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钻井测井曲线解析石盐矿层内部断层——以淮安盐盆东南矿区为例

更新时间:2009-03-28

0 引言

淮安盐盆石盐矿多赋存于地下深处,在勘探过程中,通常以钻探为手段,采用系统地质编录来摸清地下石盐矿埋藏深度、厚度以及矿层走向、倾向等情况,但由于传统地质编录的局限性,一般同时采用对石盐矿钻井施以电法测井、放射性测井、声波测井等方法以辅助判断地下地层岩性[1-2],以达到更加准确、丰富地质材料。上述的地质钻探及钻井测井工作方法,已大规模在各类盐矿区施行,并取得较好成效。

目前,淮安地区石盐矿钻井测井多数应用于地下地层岩层的识别,但对石盐矿层厚度的不稳定所表现出的测井曲线差异较大的原因未作深入研究,本文通过对淮安盐盆东南矿区的钻井测井曲线对比研究,结合区内石盐矿层品位、矿物组合特征,利用钻井测井曲线的横向差异性,解析出区内矿层局部断层构造对石盐矿层的影响。

1 淮安盐盆东南矿区地质背景

1.1 矿区构造

淮安盐盆构造位置属扬子准地台的东北部的苏北凹陷(苏北盆地),位于洪泽湖—涟阜凹陷带中部,呈NEE向展布(图1),系在古生代台缘凹陷(古盆地)枢纽部位上发展起来的大型中、新生代沉积盆地,北邻鲁苏隆起,南接苏南隆起,西以郯庐断裂为界,东部与南黄海凹陷相邻,面积约850km2。在晚白垩世沉积了巨厚的浦口组和赤山组,燕山运动末期上升遭剥蚀,至喜山运动晚期接受古近系和第四系的沉积[3-7]

研究区位于淮安凹陷(盐盆)东南部,根据区内钻探资料揭示的地层变化表明区块为一单斜构造[3],地层倾角3°~10°,倾向近北。裂隙主要为近垂直于地层层面的多组裂隙,是成盐过程中所形成的干涸裂隙,规模小,长度一般小于1m,宽度1~3cm。研究区石盐矿层较多且厚度较大,剖面方向上同一矿层厚度局部不稳定,变化较大,但局部构造可能引起矿层厚度的变化因石盐矿产资源埋藏较深却无从探寻。

Q熊老师您好! 根据您之前的答复,我对数据流中长期燃油修正(LTFT)和短期燃油修正(STFT)有了全新的认识,只是您说如果系统中所有部分工作都正常,长期燃油修正值和短期燃油修正值都接近于0。但是,我在实际检测中,发现有的大众车长期燃油修正值或者短期燃油修正值超出了6%或者7%,车辆却并没有任何故障,系统都很正常,请问这是什么原因?

1.2 矿区地层

(2)电阻率测井[1-2,11]:是指利用地层岩性或岩石矿物不同,其导电能力和视电阻率亦不同的原理,研究地层的一种测井方法。岩石的电阻率与岩性、储集物性等有密切的关系,通过研究岩石的电阻率可以区分地层,进行地层比对。

  

图1 淮安盐盆区域构造纲要图Fig.1 Structure outline map of Huaian salt basin

 

1 淮安盐盆地层简表Table 1 Formation catalog of Huaian salt basin

  

界系群(组)代号厚度(m)主要岩性新生界第四系新近系东台组盐城组Qd90^291灰色粉砂质粘土夹粉砂层,下部含砾层,砂砾层。Ny2281.5^1072.5灰棕色砂、砂砾与杂色粘土,含粉砂粘土互层。Ny10^787棕灰、灰白色砂岩,含砾砂岩,与棕红色泥岩互层。中部常见玄武岩。中生界白垩系K2p>3000上部暗棕色粉砂质泥岩,粉砂岩,泥质粉砂岩,泥岩含石膏、芒硝。中部暗棕色灰黑色泥岩,膏质泥岩,粉细砂岩,硬石膏,钙芒硝与石盐组成韵律的不等厚互层,夹薄层凝灰岩。下部咖啡色泥岩夹砂岩,白云质泥岩,泥质粉砂岩,底部砂岩,砂砾岩。侏罗系0^842灰绿、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩夹砂岩,底部含砾砂岩。三叠系22.5粉砂质泥岩,灰质砾岩、灰岩、泥灰岩。

研究区盐岩矿床根据其沉积特征,属于蒸发沉积型矿床,区内盐岩矿床可分为上盐亚段、淡化亚段和下盐亚段共计3个亚段,区内利用资料孔钻穿上盐亚段至至中部淡化段,下盐亚段未揭露[3]。揭露的上盐亚段主要岩性特征如下:

在进行管道焊接过程中需要采用氩弧焊接。并在进行焊接工作前,将坡口对接角度控制在30°~35°,而坡口内外壁的厚度需控制在10~15mm。在焊接之前所需要进行的准备工作非常多,并且要求非常多严格,对于需要焊接的管道应该打磨光滑,并且不能出现弯折、错口现象,保证对口质量,每一次焊接的合格率都应该大于或等于99%,在焊件组装过程中,需要保证其垫置的牢固性,焊缝避免强制对口,为了更好地防止在焊接过程中变形或者是产生附加应力,需要对焊接组装的质量进行保证。

上部以棕红色泥岩、粉砂岩及粉砂质泥岩为主,含团块和斑点状硬石膏,局部泥质岩发生钙化。

研究区资料井的测井工作是由江苏煤炭地质勘探二队承担完成的,测量仪器采用PSJ-2数字测井仪,分别对资料井进行自然伽玛、自然电位、长源距伽玛伽玛等测井,测井工作严格按照《煤田地球物理测井规范》(DZ/T 0080-2010)等进行测量。

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下部为深灰色含硬石膏的钙芒硝泥岩段。

2 钻井测井曲线特性

根据区内勘探资料[3],研究区内由下往上依次揭露了1~9共计9层石盐矿,其中下部的第1~4石盐矿层厚度稳定,同一矿层矿物组合相似,矿物含量较为一致,测井曲线形态高度相似(图3);而上部的第5~9矿层厚度相对不稳定(表4,图4),对应的测井曲线形态差别较大。

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根据区域地层资料,研究区属扬子地层区苏北地层分区,区内白垩系、新近系地层最为发育,为一套中、新生代盆地沉积建造,淮安盐盆含矿地层赋存于上白垩统浦口组中[3-7,22](表1)。

(3)伽玛-伽玛测井[1]:是指利用岩石的密度越大,通过岩石的散射伽玛射线越小的特性,记录地层密度的一种测井方法,根据探测器到放射源的距离远近,又可分为短源距伽玛-伽玛和长源距伽玛-伽玛,主要用途是鉴别蒸发沉积岩中的矿物等,同时亦可了解固井质量(表2)。

研究区内资料1井—资料2井—ZK01井近倾向方向的矿层对比得知(图3):区内第1~4矿层相对较稳定,厚度、品位及矿物组合变化相对较小。本文选择具有代表性的第1矿层的测井曲线在纵向上做对比分析,如图3b所示,第1矿层顶板岩性主要是深灰色泥岩、含钙芒硝泥岩为主,测井曲线无论是长源距伽玛伽玛测井曲线,还是自然伽玛测井曲线形态均表现出高度的相似;其中蓝颜色线标测井解释为石盐岩、泥质石盐岩,在3口资料井曲线上表现明显且厚度稳定,证实第1矿层顶板地层稳定、连续,经过曲线形态对比分析,判断研究区白垩纪浦口组含盐系地层属于深水湖-半深水湖相沉积[16-17,20-21]

 

2 淮安盐盆主要岩石测井曲线响应表Table 2 The logging curves response table of main rocks in Huaian basin

  

岩性名称自然伽玛特征API密度特征g/cm3电阻率特征Ω·m石盐岩最低8^18低2.03^2.13最高20^40泥岩高100^155略高2.10^2.20低0^13钙芒硝低13^20高2.50^2.55高15^30

注:根据文献[11-12]

除上述钻孔测井方法外,还有自然电位测井、自然伽玛能谱测井、声波测井、声纳测井等方法[1]

目前,在地下地质勘查工作中,各类测井技术得到广泛运用且取得丰厚成果,特别是在岩性的鉴别[13-14]、地层对比与分析[11-12,15]、沉积环境的解释[16-18]以及目标矿种品位计算[19]等方面做了大量深入研究。其中胡望水等认为根据自然伽玛曲线形态特征可以对沉积微相进行较为准确的识别[17]

3 研究区钻井曲线特性

3.1 钻井测井质量

中部为烟灰色钙芒硝石盐岩和深灰色钙芒硝泥岩互层的盐岩段,可分为1~9共计9个矿层。除主要矿物NaCl外,还可见Na2SO4·CaSO4(钙芒硝)、CaSO4·2H2O(石膏)、K2SO4、MgSO4等矿物。

3.2 研究区测井曲线基本特征

研究区位于淮安盐盆东南部,其地质工作程度已达勘探阶段工程布置要求,工程间距为902~1361m(图2),自然伽玛、长源距伽玛-伽玛、侧向电阻率岩性测井成果显示(表3),泥岩的侧向电阻率响应值为2~5Ω·m,长源距伽玛-伽玛响应值为570~680cps,自然伽玛响应值为80~170API,石盐岩的侧向电阻率响应值为15~230Ω·m,长源距伽玛-伽玛响应值为600~770cps,自然伽玛响应值为2~10API;研究区内的岩性测井响应特征与前人研究成果较为一致,说明研究区的岩性测井特征符合一般特征,并未因区域差异的存在表现出明显的异样性;因此,研究区内应用测井曲线辅助划分矿层是合理且精确的。

  

图2 钻孔平面分布及矿层等深线图Fig.2 The plane distribution of borehole and the contour map of the ore beds

 

3 淮安盐盆主要岩石测井曲线响应表Table 3 The logging curves response table of main rocks in Huaian basin

  

岩性侧向电阻率(Ω·m)异常特征响应值长源距伽玛伽玛(CPS)异常特征响应值自然伽玛(API)异常特征响应值泥岩低2^5较低570^680高80^170粉砂岩低2^5低440^650较低95^130细砂岩低2^5较低430^640较低50^130石膏层高15^80较低100^370低3^18石盐岩高15^230较高600^770低2^10

注:根据文献[11-12]

4 研究区钻井测井曲线对比与分析

在石盐矿勘探过程中,钻孔所遇地层不同,其地层岩性的物理特征亦不相同,根据这一特性,通常会选择不同的钻井测井方法[1-2,8],以辅助划分地层,判断石盐矿层厚度以及埋藏深度等。常用的测井方法有以下几种:

  

图3 研究区第1~5矿层测井曲线对比图Fig.3 The compared graph of the No.1-5 ore bed’s logging curves

 

4 研究区主要矿层地质特征一览表Table 4 Geological characteristics of main industrial strata in the study area

  

矿层编号视厚度(m)最小最大平均NaCl品位(%)最小最大平均变化系数(%)厚度NaCl96.7726.5913.7246.8560.6553.2957.6350.21811.9336.5020.0138.4852.3144.5740.8857.4578.6031.7620.1043.4555.1049.4940.3227.97617.6041.6127.7850.1460.0454.3441.7728.8555.1963.9629.8248.6858.5554.7159.0235.494+368.80146.05107.7553.2962.4557.2122.4915.54234.8955.9242.3566.5473.5969.3515.647.65148.0097.4175.0850.0354.9851.4427.1637.41

  

图4 研究区第6~9矿层测井曲线对比图Fig.4 The compared graph of the No.6-9 ore bed’s logging curve

4.1 研究区稳定矿层测井曲线特征及分析

VxWorks操作系统不完全支持实时扩展标准,实时性较差,网络连接功能也较差,系统对应用程序开发支持较弱,程序开发效率较低。另外,VxWorks操作系统对现在复杂的、网络化的多处理器嵌入式系统的许多应用已显得力不从心。

经统计,研究区内钻井揭露的第1矿层厚度在48.00~97.41m之间,变化系数为27.16%,属稳定矿层。由图3a可见,展示的3口钻井第1矿层测井曲线从上而下,波峰、波谷出现频率较为一致,曲线形态高度一致,虽然纵向上,石盐沉积是卤水淡化—咸化—淡化不断反复,表现为多韵律沉积结构,但其测井曲线高度相似却说明第1矿层石盐矿沉积环境整体一致性,并未因局部构造(断层)导致局部矿层厚度发生变化,进而在测井曲线上表现出异同。根据资料[3],第1矿层矿物组分主要有石盐、石膏、钙芒硝等,石盐加权平均含量为51.44%,最低者为50.03%,最高者为54.98%;钙芒硝加权平均含量为14.84%,最低者为13.96%,最高者为15.58%,其矿物组分、含量均具有很好类比,证实沉积“大环境”一致性。

研究区内第2~4矿层与上述第1矿层情况类似,本文不再累述。

(1)伽玛射线测井[1-2,9](自然伽玛测井):是指利用岩石中泥质含量的增加而增加,随着有机物的增加而增加,随着盐类物质(主要是钾盐、石盐)和某些放射性矿物的增加而增加的特征,测量钻井中岩石伽玛射线记频数的一种测量方法。天然伽玛辐射一般以API为单位[9],自然状态下较纯净的石盐岩表现为低辐射值[10],石盐岩中杂质(泥质)含量的越少,自然伽玛曲线幅值越低;反之石盐岩品位较低,杂质(泥质)含量越高,自然伽玛曲线幅值越高[1,12]

那么如何来翻译这句广告词的呢?首先注意“Bye Bye Lullaby”三个词押韵。中文可以尝试译为“拜拜小孩,来来咖啡因”。这个译法保持了原文的动感和鲜明的口语特色。或者可以转译成“醒醒,咖啡因来了”。

4.2 研究区不稳定矿层测井曲线特征及分析

研究区内上部的第5~9矿层较下部的第1~4矿层属“不稳定”矿层(表4,图3a,图4),局部矿层的厚度、品位均有较大差异,对应测井曲线形态差异尤为明显。本文对区内厚度变化较大的第5矿层进行统计、分析,其中资料2井该矿层厚度、品位分别仅为3m和48.68%,其他钻孔该矿层厚度均大于30m,平均含量则达54.71%;由此可见在第5矿层沉积时期,资料2井—资料3井一带可能存在“沉积缺失”,造成资料2井在矿物组分、含量上与周边钻井不一致的情况。

判断第5石盐矿层产生变化的原因,鉴于石盐矿沉积的特征,无非从两个方面分析:一个是沉积环境的变化,主要是古地形(相对沉积基底)对石盐矿沉积的影响;另一个则是断层构造活动对石盐矿沉积的破坏。

本文基于作者对学术期刊抵制的案例,试图揭示学术期刊出版中作者与期刊存在的矛盾,并提出解决作者与学术期刊矛盾的策略,以期引起学术期刊同行的关注,共同为学术期刊的发展出谋划策。

由图2b可知,研究区内第5石盐矿层沉积时期,古地形相对平缓,地层倾角由西南方向的8°逐渐过渡到东北方向的24°,局部未见古地形陡变;此外,根据图3a,第4、5矿层间夹层测井曲线形态基本一致,沉积韵律相对完整,沉积环境未发生重大变化;据上分析,本文否定了存在沉积环境的变化,进而影响上覆第5石盐矿层的沉积。

研究区内第5矿层厚度变化较大,测井曲线总体表现为多韵律性,而测井曲线形态却差别很大(图3a)。尤其资料2井该矿层经测井曲线对比后,仅与其他钻井顶部吻合,下部则表现为“缺失”;第5矿层顶板厚度虽然有一定变化,但测井曲线总体对比明显,形态总体相似,特别是蓝颜色标注测井曲线部分连续性较好,证实沉积韵律相对较为完整。

结合先前对第1矿层分析,推测在第5矿层沉积中后期,资料2井—资料3井一带局部断层构造活动致使地层发生抬升,进而造成矿层风化剥蚀;而资料1井则处于地层相对下降地段,接受了更多的石盐沉积。

5 结论

(1)研究区石盐矿沉积表现为多韵律沉积结构,测井曲线波峰、波谷出现频率是与至相对应的;沉积环境较为一致时,测井曲线对应的地层形态也是高度相似的;反之,测井曲线所对应地层形态变化较大时,则说明古地形局部产生变化或遭受断层等构造活动,致使发生地层增厚、减薄现象。

其次,危机也会改变相关声索国的决策逻辑。长期以来,越菲等声索国利用中国的克制不断采取“以小欺大”的方式来扩大既得利益并“乐此不疲”。南海相关危机中的中国决心展示,也将使相关声索国决策中的极端民族主义思维碰壁,理性思维逐渐回归主流,从而会慢慢地转向依靠双方的合作与沟通来理性地管控分歧与争端。以菲律宾为例,2016年新上任的总统杜特尔特就职后开始快速调整菲律宾的南海政策。这很大程度上是因为,过去几年阿基诺三世政权在和中国的对抗中,菲律宾什么也没有得到。在现任菲律宾总统杜特尔特看来,“中菲南海争端的解决应该排除战争手段,转而采取渐进式谈判这一和平路径加以实现”。[33]

(2)通过对测井曲线研究分析,宏观上利用测井曲线形态相似性与差异性特征,结合矿物组分、地层岩性、沉积环境等因素,认为研究区内在第5石盐矿层沉积时期,资料2井—资料3井一带曾发生断层构造活动,致使矿层沉积厚度发生变化。

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朱卫琴,李小明,吴进飞,周绍荣,姜芹芹,任泽强,周逃涛,师帅
《矿产与地质》 2018年第01期
《矿产与地质》2018年第01期文献

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