60多年来，我国煤田测井技术得到了长足发展。由最初单一的电性测井发展为电、核、声、热、光、磁等多参数综合测井，技术领域涵盖煤田地质勘查的方方面面。所有参数方法的综合套用，提高了测井的地质效果和解释精度，拓宽了学术及技术套用领域，获取了丰富的地质工程信息。测井技术装备不断发展和创新，仪器由单道测量发展为双道和多道组合测量，由半自动到全自动模拟记录发展为数字採集、数字传输和记录，资料整理由人工解释和描绘曲线发展为计算机自动化处理、解释和成图。新技术的不断套用促使煤田地球物理测井的质量和效率不断提高，目前，我国的煤田测井技术水平发展到与国际接轨的高度。

上世纪80年代中期，国外数字测井技术的引进与套用是我国煤田测井技术的一次跨越式发展与重大变革。1986年，在引进吸收和改造美国MT.SOPRIS系列Ⅲ数字测井仪的基础上，生产了两套TYSC—1型煤田数字测井仪器系统，并在河南、山东两省的地质队投入了试用，效果很好。之后，又陆续推出国产TYSC—2型、TYSC—3Q型等数字测井仪器系统装备各物探单位。

现在，我国已经逐步建成一套比较完整的煤田测井仪器製造系统和良好的测井数据处理软体研发环境。测井仪器正向着高效率、高计数通过率、高能量解析度、高耐温、耐压、高抗震、小体积、价格适中等方向完善。渭南煤矿专用设备厂、上海地学仪器研究所、重庆地质仪器厂、北京中地英捷物探仪器研究所、河北力时力拓地质仪器有限公司等厂家在吸收国际先进的电子仪器製造技术的基础上，生产的系列数字测井仪器系统，技术先进、性能优越、功能多、体积小、重量轻、方法组合系列化，深受广大测井用户青睐，产品畅销全国，并出口非洲、东南亚等世界许多国家，已在煤炭、地矿、石油、冶金、水电、建工、道路、核工业和军工系统广泛套用。

与测井仪器系统的发展相配套，我国煤田测井数据处理软体的功能也在不断增强，内容更加丰富，已完全甩掉国外英文界面的解释系统，使用自主研发的全视窗化Windows全中文界面处理软体。基于个人计算机技术和全视窗化操作界面的更新一代测井处理软体的投入使用，使测井资料库管理水平和数据处理速度有了极大提升。从资料库管理、原始数据预处理、岩性分析、煤质分析、地质剖面解释到成果图、表输出等等，轻鬆自如，方便快捷。

煤层、砂岩、粉砂岩、灰岩、泥岩具有不同的电性特徵。煤层、砂岩、泥岩在电性上有明显的差别，砂岩中子孔隙度在12%以内，体积密度2.5～2.75g/cm之内，反映砂岩很緻密，岩性细含有灰质；泥岩中子孔隙度在20%～34%，体积密度在2.4～2.75g/cm之内，反映泥岩已充分压实；煤层具有很高的中子孔隙度，低的补偿密度、低的光电有效截面。

煤层具有三高三低的物性特徵，并因煤的变质程度不同，测井回响值也有所差别。华北地区石炭系和二叠系的煤层主要分布在石炭系的山西组和二叠系的太原组，该套煤系地层主要岩性是砂岩、粉砂岩、泥岩、碳质泥岩、煤、石灰岩，烟煤的镜质体反射率在1.0%～1.6%之间，无烟煤的镜质体反射率在3.6%～3.8%之间，它们的测井回响值也有所差别。

(1)电阻率值为中高值，变化範围大。

双侧向的数值在几十欧姆米至几千欧姆米；在好的煤层，深侧向和浅侧向之间有明显的正差异。

(2)补偿中子值大。数值一般在50%左右，高者可达70%以上。

(3)声波时差值大，煤层纵波时差值在350～450μs/m之间，横波时差在500～700μs/m之间。

(1)自然伽马值低：煤层的自然伽马值低，一般在20～80API之间，煤质不纯的最大值可达200API。钍，铀和铀的含量也低，个别煤层铀含量高。

(2)体积密度值低：煤层的体积密度值低，煤层体积密度值在1.2～2.0g/cm。

(3)光电有效截面值低：煤层的光电有效截面值低，煤层光电有效截面值在0.5～1.2b/e範围内。

另外煤层的井径曲线受钻井工艺和钻井液性能影响，煤层会发生垮塌，使井径扩大。

煤层的声强反射係数比其它地层都小，声波井周成像是记录声波在井壁处反射波的能量，由于煤层反射係数小，声波透过地层的能量多，而反射的能量少，因此电视图像颜色深。

煤层中气体的贮存和流动机理、气井的生产动态、储层特性（孔隙度、渗透率）的变化等方面与常规储气层有明显的区别，这些区别的产生都与煤层的孔隙特徵有关。

1. 煤储层孔隙结构

煤储层的孔隙结构类型属裂缝—孔隙型结构，煤基质被天然裂缝（割理）网分隔成许多方块，每个方块中的煤基质由煤粒和微孔隙组成。基质是储气空间，甲烷被吸附在微孔的表面，但其渗透率很低，一般为（附2-～附2-）×附2-μm。在浓度差的作用下，甲烷透过基质扩散到裂缝中，裂缝在煤的总孔隙体积中占次要地位，储气功能很低，可有少量游离气储存其中，但裂缝的渗透率高，是甲烷渗流的主要通道。

煤中的天然裂缝，又称割理是煤化作用和构造应力影响的结果。它通常发育成大致相互垂直的两组，主要的、延伸较大的一组叫面割理，次要的、与面割理大致垂直的一组叫端割理。割理是煤中流体运移的主要通道，并且有方向性，因而它是控制煤层气方向渗透的主要因素，割理间距是煤储层模拟中的一个重要参数。

2. 煤的表面积

煤是一种多孔介质，其中含有大量的表面积（也称内表面），下表是孔隙直径与其表面积和容积的关係。由表分析，微孔和微微孔体积还不到总孔隙体积的55%，而其孔隙表面积却占整个表面积的97%以上。通常用比表面积（即单位重量煤样中所含有的孔隙内表面积）度量煤表面积的大小，煤的比表面积与煤的变质程度有关，用CO₂做吸附测量煤的表面积，低变质煤（长焰煤—气煤）的比表面积为50～90m/g，中等变质煤（肥煤—瘦煤）为20～130m/g，高变质煤（贫煤-无烟煤）为90～190m/g。

3. 煤的孔隙

测定煤的孔隙度目前有两种方法，一种是用水测定，一种是用氦测定。这两种方法所测量的孔隙度有较大的差别，前者一般小于后者1%～2%，这是由于氦分子的直径小于水分子，因而能进入微小孔隙之中造成的。

煤的孔隙均以微细孔隙为主，较大孔隙发育较差。霍多斯提出煤的孔隙的分级标準：

超微孔和微孔：孔径<10nm，为煤的吸附容积；

小孔（或过渡孔）：孔径为10～100nm，为毛细管凝结和瓦斯扩张空间；

中孔：孔径为100～1000nm，为煤缓慢的层流渗透空间；

大孔：孔径>1000nm，为强烈的渗透空间。

煤的孔隙度一般不超过5%，最低者仅为0.8%。煤孔隙分布中微孔隙为38.76%～82.24%，且多在50%以上；小孔和中孔不超过10%，大孔为10%～44%。

煤的孔隙度分布与煤的镜质反射率有关，长焰煤阶段煤中微孔居多大孔较少，随着变质程度加重，煤中微孔减少，而大孔明显增多；在焦煤中，煤中微孔比例最少，肥煤和焦煤中大孔隙最多；从焦煤开始至瘦煤阶段，煤中微孔随变质程度的增加而增多，而大孔也渐趋减少。

低变质程度煤的孔隙最发育，中等变质程度的肥煤，焦煤孔隙发育最差；其后随着煤化程度的增高孔隙又有增加的趋势。

依据煤层三高三低的电性特徵，以曲线的半幅点作为划分煤层的地层界面，确定煤层的厚度。用测井资料划分煤层界面，确定煤层厚度是比较準确的。也有地质录井的煤层与测井解释的煤层数及厚度差别大的，这种情况大都发生在薄煤层，以及厚煤层中的泥质夹层，是因地质录井的精度较低造成的，也有对煤层识别上的不同造成的，如测井解释时根据电性来确定是碳质泥岩而不是煤层。

煤的形成和发育受着沉积环境的控制和影响，而沉积相是沉积环境的物质表现。详细研究煤层赋存有大环境中各亚环境（沉积微相）与煤层厚度之间的关係，从而可根据成煤环境预测煤层厚度。在含煤岩系的沉积学研究中，地球物理测井资料显示出特有的效能。

1 测井相—沉积相法

测井相分析的基本方法，就是从测井资料中选取一组最能反映沉积岩相特徵的测井参数物理量，并从中提取与岩相有关的幅值信息。首先套用数学处理方法将地层剖面划分成若干个测井相，然后把这些测井相与基準孔中岩层、岩相等地质资料进行详细对比，确定出每个测井相所对应的岩相类型及沉积特徵。以此来预测未取心孔的沉积特徵，绘製出各钻孔的测井相——岩相图及整个煤田区内的沉积相平面分布图，用来进行煤层分布规律的预测。

2 测井相序—沉积相法

在沉积学中，相反映的是沉积时期的物理、化学以及生物条件；而相序表达的则是沉积时间和空间的变化。并且两者有一定的相依关係。在测井曲线上相序的表征除幅值信息外，主要是相的组合关係，即相序：

测井曲线形态的主要特徵有：幅度；形状（分为箱形、钟形、漏斗形、对称齿形及平直形五种）；接触关係；次级形态（锯齿个数、齿峰、齿谷数据大小、包络线形态、齿中线形态等）。

测井相序分析方法就是把测井曲线（如γ曲线）形态特徵化，找出表征这些形态特徵的，用计算机处理的量化指标（如曲线均值、相对重心、相对变号个数、方差及二阶导数等）。根据基準孔的岩相资料，确定出各种岩相对应的测井曲线形态特徵量化后的标準模式，通过Bayes判别分析，建立起测井相序解释岩相的判别方程，并最终确定沉积相。

3 砂体分布、含砂率法

由于砂体的厚度可以反映出成煤前的古地理和成煤期沉积物的堆积与保存状况，因而可以利用砂体厚度与煤厚的关係来预测煤层厚度的变化。

含砂率在一定程度上反映了沉积相。据以往研究及经验表明含砂率与煤厚的关係密切。

煤层厚度变化趋势图，不是单凭见煤点厚度内插绘製的，也不是只凭单一的数学关係式绘製，而是考虑了在不同的沉积环境部位，不同的堆积、破坏条件后综合绘製的，也就是计算机自动绘图后按沉积环境变化加入人为修正。在修正后的厚度变化趋势图上，对后施工的钻孔煤层厚度进行了预测。

利用测井资料研究沉积环境，据沉积相的变化规律，运用与煤层厚度关係密切的主砂体的变化趋势及地层含砂率变化趋势，确定煤层的厚度变化趋势。在具备了一定的钻孔网度后，预测煤层厚度精度就可以控制在1.0m以下。也就是说，利用测井相研究沉积相的变化，根据沉积相的变化分析煤层沉积和赋存的变化规律，可以更加合理地做出煤层厚度等值线图，使计算出的储量结果更準确。

随着测井方法和套用技术的不断发展，测井可解决的地质问题越来越多，由初期只能解释煤层发展到划分全钻孔岩性剖面、测定放射性矿层、含水层、地热水、流量、岩石强度、岩层产状、破碎带、裂隙带和溶洞位置，对岩层进行岩性分析、对煤层进行碳、灰、水百分含量分析并估算发热量；由单孔解释发展为利用多孔测井曲线对比，确定断层位置，划分含煤地层与上覆地层的界限，研究沉积环境和勘探区内煤层厚度变化趋势等，为地质部门提供丰富可靠的实用性资料。

近十几年来，随着我国对煤层气、“可燃冰层”的研究开发，採用新型数学模型估算煤储层含气量的测井解释软体已经研发成功，一些老专家为我国首次採用煤田测井方法解释天然气水合物储集层技术研究献计献策，并为之做了大量艰苦、细緻的工作，取得了一些初步成果。测井成果的良好利用使得这种勘探方法已经成为进行煤田地质勘探必不可缺的手段。

测井技术的综合套用能力虽得到全面提升，但在实际生产中，钻孔环境对测井数据的影响一直困扰测井成果的準确性。被测量对象（地层）必须与标準对象（刻度装置）具有相同或相近的仪器回响特徵、且符合线性叠加原理，这是进行数字测井信息套用分析的基础，是测井信息地质套用的技术前提条件。野外测井採集的数据只有通过精确标定才可进行相应的数理分析并提供精準的地层信息，否则误差将不可估量。当前，无论电性测井、声波测井、核测井还是成像技术的套用、地层产状分析等方法都不同程度存在受井下环境（诸如井径、井内泥浆、目的层厚度及倾角等）影响的弊端。实际的测井环境条件与标準刻度条件不一致会不同程度导致解释偏差，给生产带来一定困难。加强测井资料处理中环境校正可在很大程度上减少或消除偏差，现阶段测井数据处理中採用多次测量平均法、比值法、累积辐射处理、重叠技术等可有效改善测井信息的套用效果，我国煤田测井领域还应加强这方面的基础研究。

有关部门应进一步加强测井队伍的职业道德教育和技术管理，预防各自为战、重视经济效益忽视质量提高及造假的行为发生。面对当前快速发展的经济大潮，尤其需要加强煤田测井技术管理，统一执行国家颁发的《煤炭地球物理测井规範》，完善煤田测井刻度装置，建立完备的全国统一执行的设备刻度体制，以使各单位建立详细的技术档案，有关部门定期检查、长期监督，规範我国煤田测井市场、净化煤田测井队伍。

煤田测井技术的进步给当前煤田地质勘查提供了丰富的可用信息，同时，煤田测井工作也面临着诸多机遇和挑战。随着煤田地质勘查行业的转型和向新领域发展，亟待测井部门解决的地质问题越来越多，技术要求越来越高。为应对挑战，测井工作应进一步加强基础理论研究，开发套用新方法、新技术。

依据测井解释成果确定钻孔地质剖面，是煤田地质勘查行业转变发展方式的途径之一。针对当前数字测井技术的快速发展，我们提倡在地质、地球物理条件较好的作业区，在总结全区地层物性的基础上，设计施工无芯钻孔，依靠测井技术提供必需的地质资料，从而提高勘查效率，降低勘查成本。但这项系统工程的具体实施需

要由地质、钻探、测井三方面紧密结合。当前，山东、辽宁、山西、青海的一些矿区和井田在这方面已经取得了成功经验。

面对科技的快速发展和勘探市场化的需求，在今后的煤田测井中，大力发展新型测井方法已势在必行。发展高端的测井方法、加快新技术的推广套用是适应新形势的要求，我们需要有诸如模拟测井向数位化测井跨越式迈进的大发展，尤其是核测井和超声成像测井等具有潜能的核心技术需要全面推广。

高分辨中子俘获伽玛能谱测井技术可在钻孔内直接探测地层中的多种元素及其含量，为定量分析煤层与岩层提供了新手段，从根本上克服传统测井方法依赖间接的物性反映值进行解释而引起多解性的弊端。

成像测井技术作为第四代测井技术于20世纪90年代初正式商业套用于油气田勘查，如今国内的煤田测井仪器製造商（如上海地学仪器研究所、重庆地质仪器厂、河北力时力拓等）已掌握适合煤田测井的孔内成像技术，并逐步研製出系列仪器套用于煤田测井生产中。成像测井能够在井下大量採集丰富的地层信息，将孔壁的各种状态真实地传输到地面电脑，并通过专用的图像处理技术得到井壁二维图像或井眼周围某一探测範围内的三维图像。我们可以预测，随着该项技术的进一步成熟，成像测井对未来煤田勘探与开发将起着十分重要的作用。

高分辨中子俘获伽玛能谱测井技术和孔内成像技术的逐步套用是我国煤田测井的主推方向和抓手。加快加速器放射源技术套用于核测井领域的步伐，进一步减小人员伤害，提高测井施工的安全係数也势在必行。煤田测井仪器还应进一步向着系列化、高度组合化、模组化的方向发展，以适应未来勘查市场高效化、节约化、安全化的发展需求。

数据处理与解释技术是煤田测井专业的核心技术，今后要进一步完善测井仪器刻度装置，建立相应的刻度体制，研究煤层气、页岩气和“可燃冰层”的解释模型，完善资料解释系统，建立煤田测井资料库的工作首当重要。前些年有些省份组建的测井工作站也是一种发展模式。培养造就一批有开发服务技能和应变能力的複合型测井专业人才，提供优质成果，提高服务技能和市场竞争力。

随着国家十三五规划的发展实施，国家建设对煤炭能源的需求必定会进一步加大，且在今后较长一段时间不会有大的改观。漫漫征程，充满挑战，形势迫使我国煤田测井行业还要不懈努力，为国民经济建设找到充沛的后备资源。