàn)為近乎一直線，詳見圖4，反映了該泥巖成份比較均一的特性，水動(dòng)力差、沉積環(huán)境穩(wěn)定，為重要隔水層。

3.3 Ⅲ巖段

該巖段經(jīng)歷了地質(zhì)構(gòu)造較快的升降活動(dòng)，從下部三角洲平原沉積到河漫湖泊沉積，再到?jīng)_積扇河道沉積，最后又到河漫湖泊沉積，洪泛頻繁。巖層自下而上表現(xiàn)為大小不等的多次重迭的韻律層理， 在平面上巖石粒度由西向東從礫巖到中粒砂巖變細(xì)，在測(cè)井曲線上反映明顯。

圖2 Ⅱ巖段與Ⅰ巖段自然伽馬曲線形態(tài)Figure 2 Gamma-ray trace patterns of lithologic member II and I

圖3 “鈣刺”曲線Figure 3 Logging trace “calcareous spine”

圖4 Ⅱ巖段頂部泥巖物性特征Figure 4 Lithologic member II mudstone physical property features

(1)在河道發(fā)育層位視電阻率曲線呈“多峰”林立形狀，每一“山峰”下部陡直，到頂峰后向上逐漸阻值變低，反應(yīng)了碎屑巖石從粗粒到細(xì)粒的變化；每一座“山”代表著一個(gè)正粒序韻律，見圖5。在河漫灘沉積中，亦有相似反應(yīng)，只是視電阻率曲線幅值變化小，圓滑些而已。

圖5 Ⅲ巖段視電阻率曲線的 “多峰”林立Figure 5 Ⅲ rock section of apparent resistivity curve of the “peak”

(2)中下部視電阻率平均值比上部視電阻率平均值低，反映了本巖段地層泥質(zhì)含量中下部比上部高一個(gè)臺(tái)階。

(3)頂部泥巖-粉砂巖地層視電阻率曲線有起伏但不大，說明其砂質(zhì)含量較高且分布不均的反應(yīng)，固結(jié)程度較弱。

3.4 Ⅵ巖段

本巖段以沖積扇三角洲平原河流沉積為主。中部地區(qū)為河床充填沉積，以礫巖、粗粒砂巖為主，垂向上過渡為中粒砂巖、細(xì)粒砂巖；河道充填淤積后過渡為河漫灘粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖沉積。本巖段頂部沿古河道方向再次河道沖刷充填，沉積礫巖、粗粒砂巖。

4 結(jié)論

①利用視電阻率、自然伽馬、密度測(cè)井曲線分析含煤巖系的沉積環(huán)境是有效的。但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)多解性，應(yīng)以地質(zhì)為基礎(chǔ)，參考水文、鉆探等方面的資料進(jìn)行綜合分析和研究，只有這樣才能快速優(yōu)質(zhì)地分析沉積環(huán)境。

②勘查區(qū)巖系沉積模式的建立，對(duì)該區(qū)巖層對(duì)比，劃分含(隔)水層，研究富水性、滲透性、連通性等水文特征和規(guī)律，具有重要的指導(dǎo)意義。

[1]葛曉云.流量測(cè)井技術(shù)在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2004，15(4).

[2]安臻.電磁流量測(cè)井原理及應(yīng)用[J]，物探與化探，2014(1).

[3]孫少平，常東，梁芳，蘇中起.電子陀螺磁測(cè)井系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2011，23(10).

[4]于學(xué)軍，范玉霞，朱清平，張晶濤.電磁流量計(jì)測(cè)井資料在油藏工程中的應(yīng)用[J].國(guó)外油田工程，2004(12).