地球物理测井在老挝钾盐矿勘查中的应用

0 引言

矿区位于老挝万象盆地，盆地基底为白垩系下统班塔拉组砂岩（K1bt），盖层为古近系古新统塔贡组（E1tg）及第四系（Q）。古近系古新统塔贡组（E1tg）为矿区的含盐系地层，在施工的钻孔中均见此组含盐系地层，岩性主要有泥岩、石膏、石盐，光卤石和钾石盐，依据岩性特征分为3个岩性段，即3个沉积旋回。钾盐矿体产于塔贡组下段下盐岩层上部。应用钻井技术可提取出地下的岩心，进而可判断出地下是否有钾盐矿存在。但钻井技术无法保证岩心采取率达到百分之百，再者钾盐矿易溶，这就导致了提取上来的岩心可能漏矿或者矿层厚度变薄，影响了地质成果的准确性。利用测井方法可以在很大程度上避免漏矿现象，而且也能较为准确地测出钾盐矿体的真实厚度，可有效的提高成果资料的准确性。

1 测井方法

测井使用仪器为上海地学仪器研究所生产的JHQ-2D型综合数字测井系统和三根探管。其中井径探管和电阻率测井探管为上海地学仪器研究所生产，井径探管型号为JJY-2D数字测井仪；视电阻率测井探管型号为JDX-2D型电极系测井仪。放射性测井探管是上海申核地质仪器厂生产，型号为FD-3019。

1.1 放射性测井

放射性测井是测量井中岩石伽马射线的计数率（cps）的一种测量方法。岩石的天然放射性有以下变化规律：随泥质含量的增加而增加；随有机物含量增加而增加；随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。

1.2 井径测井

井径测井是测量井径直径大小的一种测量方法。岩石在结构和成分上的差异，造成钻井过程中钻头和泥浆对其作用效果的不同，因而在井径曲线上会出现相应的不同特征。光卤石矿、钾石盐矿和石盐岩受泥浆的溶解作用，井径大于钻头直径；泥岩颗粒细，结构较疏松，受钻井过程中泥浆浸泡和冲涮，易发生垮塌，因此，一般泥岩段的井径都大于钻头直径；石膏块状结构，致密坚硬、渗透性差，井径近似等于钻头直径；砂岩由于渗透性较好，一般有泥浆侵入，在井壁上有泥饼形成，使井径小于钻头直径。

1.3 电阻率测井

视电阻率测井是测量井中岩石的视电阻率即电位电阻率和梯度电阻率的一种测井方法。井中岩石的视电阻率取决于其溶解岩的化学成分、溶液含盐浓度和地层水的温度。溶解盐的电离度越大，离子价越高，迁移率越大，地层水电阻率越小。详查区光卤石矿、钾盐矿、泥岩和粘土的视电阻率较小；石盐岩、石膏的视电阻率较大。

2 测井结果

2.1 划分地层

通过综合测井方法可以有效的划分地层的岩性，以矿区内某个钻孔为例，此图可以直观地看清分层效果。

由图1可以看出，此钻孔中不同岩性的地球物理测井特征不同。放射性测井可以区分出矿层和石盐、泥岩和石膏、泥岩和石盐岩，不能区分出石盐和石膏、石膏和砂岩、泥岩和矿层。井径测井可以区分出泥岩和石膏、泥岩和石盐岩，不能区分出矿层和石盐岩、石盐岩和石膏、石膏和砂岩。视电阻率测井可以区分出矿层和泥岩、石盐岩和泥岩、泥岩和石膏、石盐岩和砂岩，不能区分出矿层和石盐岩。经综合测井解释可以分别划分泥岩、石膏、砂岩、石盐、和矿层。

经过对矿区所有钻孔进行细致的分析和统计，发现不同岩层的物性参数各不相同。矿区的岩层以及其对应的物性参数如表1统计所示。

经统计分析，发现矿区的地球物理测井特征有如下规律： 矿层的放射性最高，且40K含量越高放射性越高；泥岩和第四系放射性较高，泥质和有机质含量越高，放射性越高，若泥岩里面充填了光卤石矿那么此段泥岩放射性很高，若泥岩里充填了石盐或者石膏那么此段泥岩放射性较低；石膏和砂岩的放射性较低，石膏多出现在上泥层，石膏里泥质和有机质含量越高石膏的放射性越高，石膏的放射性大于硬石膏的放射性；石盐的放射性最低。

泥岩结构疏松易掉块，井径一般最大，且变化的幅度也较大；矿层若被溶蚀那么井径较大；石盐如果破碎或者被溶蚀井径也较大；石膏坚硬，一般井径较小，变化幅度也较小；砂岩由于渗透性较好，一般有泥浆侵入，在井壁上有泥饼形成，井径最小。

光卤石矿的电阻率很小，钾石盐矿的电阻率较大，一般梯度电阻率大于电位电阻率；石盐的梯度电阻率大于电位电阻率，且纯净的石盐电阻率很大，若石盐里含有泥质或有机质等杂质时电阻率很小，若石盐里有石膏那么此段石盐电阻率较高且变化幅度很大；泥岩电阻率较小且电位电阻率大于梯度电阻率，如果泥岩裂隙里充填了石盐那么此段泥岩的电位电阻率小于梯度电阻率；石膏和硬石膏的电阻率都很大，一般石膏的电位电阻率大于梯度电阻率，硬石膏的电位电阻率小于梯度电阻率；砂岩的电阻率很大，一般在与下盐层接触的位置较大，然后逐渐变小。

2.2 判断矿层的厚度和埋藏深度

通过放射性测井可以直接读取钻孔中各岩层放射性总量值（cps），图2为矿区内各钻孔中下盐层放射性总量值，当总量值大于17cps时为矿层，一般光卤石矿放射性总量值在20～50cps之间，钾石盐矿总量值大于50cps。通过总量值可以判断矿层的厚度，如图3所示。

结合矿层的厚度以及钻孔的开孔高程，可以判断矿体的埋藏深度和矿体顶、底板的高程，如图4和图5所示。

3 结论

经测井数据显示，各钻孔的地质分层编录与测井结果相吻合，通过测井成果和地质资料的详细对比，发现泥岩层位、石盐层位、矿层位与地质编录划分的层位误差很小，从而验证了地质编录的准确性，也为验证钻孔是否有矿提供了依据，为钻井漏、丢岩（矿）芯后，补采岩（矿）芯提供了重要依据。

通过应用地球物理综合测井的方法可以有效地划分地层，判断矿层的厚度和埋藏深度。这说明地球物理测井适宜应用于钾盐矿勘查工作中。

[1]刘国兴. 电流勘探原理与方法0 . 地质出版社.2003.