油田水文地質(zhì)勘探和地?zé)峁こ淘O(shè)計

張志剛

（大慶油田水務(wù)公司海拉爾分公司，黑龍江大慶163000）

通常情況下，油田地區(qū)的地?zé)豳Y源含量非常豐富，如果可以將這些寶貴的地?zé)崮茉春侠碛行У睦闷饋恚梢宰屛覈壳疤嫉呐欧帕看蠓档?，有益于我國大氣環(huán)境的改善。此外，在地?zé)犴椖抗こ踢M行建設(shè)和施工時，可以將現(xiàn)有廢棄的礦井有效的利用起來，從而大大減少了工程施工的成本費用?？墒?，因為油田所具有的水文地質(zhì)特征，會嚴(yán)重影響地?zé)峤ㄔO(shè)工程的實際施工，因此，在進行工程設(shè)計及建設(shè)施工時，會對油田地區(qū)的地質(zhì)水文情況進行勘探，以確保地?zé)峤ㄔO(shè)工程可以順利進行。

1 油田地質(zhì)水文勘探

在油田地?zé)峤ㄔO(shè)工程當(dāng)中，對地質(zhì)水文進行勘探是為了進一步確定油田區(qū)域范圍是不是富含熱源，一般情況下，根據(jù)地表具體的資源體現(xiàn)，可以辨別地下是否存有熱源，其中最具代表性的是溫泉，因此，在地質(zhì)水文勘探過程中，探究的一個重要內(nèi)容就是查看附近溫泉的具體分布情況。通常在對地質(zhì)水文進行勘探的過程中，首先，要對油田區(qū)域內(nèi)地質(zhì)狀況開展調(diào)查，同時根據(jù)勘探結(jié)果繪制出勘探情況地圖，并根據(jù)油田地區(qū)范圍確定制圖比例尺，一般常用的比例尺是（1∶1000）～（1∶10000）。其次，在勘探中需要完成對水文的取樣及測試，在這個過程中，要保證測試儀器符合精準(zhǔn)度的標(biāo)準(zhǔn)要求，標(biāo)準(zhǔn)誤差規(guī)定在0.1℃以下。最后，在勘探中普遍采取物探勘探方法，可以采取四級對稱電測法對熱源的深度進行確定。此外，在這個過程當(dāng)中，需要進行地下水的分布情況研究。地下水因為遭到地下斷層及涵洞影響，可通過超聲波技術(shù)對地下水分布和流動情況進行探測判斷，將油田區(qū)域內(nèi)所有廢棄的礦井同地下水具體的分布有效關(guān)聯(lián)，給后續(xù)實際廢棄井的利用奠定基礎(chǔ)。在進行地質(zhì)水文勘探時要特別注意的一點是要排除掉太陽的熱量對水溫造成的影響[1]。因此，水體的采樣與測量工作要在夜晚2～3點之間進行，同時，還要對地下水補充水源進行勘探。

2 地質(zhì)水文勘探的測試與分析

2.1 電測的類型與參數(shù)

地質(zhì)水文勘探普遍使用的方法為測試電阻率法，通常使用的測量儀器是重慶研究所研究制造的WDJD-1直流數(shù)字測試儀。測試儀檢測結(jié)果主要是通過電測曲線反映出電阻率的變化，曲線能夠反映出的類型很多，在忽略不均勻淺部地質(zhì)和地形影響[2]，其曲線的類型可分成三類：KH型、KHK型、K型等，依據(jù)電測的結(jié)果與水質(zhì)的分析，測量區(qū)500m內(nèi)能夠分成5層結(jié)構(gòu)，其特性如表1所示。

表1 電測區(qū)電阻參數(shù)

2.2 地層的電阻率和地下水的礦化度分析

依據(jù)大量的理論依據(jù)以及實驗數(shù)據(jù)分析研究，地層的電阻率和地下水的礦化度具有冪函數(shù)的關(guān)系，其關(guān)系式如下：

式中：M——地下水的礦化度，g/L；

ρ——地層的電阻率，Ω·m；

a、b——常數(shù)。

根據(jù)公式對某油田地層的電阻率和地下水的礦化度進行分析研究，在測試區(qū)設(shè)置5個采樣測試點，通過測試結(jié)果統(tǒng)計如表2所示。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)以及公式（1）進行相應(yīng)分析如下：

表2 礦化度與電阻率統(tǒng)計表

常數(shù)a是29.55，常數(shù)b是-1.024，本區(qū)地層的電阻率和地下水的礦化度通過公式（2）分析為：

本地區(qū)地下水的礦化度M值預(yù)測為14.3～60.8。根據(jù)參數(shù)分析，測試區(qū)的西部地下水主要為淡水[3]。淡水的分布距頂板80m，距底板210m，地層的電阻率為25～35Ω·m，地下水的礦化度是1g/L。其取水段為80～200m，通過取水段探測驗證，礦化度均在0.6～0.8g/L之間，符合國家飲用誰標(biāo)準(zhǔn)。

3 油田區(qū)域地?zé)嵯嚓P(guān)工程的設(shè)計

3.1 熱源運行的情況探究

在對油田區(qū)域地?zé)徇M行工程施工設(shè)計時，首先要對熱源運行的具體情況加以確定，基本分為熱源的總量及熱水穩(wěn)定性兩部分。因為大部分油田都存在廢棄的礦井，利用這些廢棄的礦井做熱源的相關(guān)數(shù)據(jù)探測。在這個過程中，需要對廢棄井進行加深和加寬，以便增加井的深度和直徑，然后再對熱井內(nèi)的水溫、油含量以及在單位時間內(nèi)的出水量等信息參數(shù)開展測試，在可以滿足使用熱源條件之后，才能進行實質(zhì)性大規(guī)模的建設(shè)工程。比如，某油田在地?zé)峤ㄔO(shè)工程設(shè)計時，對某個油田廢棄井鉆探處理之后，需要3d連續(xù)不斷地在礦井200～310m動液面處抽水，采樣抽水時間要求在每天8:00～10:00及20:00～22:00兩個時間段內(nèi)完成，工作人員要在抽水的過程當(dāng)中對水溫進行測量，每個采樣抽水的時段要完成6次水溫測試。本次探測第一天的6次采樣水溫分別是20℃、26℃、35℃、42℃、51℃和59℃，當(dāng)日抽水總量達(dá)到170m3，第二天和第三天采樣水溫測試結(jié)果與第一天情況類似[4]。另外，本次還對270～120m動液面水層開展了采樣測試，結(jié)果水溫均超過動液面200～310m水層溫度，只是水體雜質(zhì)含量較高。根據(jù)分析研究各項水體數(shù)據(jù)，結(jié)果可以證實該熱源溫度符合工業(yè)生產(chǎn)要求，其出水量可以滿足生產(chǎn)，故此，在該區(qū)域可以進行油田地?zé)岬墓こ探ㄔO(shè)設(shè)計。

3.2 探測研究熱源的水質(zhì)

在進行地?zé)峁こ淘O(shè)計時，要對區(qū)域內(nèi)地下的水質(zhì)測試分析，以避免各類機械設(shè)備因為水質(zhì)較差而加速損耗。熱井往往由于深度不同，水質(zhì)的差別也較大。此處仍以上文中的某油田舉例說明，根據(jù)進行的水質(zhì)測試表明，處于200～310m動液面時的水質(zhì)要好于270～120m動液面水質(zhì)。探測表明在270～120m的動液面水層抽取第41抽時出砂就開始嚴(yán)重，所出砂石的質(zhì)地表現(xiàn)為粉質(zhì)性細(xì)質(zhì)狀砂巖，而且所出砂礫的直徑較為均勻[5]。并在后續(xù)不斷的抽水當(dāng)中此現(xiàn)象一直存在，能夠判斷此動液面水質(zhì)比較差。同時發(fā)現(xiàn)，該礦井在抽水進行到第40抽前的水質(zhì)符合設(shè)備運行的需求，而且由于動液面具有較高的水溫，其可利用的價值比較高。因此，在設(shè)計地?zé)峤ㄔO(shè)工程時，需要設(shè)置合理的監(jiān)測水質(zhì)系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)不符合設(shè)備工作運行條件或是可能造成設(shè)備損壞時，要對運行設(shè)備進行停工，以防止設(shè)備受損，對設(shè)備進行有效的保護。

3.3 熱井的參數(shù)設(shè)計

在對熱井進行設(shè)計建設(shè)的過程中，要確保對熱井進行合理的布局。熱井基本構(gòu)成分為水泵、泵室、動液面等監(jiān)測類設(shè)備。除此之外，在建設(shè)油田的地?zé)峁こ虝r，可以有效利用廢井進行開發(fā)再建設(shè)，油井鉆探深度一般比熱源到地面的深度低，為達(dá)到減少成本的建設(shè)目標(biāo)，可以在原有基礎(chǔ)之上選擇小直徑設(shè)備進行鉆探，實現(xiàn)對礦井的加深，將礦井變節(jié)處通常設(shè)置為泵室，在對熱井的上部進行相關(guān)參數(shù)設(shè)計時，要根據(jù)熱水需求量加以設(shè)計，在這個設(shè)計過程中要充分考慮到水泵的功率等相關(guān)參數(shù)[6]。以本文例舉的某油田設(shè)計熱井為例，熱井動液面在270～120m時具有更高的溫度，但要將抽水量保證在控制范圍以內(nèi)，動液面在200～310m時的水質(zhì)比較好，由此，最終的設(shè)計是將泵室確定在距地面302m的深度位置，水泵和地面的距離深度是232m，其地?zé)岬臐撍脤嶋H長度為2m。同時，在設(shè)計該部分時，要進行抽水管道的確定，結(jié)合流量及水泵的功率等項因素，最后選擇4號管道，與此同時，還要對地上管道進行參數(shù)的設(shè)計確定，要求結(jié)合實際進行合理、科學(xué)的設(shè)計建設(shè)。

3.4 監(jiān)測自動系統(tǒng)的設(shè)計

監(jiān)控自動系統(tǒng)可實現(xiàn)多項監(jiān)測功能，其中的一項重要功能是實現(xiàn)對水泵運行系統(tǒng)的實時監(jiān)測。該系統(tǒng)監(jiān)測的內(nèi)容主要分為兩部分，一是對熱井內(nèi)水面的高度進行監(jiān)測，以確保水井液面可以將潛水泵沒過。二是對熱井水質(zhì)進行監(jiān)測，可是因為水質(zhì)和水體的深度相互關(guān)聯(lián)，需要把兩項監(jiān)測功能結(jié)合進行。此外，要想更好地完成地?zé)峤ㄔO(shè)工程施工，在工程中需要創(chuàng)建控制自動系統(tǒng)，實現(xiàn)對井內(nèi)實際環(huán)境自動監(jiān)測并對系統(tǒng)運行加以控制，同時通過設(shè)置在系統(tǒng)中的測量壓力設(shè)備，實現(xiàn)對熱井回水的壓力和回灌的壓力進行測量，以便對地?zé)峤ㄔO(shè)工程的運行狀況進行有效的監(jiān)測及控制。

4 結(jié)論

本論文通過對地?zé)峤ㄔO(shè)工程設(shè)計施工的分析和研究，詳細(xì)闡述在工程設(shè)計時，要先對地質(zhì)水文進行勘探，在勘探時首先要對油田附近范圍進行地質(zhì)情況調(diào)查研究，其次要對油田地下的熱源具體情況展開查探，同時要對區(qū)域內(nèi)熱源運行的情況加以分析。在進行具體工程設(shè)計時，內(nèi)容主要分為控制自動系統(tǒng)和熱井的參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)兩部分，需要通過熱源地質(zhì)水文勘測數(shù)據(jù)進行科學(xué)合理的工程設(shè)計。