煤田物探测井探管的技术改进探究

煤田物探测井探管的技术改进探究

李青

内蒙古煤炭地质勘查（集团）二三一有限公司 内蒙古呼伦贝尔市 021000

摘要：煤田物探的主要目的就是对地质构造和岩层性质进行测量，以获取地质构造和岩层性质的相关数据，为煤田开采提供依据，并利用自然电位及声波 进 行辅助工作，整个测量过程受传统物探测井探管的影响，很难保证测井工作的效率和质量。煤田专业测井在煤层定性定厚的时候需要使用的方法有三种：自然伽马、伽马—伽马和电阻率。辅助方法使用自然电位或声波。TYSC-3Q型数字测井仪由井下探管。因此，有必要对煤田物探测井探管进行深入研究和改进，使煤田物探测井工作更具精确性、便捷性和高效性，为煤田物探测井工作的进行提供有力支撑。

关键词：煤田物探测井；探管；技术改进

当前数字测井设备比以前更加方便，但是测井仪器生产厂家应该结合户外实际状况把这几种探管作为主流探管来设计生产：天然人工反射性探管以及自然电位三侧向声速组合探管。这样，只需要在钻杆内外各测量一次就可以全部采集煤田测井所需要的数据曲线，而且这两种探管在孔内都不容易被损坏，不仅节约钻机测井时的成本，还减少测井的时间以及人员的工作量。

一、基于物理探测原理

近年来，物探综合测井资料利用率较低，地层精细划分不够 ；矿体品位低、厚度大、矿田浸出率低等问题频繁出现，相关从业人员就其根源问题，从测量方法、探测器以及信号采集处理和软件方面完善了测井仪器设备，就其根源问题，以技术原理为突破口，在当前国内矿产资源开发困境的现状，迎难而上。煤田专业测井技术在地层定性定厚问题上的测量方法往往采用自然伽马、伽马 - 伽马和电阻率，辅助方法包括自然电位或声波测量。因此，相关仪器设备在数据处理和集成系统的设计上较为复杂，近年来智能化、自动化技术的广泛应用，使得测井技术设备也逐步强化数字化功能，其功能系统也着重分为井下探管、地面操作、数据分析采集以及数据处理部分，独立运作，相互联系。物探测井技术的测量方法逐渐朝着三维数字化发展，这也意味着相关从业人员必须具备优秀的信息化素养和实践操作能力，结合开采经验横向比对现实案例，保证数据可靠性和准确性。TYSC-3Q 型数字测井仪经过不断的研发和改进，优化了其工作性能和数据处理能力，现阶段的技术改进方向主要侧重于深度系统的开发完善工作。

二、物探测井技术改进内容

1、测井流程。伽马 -伽马测量是一种人工模拟放射性物质测试环境密度的和物质质量的一种测量方法。由于反射性物质具有穿透性，在测量时不会受到环境遮蔽影响，在钻杆和套管中进行地下测量，可以随着钻探深度进行勘测。由于测井工作一般目的为地层的定性定厚，可以在一定程度上忽略地层的定量计算工作，操作模式一般是将密度探管与电缆接头相衔接，探入地下井底后，从下至上开始测量。

2、天然三侧向测量。天然三侧向测量即为利用自然伽马进行测井测量，对矿石自然伽马放射性起决定作用的是铀系、钍系和放射性核素 K40。放射性取决于岩石放射性核素的种类和数量。一般火成岩放射性最强，变质岩次之，沉积岩最弱。沉积岩里深海泥质沉积岩最强，浅海和陆相泥质沉积岩中等，砂岩石灰岩最弱。自然伽马测井是在井内测量矿石中的放射性核素衰变过程放射的伽马射线强度来研究地质问题的测井方法。其优势在于根据曲线值能够清晰判断地层厚度范围，劣势则体现在电性不足，在钻杆内部测量无法保证完整信号的传递。再加上常规探管长度有限，外径较细，测量工作常常在井下进行。

3、声速测量。声速测量是探管技术的辅助方法，通过较为粗长的外管插入井下进行测量，外管中部还要结合声波传递原理构建一个回声机制，例如设计成格网状，保证声波传递过程中的信号质量。再者就是井下测量时要考虑到外管的承受力度和极限范围，尽量避免探管损坏。

4、上测和下测的区分。上测和下测的主要区别在于深度和仪器姿态。从深度来看，上行过程中电缆 / 钻管是拉伸的，下行过程中电缆 / 钻管是压缩的两相比较 通常有一段固定距离的深度差别 ；从仪器姿态来看，下行过程中 尤其是井况环境特殊或下井路线恶劣的情况，很容易在打捞过程中，出现仪器被卡，还可能造成外管弯折的情况，并且出现电缆 / 钻管还在运作的状态。上测和下测的区分主要是基于测量倾向，对于仪器和井壁的接触情况、井壁的形状、仪器上下的其他仪器的干扰情况、泥浆中的金属和其他成分干扰。

5、井斜测井。井斜测量是在地面用罗盘给定天顶角和方位角进行校正测量，每孔测量前进行井口吊零测量，再下井测量，测量方式为点测，点距为 50m~100m。

三、煤田物探测井探管技术方法

不同水层的物理特性和区域岩层特点都存在差异。比如在对含水层进行钻孔操作时，泥浆泵对地层水的压力会产生分带现象。一般情况下，泥浆溶液填充冲洗带中的孔隙和过渡带中的孔隙，而地层水只填充过渡带中的孔隙。一般渗透的深浅主要由侵人带决定的，成正比关系。如果地层的性质相同，整个含水层的电阻率跟其水的矿化程度则有密切联系，一般电阻率和矿化程度成反比关系

1、扩散法。物探测井方法一般来说是根据地质条件来决定的，不同地理环节和物理特征会存在的探测问题和测量内容也有所不同。比如扩散反就是以不同含水层的分带现象及渗透特性进行分类。对水层进行钻孔，冲洗水层井壁，进行基础的清洁工作，保证探管下行时不会卡顿。对于井液的浓度要求要高于水层的浓度标准，在未达到标准的情况下适当进行盐化处理量，以控制变量，以电阻率的变化影响为指标，测定整体电阻率数值，根据时间和电阻率的曲线来划分含水层范围，绘制岩层变化曲线。

2、微电极法。如果地层水的矿化程度比泥浆溶液的矿化程度低，就会导致过渡带的电阻率过高，甚至比为侵入带的电阻率还要低。这种情况下，电阻率就不能作为判断依据，而是要基于测量指标中的变量，寻找新的测量标准。比如，仍然以含水层中的电阻率情况进行划分，但测量方法改用微电极系法，就是利用一种探管实现对电阻率的测量，其电极系包括微电位和微梯度电系，前者对侵入带比较深的电阻率反应比较灵敏，后者对比较浅的泥饼的电阻率反应比较灵敏，如果泥浆矿化程度比地层水的矿化程度低时，就会导致正差异的发生。通常来说，泥饼越厚，差异性相差就会越大，整个体系的渗透性就越好，一旦这种差异高于百分之二十，就判断其具有渗透性，从而判断其为含水层。微电极系法在渗透性地层和非渗透性地层上具有不同的测量结果。如果地层的孔隙率比较好，并且这些孔隙之间的具有比较强的连通效果，从而其渗透性也就比较好，比如砂层。这种地层存在分带，并且这种地层上面通常会带有几厘米的泥饼，表现出比较明显的正差异现象。对于泥浆岩，一且岩段经常受到泥浆的冲刷，就会导致直径扩大，从而导致探管不能触到井壁，从而导致测得的电阻率差异为零。如果这种冲刷作用不大，则可能会出现正差异。根据相关曲线和自然电位，正确判断泥浆岩。对于砂纸泥浆岩，由于其壁很粗糙，从而导致探管不能和井壁很好的接触，这样就会导致电流分流现象发生，从而出现正负都有的曲线。对于一些致密的地层，由于其电阻率比较高，从而导致曲线幅度比较大，出现正负相关的锯齿曲线。

总之，在实际开采测量过程中，很多方法和应对策略都有一定针对性和目的性，填补探测工作的单一性和片面性，提升相关数据资料收集和分析的准确度。总而言之，相关技术成果都很好地促进了矿企对矿产资源的开发和利用，有利于推动地区经济的快速发展。以煤田专业测井仪器 TYSC-3Q 为例，从煤田测井的实际出发，阐述测井仪器井下探管设计方面的一些缺陷，并提出一些改良的意见。

参考文献：

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