水文測井在水文地質(zhì)勘探中的作用思考

劉武

摘要：水文測井在水文地質(zhì)勘探中具有出色的作用，基于此，本文闡述了水文測井在水文地質(zhì)勘探中的作用，包括水文測井的參數(shù)設計和方法、含水層的劃分、確定溶洞溶隙帶；同時還以實際的案例，進一步介紹了水文測井勘探的步驟及解決損傷嚴重井壁的方法。通過論述以上內(nèi)容，來為是水文地質(zhì)勘探人員提供一些參考，提升水文地質(zhì)勘探的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：水文測井；水文地質(zhì)勘探；水位遙測接口

引言

水文測井是通過多種測井儀器，來檢測地下水等資源的一種物探方法。作為水文地質(zhì)勘探的重要的手段，具有很好的應用價值。隨著社會的發(fā)展進步，水文地質(zhì)勘探的作用越來重要，而水文地質(zhì)勘探的需求也越來越高，因此，需要進一步應用水文測井的技術(shù)應用，來不斷提高水文地質(zhì)勘探的水平。

1.水文測井的作用

水文測井是通過鉆孔的方式研究地下水特點的各種物探方法，在水文地質(zhì)勘探過程中，主要起到以下幾方面作用：（1）測定水層。水文測井能夠劃分含水層及地下隔水層，并進行描繪，確定水層的深度及厚度等信息；（2）測定孔隙度。可以確定含水層孔隙度及水量的滲透度，估計水層的涌水量；（3）測定地下水的礦化度。通過分析含水層及隔水層，能夠判斷地下水位的礦化度；確定地下水的流動方向及速度，可以使用電阻率法測井、自然電位測井、放射性測井等方法來測定水位的各段流速。

比如可以使用自然電位測井方法來檢測地表水位的礦化度，使用電阻法劃分地下水的含水層及隔水層；使用同位素法檢測地下水的流速和流向；通過擴散法測定電阻變化，來判斷涌水量。因此，水文測井對于尋找地下水和解決礦區(qū)水文地質(zhì)問題都有非常重要的作用。

2.水文測井在水文地質(zhì)勘探中的應用

2.1水文測井的參數(shù)設計和方法

水文測井之前，需要按照測井的目的，確定測井的參數(shù)，比如電位、電阻率、聲波的發(fā)射速度等。具體的參數(shù)選擇需根據(jù)勘探區(qū)域?qū)嶋H情況來進行，選擇的參數(shù)通過曲線反射即可，在確定測井的參數(shù)后，然后開始測量，比如利用自然電位方法測量水礦化度；使用電阻法測量隔水層和含水層等。一般來說，常見的水文測井方法主要有電阻法、充電法等，根據(jù)測量任務的不同，需進行合理的選擇，確保測井的準確性。

2.2含水層的劃分

主要是為了劃分富水層及含水層，在地質(zhì)構(gòu)造中，存在一些裂縫及熔巖發(fā)育地段，擁有非常豐富的水量。但由于地質(zhì)的特殊性，并不是所有此類的地質(zhì)結(jié)構(gòu)都富含水分，因此，為進一步掌握富水帶的實際情況，需要使用擴散犯法來觀察研究擴散曲線，來進行巖層的富水層和含水層劃分。

2.3確定溶洞溶隙帶

溶洞溶隙帶進行測試是為了進一步檢測井徑頂部的深度，通過對巖石的性質(zhì)進行研究，來確定巖層內(nèi)部是否具有儲水的能力。從測井的曲線來反映溶洞的電阻率情況，如果伽馬強度和巖石相接近，能夠判斷出伽馬曲線的峰值。由于溶洞的溶隙帶長期受到溶蝕作用，會導致該段巖石的機械強度降低。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的水文測井方法和設備也得到了發(fā)展，現(xiàn)如今，有很多水位計等設備紛紛出現(xiàn)，提升了水文測井質(zhì)量。比如有一種一種壓力式遙測水位計來進行測試，這種水位計可直接和遙測數(shù)傳儀、衛(wèi)星通訊數(shù)據(jù)終端、水位固態(tài)存貯器和計算機相接，完成無測井數(shù)據(jù)采集任務。配置MODEM后可實現(xiàn)無測井水位電話遠傳。還可以配以“記時數(shù)字記錄儀”或“水位遙測終端”作水位長期記錄或水位遙測之用。投入式液位計適用于水利水電監(jiān)測、化工、水文監(jiān)測與控制等行業(yè)的各種介質(zhì)液位測量需求。同時，具有精巧的結(jié)構(gòu)，使用壽命長，從水、油到粘度較大的糊狀都可以進行高精度測量，不受被測介質(zhì)起泡、沉積、電氣特性的影響。簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。具有4mA-20mA、0-5V等標準信號輸出方式可供選擇?？捎糜谥饕糜谒こ?、水文站作水位遠傳及顯示、水位遙測接口、水位長期記錄及固態(tài)存貯中。

3.應用案例

3.1工程概況

某礦區(qū)位于山脈背斜處，構(gòu)造方向為西北傾斜，從區(qū)域儲水條件來看，地下水位于西北傾斜方向，整個礦區(qū)位于凈流區(qū)。該礦區(qū)的施工層為奧陶系碳酸鹽層，上面覆蓋石炭系、二疊系巖石，在煤礦區(qū)域中發(fā)育著裂隙水位，受到煤礦開采的影響，煤礦區(qū)地下水受到污染，水的硬度超過了飲用水的要求。為進一步檢測出地下水的污染情況，按照相關(guān)的技術(shù)標準，進行水文測井，來檢測水文地質(zhì)，通過分層抽水試驗來建立水文觀測系統(tǒng)。

3.2地質(zhì)條件測試

該礦區(qū)的開采界面為奧陶系，在0～440m間，最深處可以達到900m。奧陶平均厚度為450m，按照底層組合，可以將奧陶系界面分成四層，第一層和第二層之間不含水，其余兩層含有水，隔水層為石膏帶和泥質(zhì)灰?guī)r石結(jié)構(gòu)，為避免煤系底層的裂縫系水位污染到地下水，需要封閉上部水位，地下層人一根長320mm的套管，下部注入水泥。在奧陶系上部的巖層有厚厚的和石膏層，同樣下人井管封閉，在馬家溝下人273mm井管，來提高過水效果。

3.3參數(shù)測試

水文測井的初期，采用了煤田井常規(guī)參數(shù)：電阻率、自然電位、井徑等。鉆孔的井孔比較大，通過實驗，自然電位在曲線上反映的并不明顯，在清理水孔時候，得到的效果并不明顯。通過曲線分析，能夠確定參數(shù)滿足需求。

3.4含水層的劃分

（1）含水層和富水層。巖溶發(fā)育段具有富含水的特性，但只有一部分有豐富的地下水，需要使用還擴散曲線來評估巖層含水量，比如工程的3號井巖溶發(fā)育，出水量只有9.2m3/h，而工程4號井為不巖溶發(fā)育，出水量達到60.3m3/h，由此可以看出，巖層的出水量和巖溶發(fā)育情況并不一定有關(guān)系。

（2）溶洞溶蝕裂縫定性。第一，溶洞。在測試曲線中，溶洞顯示出的電阻值較低，在0.1A的電位曲線中，電阻值更加接近沖洗電阻率，同致密巖石相近，小于4r，而散伽馬曲線的幅度會明顯提高，同源強有一定的關(guān)系；第二，溶蝕裂隙帶。在該礦區(qū)，鹽酸巖層中往往會存在比較大的巖溶通道，在這樣的地段中，巖層機械力較低，會在鉆進過程中受到破壞，這些裂隙往往會成為一個整體，形成多個大小不一的裂隙帶。如果溶洞的空間比價小，電阻值是巖石和水的平均值，這一帶的溶隙帶有視電阻值，在鉆進孔中小于200；第三，小溶隙帶。在致密溶隙帶酸鹽層中發(fā)育的幾組小溶隙帶，在鉆井中并沒有突出顯示，由于溶隙度小，反映在測試曲線上的曲線也不同。在曲線上，探測的主要是致密性酸鹽，絕對值較大，當溶隙出現(xiàn)在巖層的中部，電阻率會在高阻背景下，有所降低，形成高阻值的凹陷鋸齒狀。如果這種鋸齒狀出現(xiàn)在巖層面，高峰阻值就會產(chǎn)生上升或者下降的問題。自然伽馬強度同巖層界面一樣，低于4伽馬。一般來說，擴大值能夠達到100mm。

（3）致密巖石中存在著寬為幾毫米的小溶隙，在1：200的曲線上無法及時發(fā)現(xiàn)，但如果這樣的溶隙出現(xiàn)出水現(xiàn)象，會導致擴散曲線的變化，如果電阻曲線沒有發(fā)生明顯變化，通過查看井下電視，可以發(fā)現(xiàn)有幾厘米的出水口。

3.5碳酸鹽巖層中的溶隙帶厚度測定

通過視電阻等方法，測定頂?shù)酌娴慕缑婧穸?，各種曲線的分層特點通過實驗孔來確定，為進一步獲得劃分溶洞及溶隙帶的精度，然后利用多種測井曲線定厚度，通過相互比較來求分層誤差，使用1：200的曲線定誤差，大口徑325mm的誤差要大于小孔徑127mm；當采用1：50的曲線，能夠準確提高分層的精度。一般的測井方法是了解巖石的性質(zhì)，判斷巖石是否具有存儲水分的特點，當存儲空間擁有流動的地下水層的時候，需要借助專門的水文測井，通過分析，來精準的劃分出含水層。

結(jié)論

綜上所述，水文測井可以評定鉆探工程的質(zhì)量。在此基礎上，從測井的曲線來反映溶洞的電阻率情況，如果伽馬強度和巖石相接近，能夠判斷出伽馬曲線的峰值；同時，常見的水文測井方法主要有電阻法、充電法等，根據(jù)測量任務的不同，需進行合理的選擇，確保測井的準確性。因此，在水文地質(zhì)勘探中，應用水文測井，能夠提高勘測精度。