0 引 言
煤层在构造应力的作用下会发生成分、结构和构造的物理化学变化，形成各种类型的构造煤，构造煤是相对于无变形或构造变形弱的原生结构煤而言的。煤体结构是对煤体构造变形程度的宏观描述。煤体结构的分布对煤与瓦斯突出有重要的控制作用，也是影响煤储层渗透率和煤层气开发的重要因素[1-2]，对煤层气开发有利区优选和储层评价具有重要意义。
对构造煤，通常以破碎后的粒度大小划分煤体结构，我国1988年出台的《防治煤与瓦斯突出细则》把构造煤划分为5 类：Ⅰ类为非破坏煤、Ⅱ类为破坏煤、Ⅲ类为强烈破坏煤(片状煤)、Ⅳ类为粉碎煤(粒状煤)、V 类为全粉煤(土状煤)。随着研究的深入，人们从不同类型构造煤形成的变形作用类型将构造煤分为脆性系列和塑性系列[3]。对煤体结构识别最直接的方法是通过煤壁观测编录或钻孔取心描述，通常将煤体结构分为原生结构、碎裂结构、碎粒结构和糜棱结构4种类型[4]。相对来说，测井方法是一种间接的煤体结构识别方法，早在20 世纪70 年代就已经有人开始利用测井曲线预测构造煤分布[5]，1978年,美国的兰伯特和特立维茨利用密度测井曲线将煤体结构划分为脆煤和硬煤[6]。
由于中国含煤盆地构造演化历史复杂和现今处于较强的应力状态，使得煤体结构复杂，在不同煤层气区块间和同一区块内部煤储层渗透率存在较大变化，储层非均质性强。测井曲线在煤体结构识别中的应用在国内得到了一定程度的发展。我国在煤体结构测井识别方面的工作始于20世纪90年代，进入21世纪以来，尤其是最近10年来，随着煤层气的开发，测井方法在煤体结构识别中的应用日趋活跃[7]。早期研究主要利用不同煤体结构在测井曲线上的差异性来定性划分，如龙王寅等[8]在两淮煤田从生产矿井煤体结构的实地观测与邻近钻孔测井曲线相对比中,建立煤体结构类型与测井曲线形态之间的对应关系；傅雪海等[9]利用测井曲线形态、幅值通过聚类分析方法划分煤体结构，构建煤体结构与试井渗透率之间的数学模型，并用此模型对淮北宿南煤储层渗透率进行预测。
煤体结构测井识别逐步向定量化方向发展，如汤友谊等[10]针对构造软煤对应测井曲线变化幅度小、识别困难的问题，应用斜率方差分层、概率统计计算的方法，实现了煤层段的测井曲线对构造软煤分层的计算机识别；姚军朋等[11]尝试了利用测井资料通过Archie公式求取的构造煤的孔隙结构指数，基于岩石物理和测井响应来定量识别构造煤，减小定性识别的误差；何游等[12]利用声波阻抗-补偿中子交汇定量识别构造煤，通过在韩城区块的研究认为是一种有效的方法；侯月华等[13] 应用对应分析方法建立了测井数据和煤体结构之间的叠合关系，对安泽区块内探井的煤体结构类型进行了划分，预测了区块内煤体结构的分布规律。
对比前人研究发现，无论是通过测井曲线形态差异识别煤体结构，还是通过定量的测井数值或测井数值拟合参数的差异识别煤体结构，在不同地区煤体结构测井识别所使用的测井方法均有不同。考虑到不同地区可能受地质演化等因素的影响而导致某些测井参数响应特征不明显[14]，笔者系统收集和整理了前人在国内不同煤层气区块的应用研究成果，在对区块进行煤阶划分的基础上，尝试分析不同煤阶适应的测井曲线类型，以便为高效识别煤体结构提供测井方法组合。需要说明的是，低煤阶区块煤层气勘探开发工作在我国刚起步，低煤阶煤煤体结构测井识别研究应用工作也不多，笔者仅对中煤阶区块和高煤阶区块开展对比研究。
1 资料收集整理和处理
前人在煤体结构测井识别过程中普遍使用的测井方法为井径、自然伽马、电阻率、声波时差、密度和补偿中子6种，笔者根据前人在26个区块共49份煤体结构测井识别研究成果，整理了煤体结构测井识别中使用的测井参数组合和部分成果中给出的不同煤体结构对应的具体测井数值区间。按不同区块煤岩Ro,max的平均值，将这些区块分为中煤阶区块(0.65%<Ro,max<1.90%)和高煤阶区块 (Ro,max>1.90%)，共收集到14个中煤阶区块的22份成果和12个高煤阶区块的27份成果(表1)。
表1 中煤阶区和高煤阶区成果统计
Table 1 Statistical table of achievements in medium and high rank blocks
煤阶中煤阶高煤阶区块名称韩城矿区北区[15]、韩城[12,16-18]、鹤岗益新、南山[19]、潘三矿[20-21]、临兴地区[22]、古交[23-24]、祁东煤矿[25]、谢桥矿[26]、潞安东部常村[27-28]、古县区块[29]、鄂尔多斯盆地东缘[30]、鹤壁[31]、潞安[32]、恩洪[33]、阜康[34]沁水盆地柿庄[14]、安泽区块[13,35]、晋城寺河、赵庄[5]、新景煤矿[36]、樊庄区块[37-38]、柿庄北区块[1,39-40]、延川南[41-47]、焦作恩村[48]、阳泉煤矿[49]、沁南[50]、沁水盆地南部[51]、郑庄地区[52-53]、柿庄南[54]、新景煤矿[55]、寺河井田西采区[56]、渭北[57]
在统计成果中各测井方法的使用情况时，采用直接计数和权重计数2种计数方式，最终分别合计得到结果定义为直接计数频数fz和权重计数频数fq：
(1)
式中：n为收集成果中使用一测井方法的成果数量；x={1,2}，为根据一测井方法在成果中的可靠性的赋值，可靠性较低则x=1，可靠性较好则x=2。表2是测井方法在各成果中使用情况量化数据。
表2 中、高煤阶区块煤体结构识别不同测井方法使用情况赋值
Table 2 Scoring of logging methods for coal body structures identification in medium rank and high rank blocks
计数井径自然伽马电阻率声波时差密度补偿中子中煤阶1(2)7份成果[15,18-19,28-29,32]2份成果[18,23]13份成果[15,17,19-20,23,26-32]3份成果[12,15,22]3份成果[12,22-23]2份成果[22,28]1(1)6份成果[16-17,21,23,33-34]9份成果[16-17,19,21,24,29,31,34]6份成果[16,21,24-25,33-34]9份成果[17,19,21,23-24,29-30,33-34]10份成果[17,19-21,24-25,28,30-31,33]2份成果[12,19]合计13(20)∗11(13)19(32)12(15)14(18)4(6)高煤阶1(2)12份成果[1,5,14,37-39,41,45,50,53-54,57]7份成果[1,5,35,38-39,42,57]8份成果[1,36,42-43,49,53,55,57]10份成果[14,35,38-41,45,48,50,56]10份成果[5,14,35,38-40,42,45,50,56]3份成果[14,41,45]1(1)7份成果[35-36,42,47-48,51-52]6份成果[13,47-49,51-52]8份成果[13,37,41,44,46-47,51-52]6份成果[13,47,51-53,57]7份成果[36,41,47-49,52,55,57]2份成果[52,57]合计19(31)13(20)16(24)16(26)18(28)5(8)
说明：1(2)、1(1)中，括号外1为直接计数，括号内1、2为权重计数；13(30)为7×2+6×1=20。
在前述前人成果中有不同煤体结构对应测井数值区间的成果共18份，分布在13个区块，包括6个中煤阶区块的8份成果和7个高煤阶区块的10份成果。对这些数据信息处理后，笔者编制了表3(6个中煤阶区块8份成果的不同测井参数与煤体结构相关性分析,7个高煤阶区块10份成果的不同测井参数与煤体结构相关性分析)。表3中匹配度的目的是为观察测井参数与煤体结构的相关性，是按照一区块内对应不同煤体结构的测井数值随煤体结构复杂化的变化关系给出的。
将收集数据中测井数值随煤体结构的变化分为3种，分别为测井数值随煤体结构复杂化逐一上升或逐一下降、多数上升或多数下降以及无法判断变化趋势，以此定义匹配度为R={100%,-100%,60%,-60%,0%}；为表示煤体结构复杂化的变化趋势，按煤体结构由简单到复杂分别赋值1，2，3，…，定义煤体结构为S={1,2,3….}；定义对应煤体结构的测井数值为L；由于收集的数据少部分是不同煤体结构对应单个测井数值，大部分是不同煤体结构对应测井数值区间的两端即最小值和最大值数据(图2—图7)，给出匹配度时分为2种情况：
1)测井数值为单个数值时：
(2)
2)测井数值为数值区间时：
(3)
(4)
式中：Lmin和Lmax为对应不同煤体结构测井数值区间的最小值和最大值；Rmin和Rmax为最小值和最大值与煤体结构的匹配度。
前人在煤体结构测井识别中，对煤体结构有不同的划分方法且所用术语体系有差别，在研究过程中保留了前人各自不同的煤体结构划分方法，仅对测井数值随煤体结构复杂化的变化趋势进行分析。
另外，对于部分煤体结构对应测井数值为无界区间的数据，由于数值范围太大，不具体，没有给出匹配度。
笔者针对收集的研究成果分2个部分进行分析：①根据表2的赋值，分析对比在中煤阶区和高煤阶区不同测井方法的直接计数频数和权重计数频数，判断在中煤阶区和高煤阶区，不同测井方法在煤体结构识别中的可靠性；②利用表3，通过匹配度以及柱状图深入分析不同煤体结构测井数值的变化趋势，认识各测井方法在中煤阶和高煤阶区块适用性的差异，最终提出中煤阶和高煤阶煤层煤体结构识别中适宜的测井方法组合并从机理上进行了分析。
2 测井方法可靠性分析
前人在早期进行煤体结构测井识别时，使用的多是煤田钻孔测井曲线，而非煤层气钻孔，后又逐渐开始使用煤层气井测井曲线进行识别，而煤田钻孔测井曲线同煤层气钻孔侧井径曲线在测井方法使用上有差别，并且煤体结构测井解释尚处于探索阶段，前人在研究中尝试了多种方法，故直接分析不同测井方法的使用频数意义不大，考虑不同测井方法的使用效果，根据使用效果的赋值来统计更有意义(图1)。
图1 中煤阶区和高煤阶区不同测井方法的2种计数方法结果对比
Fig.1 Comparison of two counting methods of different logging methods in medium and high rank blocks
图1a和图1b分别为中、高煤阶区不同测井方法直接计数与权重计数对比，二者差异越大,表明在使用了一测井方法的成果中，可靠性较好的成果占比越高，测井方法在煤体结构识别中可靠性越高。
由图1可见，井径测井在中煤阶区和高煤阶区的直接计数和权重计数均相差较大，在中煤阶区可靠性和电阻率测井相近，高于其他几种测井方法，在高煤阶区也具有较高的可靠性；自然伽马测井在中煤阶区的直接计数和权重计数相差很小，可靠性低于其他测井方法，而在高煤阶区的直接计数和权重计数相差明显增大，可靠性相比中煤阶区有较大的提高；电阻率测井在中煤阶区的直接计数和权重计数相差较大，可靠性高于其他测井方法，而在高煤阶区的直接计数和权重计数相差比中煤阶区减小，可靠性相比中煤阶区块有所降低，与其他几种测井方法相近；声波时差测井和密度测井在中煤阶的直接计数和权重计数相差均很小，可靠性均较低，而在高煤阶区块的直接计数和权重计数相差均较大，可靠性相比中煤阶区块均有较大提高；补偿中子测井在中煤阶区直接计数和权重计数相差和高煤阶区接近，但直接计数都明显少于其他测井方法，得出的可靠性作用较弱，不作参考。总结可得，井径测井在中煤阶区和高煤阶区的可靠性均较好，电阻率测井在中煤阶区的可靠性好于高煤阶区，自然伽马、声波时差和密度测井在高煤阶区的可靠性好于中煤阶区。
注：表中每行中的数据为煤体结构对应的测井数值区间，上面的数据为Rmin，下面的数据为Rmax。
3 各测井参数在中煤阶和高煤阶区块适用性差异分析
3.1 井径测井
图2为不同煤阶区块煤体结构识别的井径测井数值分布柱状图(柱状代表前人使用的井径数值区间，部分数据只有单个数值，以点状表示)。经分析认为，整体上井径随煤体结构复杂化而呈扩大的规律是存在的，在中煤阶区块和高煤阶区块匹配度均为正值，中煤阶区块和高煤阶区块中各有2个区块匹配度为60%，其他区块匹配度均为100%，表明无论在中煤阶区块还是高煤阶区块井径测井与煤体结构的相关性均很好。在中煤阶区块和高煤阶区块，不同煤体结构井径差异均较明显。虽然不同区块间井径数值存在差异，尤其是中煤阶区块和高煤阶区块两类间，井径数值差别更明显，但不影响针对某一具体区块的煤体结构识别，结合图1综合分析，认为井径测井在中煤阶区块和高煤阶区块煤体结构识别中都适用。
图2 不同煤阶区块不同煤体结构的井径测井数值分布柱状
Fig.2 Caliper log values corresponding to different coal body structures indifferent blocks classified by coal ranks
3.2 自然伽马测井
图3为不同煤阶区块煤体结构识别的自然伽马测井数值分布柱状图(柱状代表前人使用的自然伽马数值区间，部分数据只有单个数值，以点状表示)。在不同区块(无论中煤阶还是高煤阶)，所得的匹配度有所不同，多数为正值。在中煤阶区块匹配度既有100%，也有-100%和-60%，表明在中煤阶区块自然伽马测井与煤体结构的相关性较差；在高煤阶区块，匹配度正值占多数，表明在高煤阶区块自然伽马测井煤体结构相关性好。对高煤阶区块，在同一区块内部，从原生结构到复杂结构，不同煤体结构自然伽马差异比中煤阶区块明显。结合图1综合分析,认为自然伽马测井在高煤阶区块的适用性优于中煤阶区块。
图3 不同煤阶区块不同煤体结构的自然伽马测井数值分布柱状
Fig.3 Gamma-ray log values corresponding to different coal body structures indifferent blocks classified by coal ranks
3.3 电阻率测井
图4为不同煤阶区块煤体结构识别的电阻率测井数值分布柱状图(柱状代表前人使用的电阻率数值区间，部分数据只有单个数值，以点状表示)。整体上电阻率数值随煤体结构复杂化而呈下降趋势，在中煤阶区块，仅古交[24]区块的匹配度为100%，其他区块的匹配度多数为-100%，少数为-60%，表明在中煤阶区块电阻率测井与煤体结构的相关性较好；在高煤阶区块，共有3个区块给出匹配度，匹配度分别为100%、60%和-60%，表明在高煤阶区块电阻率测井同煤体结构相关性很差。对中煤阶区块，在同一区块内部，从原生结构到复杂结构，电阻率比高煤阶区块差异明显，差异更具体。结合图1综合分析，电阻率测井更适于中煤阶区块煤体结构识别，在高煤阶区块适用性较差。
3.4 声波时差测井
图5为不同煤阶区块煤体结构识别的声波时差测井数值分布柱状图(柱状代表前人使用的声波时差数值区间，部分数据只有单个数值，以点状表示)。在中煤阶区块，匹配度多数为100%，少数为60%，表明在中煤阶区块声波时差测井与煤体结构相关性较好；在高煤阶区块，匹配度为100%的比例和匹配度为60%的比例相近，也有匹配度为-60%及0%，表明在高煤阶区块声波时差测井与煤体结构相关性较差。对中煤阶区块，在同一区块内部，从原生结构到复杂结构，不同煤体结构间声波时差差异明显；而对高煤阶区块，不同煤体结构间声波时差差异较小。声波时差数值表明，声波时差测井在中煤阶区块的煤体结构响应效果更好，而这与图1结果存在矛盾。
图4 不同煤阶区块不同煤体结构的电阻率测井数值分布柱状
Fig.4 Resistivity log values corresponding to different coal body structures in different blocks classified by coal ranks
3.5 密度测井
图6为不同煤阶区块密度测井数值分布柱状图(柱状代表前人使用的密度数值区间，部分数据只有单个数值，以点状表示)。整体上密度随煤体结构复杂化呈下降趋势，在中煤阶区块，数据较少，匹配度为-100%的比例和-60%的比例相近，表明在中煤阶区块密度数值与煤体结构相关性一般；在高煤阶区块，匹配度多数为-100%，少数为-60%，表明在高煤阶区块密度测井同煤体结构相关性好。对中煤阶区块和高煤阶区块，在同一区块内部，从原生结构到复杂结构，不同煤体结构密度均差异明显。鉴于收集到密度数据的高煤阶区块多于中煤阶区块，认为在高煤阶区块中所得结果的可信度更高。结合图1综合分析，密度测井更适宜于高煤阶区块的煤体结构识别。
图5 不同煤阶区块不同煤体结构的声波时差测井数值分布柱状
Fig.5 Acoustic travel time values corresponding to different coal body structures in different blocks classified by coal ranks
图6 不同煤阶区块不同煤体结构的密度测井数值分布柱状
Fig.6 Density log values corresponding to different coal body structures in different blocks classified by coal ranks
3.6 补偿中子测井
图7为不同煤阶区块煤体结构识别的补偿中子测井数值分布柱状图(柱状代表前人使用的补偿中子数值区间，部分数据只有单个数值，以点状表示)。在中煤阶区块和高煤阶区块，匹配度的正负比例相近，中煤阶区块中匹配度多数为-60%，而高煤阶区块匹配度多数为100%和60%，没有规律性，表明无论在中煤阶区块还是高煤阶区块，补偿中子测井与煤体结构相关性均较差。对中煤阶区块和高煤阶区块，在同一区块内部，从原生结构到复杂结构补偿中子测井数值间均差异小。结合图1综合分析，补偿中子测井在中煤阶区块和高煤阶区块都不容易发现规律和对煤体结构做出有效的识别。
图7 不同煤阶区块不同煤体结构的补偿中子测井数值分布柱状
Fig.7 Compensated neutron log values corresponding to different coal body structures in different blocks classified by coal ranks
4 中煤阶和高煤阶煤层适用测井方法组合及机理分析
4.1 煤体结构识别适用测井方法组合
结合中煤阶煤层和高煤阶煤层中不同测井方法使用频数、整理前人研究成果得出的可靠性和同一煤层内测井参数与煤体结构相关性，经过对比分析，得出不同测井方法对中煤阶煤层和高煤阶煤层的适用性，提出针对不同煤阶煤层煤体结构识别的适用性测井方法组合(表4)。
在中煤阶煤层煤体结构识别时，建议从井径测井和电阻率测井选择主要识别方法，从声波时差测井和自然伽马测井选择次要识别方法；在高煤阶煤层煤体结构识别时，建议从井径测井、自然伽马测井和密度测井选择主要识别方法，声波时差测井的使用有待进一步研究。
表4 中煤阶煤层和高煤阶煤层煤体结构识别适用测井方法组合
Table 4 Practicable logging method combinations for coal body structure identification
respectively for medium and high rank seams
煤阶参考程度测井方法变化规律中煤阶主要次要井径测井随着煤体结构复杂化,井径测井数值有上升趋势电阻率测井随着煤体结构复杂化,电阻率测井数值有降低趋势自然伽马测井随着煤体结构复杂化,自然伽马测井数值有上升趋势声波时差测井随着煤体结构复杂化,声波时差测井数值有上升趋势高煤阶主要井径测井随着煤体结构复杂化,井径测井数值有上升趋势自然伽马测井随着煤体结构复杂化,自然伽马测井数值有上升趋势密度测井随着煤体结构复杂化,密度测井数值有下降趋势
针对不同煤阶的煤层，选择适用的测井方法组合，一是可以降低煤体结构识别时所用测井资料的不确定性，避免盲目性和随意性；二是可以提高工作效率，比如，中子密度在煤体结构识别中，规律性很差，建议今后不再尝试此方法。
4.2 不同测井方法适用性差异机理分析
前文从大量应用效果统计分析出发，探讨了6种测井方法在不同煤阶煤层煤体结构识别中的适用性，并依此提出了针对不同煤阶煤层煤体结构识别的适用测井方法组合，下面，将尝试对这些测井方法对不同煤阶煤层的不同适用性进行机理上的分析。
井径测井是利用井径仪测量钻孔的直径，不同机械强度的地层有不同的井径。在不同煤体结构的煤岩中，裂缝发育程度、变形程度和强度不同，造成钻井过程中煤岩破裂、坍塌的程度不同[40]，通过井径测井观察这种变化，区别煤体结构。煤体破坏程度越高，煤体结构越疏松，在钻井过程容易造成井壁垮塌[60]，发生扩径现象，因而井径测井值越大，煤体结构破坏程度越高[37，52]。因此，无论对中煤阶煤层，还是高煤阶煤层，井径测井皆为煤体结构识别的适用方法。
自然伽马测井是在井下测量岩层自然伽马射线的强度,来确定岩石中放射性元素的总含量。理论上，随着煤体结构复杂化，孔隙和裂隙越发育，单位体积岩石内放射性物质含量变化，自然放射性变化，自然伽马测井也就发生了改变[1,16]，通过自然伽马测井观察这种变化，区别煤体结构。沉积岩的放射性强度取决于泥质含量，矿物质含量的增加会导致伽马射线强度的增加，还有灰分在沉积过程中很容易吸附周围的次生放射性物质[61]。无论对中煤阶煤层还是高煤阶煤层，煤体结构复杂化表明构造活动强度增加，与之伴生的是煤层与围岩流体和流体携带的溶解物质及沉淀物质之间的交换更强烈。煤岩本身是放射性含量较低的沉积岩，外来流体和流体携带溶解物及沉淀物的参入，必然导致煤岩自然伽马的增加。另外，以自然伽马测井曲线作为参照，还可以避免夹矸对识别煤体结构的影响[16]。所以自然伽马测井在中煤阶煤层还是高煤阶煤层的煤体结构识别中都是有意义的。
同时，井径的增大，会导致其他测井曲线发生相应变化，如扩径会使密度测井和电阻率测井数值降低，补偿中子测井数值增大[41]；自然伽马测井曲线与煤中矿物质含量正相关，而矿物质含量对电阻率、声波时差和密度测井曲线都有影响[12,40]。在多条测井曲线关键参数联合建立数学模型识别煤体结构时，可以通过井径测井曲线和自然伽马测井曲线来降低扩径和矿物质造成的影响。
然而，中煤阶煤岩与高煤阶煤岩的岩石力学性质存在差异，国外研究表明，中煤阶煤岩的力学强度(抗压强度)低于高煤阶煤岩[62]，国内煤岩力学强度也有类似的规律，大量试验研究表明，煤的强度系数随煤阶升高呈整体增大的规律性变化[11]。因力学强度不同，中煤阶煤岩和高煤阶煤岩在承受外力发生煤体结构变化时，变形的特点也不同。
电阻率测井是把电极系放入井中，测量电位的变化,以反映地层电阻率的变化情况的测井方法[11]。理论上，随煤体结构复杂化，煤孔隙率增加，煤层中水分、杂质等增加，煤体中自由基浓度及小分子含量增加，大量的自由基和小分子与煤层中的水分子共同作用[16]，煤中的导电网络变发达，导电离子在电场作用下更好地自由地迁移，导电性能变好，电阻率变化，通过电阻率测井观察这种变化，区别煤体结构[1,58]。中煤阶煤岩强度相对较低，在外力作用下，更易发生塑性变形，导致孔隙结构发生变化，含水性增加，使得电阻率也发生较大变化并呈现电阻率降低趋势；相反，高煤阶煤岩强度相对较高，在外力作用下，更易发生弹性变形而产生微裂缝，孔隙结构和含水性变化相对弱，电阻率变化也相对弱。因此，电阻率测井适用于中煤阶煤层煤体结构识别，而对高煤阶煤层的适用性就比较差。
声波时差测井是利用不同种类或成因的岩石在矿物成分、组织结构、弹性力学性质方面的差异，导致其声波传播速度、衰减规律和频率特征的不同，记录井下地层剖面的岩石声学性质的测井方法。理论上，由于煤体结构复杂化，结构更加疏松，声波的传播速度降低，与波速成反比的声波时差变化[19-20],通过声波时差测井观察这种变化，区别煤体结构。沉积岩石的声波时差受岩石密度、含水量等因素所控制，且随着岩石密度、围压和含水量的增大而减小[63]，因中煤阶煤岩和高煤阶煤岩受力后变形特点的不同，导致声波时差对不同煤阶煤体结构差异的敏感性存在差异。
密度测井是通过测量由伽马源放出并经过岩层散射吸收而被探测器接收到的伽马射线强度，用来研究岩层的密度等性质。密度测井曲线的相应特征与不同煤体结构储层孔隙和裂隙的发育有着直接关系，孔裂隙系统发达的煤储层被地层水充填，会导致煤储层的密度降低[64]。理论上，由于煤体结构复杂化使得煤体具有不同的松散度，随着构造破坏程度的增高，煤岩结构越疏松，孔隙和裂隙越发育，孔隙度增大，构造裂隙不断增多，从而使煤岩的密度变化[1,7]，通过密度测井观察这种变化，区别煤体结构。中煤阶煤岩随煤体结构复杂化，主要发生孔隙结构变化，对密度的影响不大，而高煤阶煤岩随煤体结构复杂化，微观裂缝发育程度增加，使煤岩从总体上松散化，导致煤岩密度降低，因此，密度测井对中煤阶煤层煤体结构识别适用性较差，而对高煤阶煤层煤体结构识别适用性较好。
补偿中子测井是以中子与地层的相互作用为基础的测井方法，通过探测地层中热中子的分布反映地层的含氢指数，含氢指数相对的变化就能反映出煤层孔隙中水的多少，因此可以确定煤层相对孔隙度的大小[11]，由于测井仪器测量的是地层的含氢量，而煤岩本身含有很高的氢元素，组成煤的碳氢化合物的含氢指数和水分子几乎相同，裂隙越发育，则容易被水填充[52]，构造煤和原生煤在含氢指数上几乎无差别[35]，所以一般不适于识别煤体结构。
5 结 论
1)将煤层气区块按煤岩Ro,max的平均值分为中煤阶区块和高煤阶区块2类，基于前人在不同区块煤体结构识别成果的对比分析，提出了针对不同煤阶煤层煤体结构识别的适用的测井方法组合，在中煤阶煤层煤体结构识别时，建议从井径测井和电阻率测井选择主要识别方法，从声波时差测井和自然伽马测井选择次要识别方法；在高煤阶煤层煤体结构识别时，建议从井径测井、自然伽马测井和密度测井选择主要识别方法，声波时差测井的使用有待进一步研究。
2)井径测井直接反映煤体的破坏程度，因此，无论对中煤阶煤层，还是高煤阶煤层，井径测井皆为煤体结构识别的适用方法。煤岩本身是低伽马物质，外来流体和流体携带溶解物及沉淀物的参入，必然导致煤岩自然伽马的增加，因此，自然伽马测井适用于不同煤阶煤层的煤体结构识别。
3)不同测井方法对不同煤阶煤层煤体结构识别的适用性差异，主要是由于不同煤阶煤岩的力学强度差异引起的不同变形特征决定的。
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