摘要：煤田测井是利用煤、岩层的地质—地球物理特性的差异解决煤田地质勘探中的地质问题。由于同一种岩石的各种物性都有一定的变化范围，而不同的岩石又有可能在某些物性上差异很小，所以，在煤田测井中，常用多种测井方法，如电测井、放射性测井、声波测井和井内技术测井等。本文主要介绍放射性测井方法在煤田勘探中的应用。
关键词：煤田勘探；放射性；测井；应用
煤田勘探中常用的放射性测井有天然放射性法测井（自然伽马法）、人工放射性法测井（伽马伽马法、选择伽马法）、中子法（中子中子法、中子伽马法、次生活化法）等。不同的放射性测井在煤田地质勘探中的作用既有相同之处，也各有侧重。由于天然放射性法测井和人工放射性法测井在煤田地质勘探中应用较广泛，本文只对这两种测井方法的应用作简单介绍。
1.天然放射性法测井
天然放射性测井是放射性测井中最简单的一种方法。它是以记录钻孔地质剖面中各种岩层的自然放射性强度为基础的。一般地说，岩石中所含放射性物质多，其天然放射性强度就大。不同的岩层放射性物质含量不同，因而不同的岩层在天然放射性测井中曲线上就有不同的反映。这就是天然放射性测井的地质—地球物理基础。
1.1天然放射性法测井的应用
在煤田勘探中，随着人们对天然放射性法测井的认识不断深化和科学技术的快速发展，越来越得到广泛的运用。在煤田勘探前期，主要是在勘探过程中顺带寻找放射性矿床（称为顺便普查）。在后期的煤田勘探中，它对定性划分钻孔地质剖面中岩性划分、确定第四纪界面（新老地层界面）、通过地层层位确定断层、定性划分煤层和定量研究煤的灰分等方面都起到不同程度的作用。天然放射性法测井，在区域地质研究中也具有重要作用，目前，天然放射性法测井在测井曲线综合对比和研究煤系地层沉积环境中起着重要的作用。
1.2天然放射性法测井的影响因素
1.2.1泥浆的影响
若井内没有泥浆，井筒对伽马射线的吸收很弱，井内有泥浆时，井筒对伽马射线的吸收较强，由于泥浆中的粘土具有一定的放射性，可以部分抵偿伽马射线的减弱。泥浆的密度不同，对伽马射线吸收的程度不同，密度大，吸收强。因此，泥浆的密度对天然放射性曲线有一定的影响。
1.2.2井径和溶洞的影响
井径扩大，相当于泥浆层增厚。在泥浆的放射性比地层放射性更弱的情况下，它们主要加强了对来自地层的伽马射线的吸收，而使所得曲线的读数降低。如井径变化越大，则对读数影响就越大。溶洞的影响和井径相仿。
1.2.3套管的影响
煤田勘探钻孔所使用的套管，是钢铁材质，钢铁对伽马射线的吸收系数平均为0.5cm-1，而泥浆和岩石对伽马射线的吸收系数为0.1-0.2cm-1 。因此，当井下仪器从没有套管的井段到有套管的井段，或从有一层套管的井段进入多层套管的井段时，伽马射线强度将减弱，曲线的异常幅度减小。一般在有一层套管时所测得的读数为没有套管读数的75%。
2.人工放射性法测井
人工放射性测井方法，是以研究岩层对伽马射线的散射和吸收性质为基础的一种方法，它所测量的是被岩层所散射的伽马射线的强度。理论和实践证明，当所用的放射源的能量在一定范围时，这种被测定的散射伽马射线的强度与岩石的密度关系密切。由于煤层密度与其他岩石密度有明显的差异，因此人工放射性法测井已成为煤田勘探测井中的主要方法之一。
2.1人工放射性测井法的应用
在钻孔地质剖面中，常常遇到电阻率都比较高的岩层，如烟煤、石灰岩、砂岩等，它们在电阻率曲线上反映相似，很难确定煤层的位置及煤层的厚度。人工放射性可以解决这个问题，因为煤层与灰岩、砂岩的密度差别很大，人工放射性所测定的散射伽马强度与岩石密度有关。人工放射性不仅可以确定煤层层位和煤层厚度，它还可以用来划分新老地层界面，确定破碎带，通过曲线对比可以解决地层层位，煤层变化等地质构造问题，可以寻找煤层、确定岩石密度，在有利的条件下还可以确定煤层的灰分、定量地估计渗透岩层的孔隙率等。
2.2人工放射性测井法的影响因素
2.2.1泥浆和井径的影响
泥浆的密度和井径的变化对人工放射性测井的读数有一定的影响。泥浆的密度减小，人工放射性曲线幅值增加；反之减少。在泥浆密度均匀的钻孔中，泥浆的影响是一个固定值。井径变大相当于探测器周围介质密度变小，故人工放射性曲线幅值增大。而井径变小时，相当于探测器周围介质密度变大，故人工放射性曲线幅值增减少。在实际测井时，一般应进行井径测井，以便在解释曲线时，能够准确辨认人工放射性伽马值的变化的原因。
2.2.2放射源的影响
源强的影响。根据公示：.png)
可以看出，当δ、L不变时，上式可写成Jｒｒ=AQ，式中A=k•.png)
；Q为源强，即单位时间里发出的伽马射线数量，Jｒｒ为散射伽马射线强度。可见，源强越大，Jｒｒ越大。
源的能量的影响。伽马射线能量越小，散射伽马射线强度Jｒｒ 与岩石密度δ之间的关系越密切。为了使 Jｒｒ能充分地反映岩石密度的变化情况，应该选择能量小的源作为伽马源。但是从另一方面来说，伽马射线能量小，将会使伽马射线被大量吸收而使Jｒｒ值降低，为此，必须加大源强。再有，因为伽马射线能量减少，即减少了射线的穿透距离，从而使影响加大。所以能量的选择要全面地考虑上述这些因素。
2.2.3下井仪器外壳的影响
从岩层散射回来的伽马射线要经过井下仪器的外壳才能到达探测器，所以就有外壳对散射伽马射线的吸收问题。这种吸收对软伽马射线尤其强烈，使散射伽马射线强度降低。使用具有较大吸收能力的钢制外壳时，散射伽马射线强度Jｒｒ对岩石密度的散射变化灵敏度低于硬铝外壳。具有较大吸收软伽马射线能力的钢外壳比铝外壳吸收更多的来自岩层的散射射线，对岩层密度变化的反映能力就不如铝制外壳。因此应该选用原子序数低的物质作为井下仪器的外壳。
2.2.4铅屏的影响
铅屏的位置和厚度，对人工放射性法测井结果有一定的影响。通过试验得出，如果源和探测器之间部分地充填铅，则应置于源的上方为合适，在源的上方充以10cm的铅就可以了。这10cm的铅屏厚度称为必要厚度。
2.2.5源距的影响
在人工放射性曲线上，煤层对砂岩的相对异常值随源距的增加而增加。在大源距不超过煤层厚度的情况下，源距越大，人工放射性曲线在煤层上显示越清楚。目前，大部分煤田测井都使用钴60进行人工放射性测井。源距一般采用50cm。大量实验证明，这种源距是合适的。
总之，放射性测井在煤田地质勘探中的作用很大，作为煤田地质勘探工作者，一定要认真掌握放射性测井的方法，尤其是在利用放射性测井曲线与其它方法测井曲线综合对比解释地质问题方面更要认真研究，从而最大限度地发挥放射性测井方法的作用。
参考文献：
[1].生产测井原理与资料解释，郭海敏，戴家才，陈科贵编著，石油工业出版社，[2007]，[342页]。
[2].石油开发测井原理，吴锡令著，高等教育出版社，383页。
[3].煤田测井方法和原理，董守华等人著，中国矿业大学出版社。
论文作者:王启松
论文发表刊物:《基层建设》2016年22期
论文发表时间:2016/12/12
标签：放射性论文; 伽马射线论文; 煤田论文; 煤层论文; 泥浆论文; 密度论文; 岩层论文; 《基层建设》2016年22期论文;