牛艷東，白婷婷

（內(nèi)蒙古自治區(qū)第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院，呼和浩特 010010）

地球物理測(cè)井在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用綜述

牛艷東，白婷婷

（內(nèi)蒙古自治區(qū)第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查院，呼和浩特 010010）

隨著水資源匱乏情況的不斷加劇，各國(guó)都非常重視水文地質(zhì)的勘查工作，以更好地開(kāi)發(fā)、保護(hù)和評(píng)價(jià)地下水資源。在水文地質(zhì)勘查中應(yīng)用地球物理測(cè)井技術(shù)，能夠取得更多的水文鉆孔位場(chǎng)信息和物性信息。當(dāng)前的地球物理測(cè)井技術(shù)包含了很多分支技術(shù)，本文對(duì)地球物理測(cè)井在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

地球物理測(cè)井；水文地質(zhì)勘查；應(yīng)用綜述

地球物理測(cè)井是一種主要的水文地質(zhì)物探方法，其主要配合地質(zhì)鉆探，精確的探測(cè)鉆孔內(nèi)的水文地質(zhì)情況，其具有高于其他底面物探方法的精度，能夠?qū)︺@孔中的出水裂隙段位置和巖層分界面的位置進(jìn)行精度的確定。本文對(duì)水文地質(zhì)勘查中應(yīng)用地球物理測(cè)井的情況進(jìn)行了綜述。

1　當(dāng)前我國(guó)常用的水文地質(zhì)測(cè)井方法

當(dāng)前我國(guó)常用的水文地質(zhì)測(cè)井方法主要有井溫測(cè)井、聲波測(cè)井、速度流量測(cè)井、放射性測(cè)井、電法測(cè)井、井徑測(cè)井、水位計(jì)測(cè)井等。其中放射性測(cè)井包括放射性同位素測(cè)井、中子測(cè)井、伽馬—伽馬測(cè)井、自然伽馬測(cè)井，電法測(cè)井包括自然電位測(cè)井、井液電阻率測(cè)井、視電阻率法。這些測(cè)井法都可以對(duì)巖石、對(duì)工程力學(xué)性質(zhì)和含水層、對(duì)水文地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，從而解決井斜、井徑等水井工程的特殊問(wèn)題。

2　地球物理測(cè)井在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用原理

在水文地質(zhì)勘查中，地球物理測(cè)井是一種行之有效的測(cè)量手段，在分析地層構(gòu)造、探測(cè)巖溶、評(píng)價(jià)地下水質(zhì)量、分析地下水分布及尋找含水層等工作中發(fā)揮重要作用。

2.1地球物理測(cè)井的應(yīng)用原理

2.1.1劃分隔水層和含水層

在水文地質(zhì)勘探中，必須首先正確劃分含水層，確定含水層的厚度和層位，并對(duì)其關(guān)系進(jìn)行研究。對(duì)含水層和隔水層進(jìn)行劃分的方法主要有聲波測(cè)井、中子測(cè)井、伽馬—伽馬測(cè)井、井液電阻率測(cè)井、視電阻率測(cè)井，這些方法還能確定含水層的位置和厚度。與一般圍巖相比，含水層的電阻率較小、空隙較大、密度較小，更容易區(qū)分。

2.1.2測(cè)量地下水礦化度

地層電阻率值與地層水的礦化度呈反比，因此有人提出可以通過(guò)石油測(cè)井的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算地層水的礦化度。以自然電位測(cè)井曲線的異常值來(lái)對(duì)地層水的電阻率進(jìn)行求取，再根據(jù)二者的反比關(guān)系確定地層水的礦化度。這樣，就可以在水文地質(zhì)中應(yīng)用石油測(cè)井技術(shù)。

2.1.3對(duì)裂隙以及泥質(zhì)含量進(jìn)行判斷

在測(cè)井中，裂隙通常會(huì)表現(xiàn)出特殊的響應(yīng)，例如密度偏低、電阻率較小和聲波時(shí)差較大等。如果有裂隙存在，則通過(guò)自然伽馬測(cè)井值就可以對(duì)其泥質(zhì)含量進(jìn)行判斷，這是由于自然伽馬測(cè)井值越大，說(shuō)明裂隙中填充了越多的泥質(zhì)。

2.1.4勘查巖溶水

裂隙的層位能夠直接通過(guò)聲波曲線來(lái)反映。如果自然伽馬曲線的幅值出現(xiàn)略低的情況，說(shuō)明溶洞中含水，從而可以對(duì)其富水性進(jìn)行判斷。可以使用井徑曲線，對(duì)巖溶裂隙的發(fā)育程度進(jìn)行判斷，這是由于在裂隙和巖溶的發(fā)育處，井徑會(huì)擴(kuò)大。

2.1.5劃分鉆孔地層的巖性

不同的巖石在孔隙度、波阻抗、電阻率和密度等參數(shù)方面都有一定的差異。因此可以以這些物性差異為根據(jù)，結(jié)合中子孔隙度、密度測(cè)井、聲波測(cè)井、電阻率測(cè)井等資料劃分鉆孔的巖性剖面。

2.1.6其他測(cè)井資料的應(yīng)用

（1）水位計(jì)測(cè)井。水位計(jì)測(cè)井的基本原理是充分利用靜水壓力，對(duì)水位的高程進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)前我國(guó)大部分水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用的都是碼盤，也就是軸角編碼器的浮子式水位傳感器。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于維修便利、使用方便、價(jià)格低廉、受氣候環(huán)境和水質(zhì)的影響較小，且無(wú)掉電記憶和溫漂時(shí)漂。

（2）井溫測(cè)井。井溫測(cè)井資料能夠?qū)崟r(shí)反映地溫梯度的變化，總結(jié)鉆孔中井液與地下水的綜合影響。

巖石的導(dǎo)熱性小于水的導(dǎo)熱性，因此地溫梯度受到地下水溫度的影響而變小，井溫曲線會(huì)出現(xiàn)變陡的情況。所以可以通過(guò)分析井溫曲線的變化來(lái)了解隔水層和含水層的位置，并總結(jié)多孔井溫資料的平面變化規(guī)律，判斷地下水的徑流方向。不同含水層往往具有不同的水溫，上下圍巖的巖溫和含水層的水溫也有著一定的差異，其溫差普遍為1℃~℃，最高的能超過(guò)10℃。

（3）流量測(cè)井。在多層混合井流理論中多使用流量測(cè)井，要對(duì)橫向井徑和垂向流速進(jìn)行換算，將其換成流量，從而得出每個(gè)含水層的吸水量和吹水量，確定含水層的厚度和位置。

2.2資料解釋

當(dāng)前對(duì)水文地質(zhì)測(cè)井的資料解釋多為定性解釋，只有較少的定量解釋，專業(yè)軟件的數(shù)量較少。盡管一些水溫工程問(wèn)題可以用石油測(cè)井的解釋方法解決，但是導(dǎo)水系數(shù)、地層富水性和單位涌水量等參數(shù)仍難以解決。在測(cè)井中涉及到很多物性參數(shù)，因此在測(cè)井解釋中多使用非線性反演的方法，效果較好。當(dāng)前的測(cè)井，已普遍使用了模糊識(shí)別、分形、模擬退火、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。有學(xué)者提出了很多參數(shù)的解釋模型，例如粒度中值解釋模型、單位涌水量解釋模型、泥質(zhì)含量解釋模、孔隙度解釋模、滲透系數(shù)解釋模型、導(dǎo)水系數(shù)解釋模型、礦化度解釋模型等，在使用時(shí)要結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模怪袭?dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況。

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.10.079

P631

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1673-0194(2015)10-0095-01

2015-03-17