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?lái)，可以讓我國(guó)目前碳的排放量大幅降低，有益于我國(guó)大氣環(huán)境的改善。此外，在地?zé)犴?xiàng)目工程進(jìn)行建設(shè)和施工時(shí)，可以將現(xiàn)有廢棄的礦井有效的利用起來(lái)，從而大大減少了工程施工的成本費(fèi)用。可是，因?yàn)橛吞锼哂械乃牡刭|(zhì)特征，會(huì)嚴(yán)重影響地?zé)峤ㄔO(shè)工程的實(shí)際施工，因此，在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)及建設(shè)施工時(shí)，會(huì)對(duì)油田地區(qū)的地質(zhì)水文情況進(jìn)行勘探，以確保地?zé)峤ㄔO(shè)工程可以順利進(jìn)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(duì)地質(zhì)水文進(jìn)行勘探是為了進(jìn)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(guò)程中，探究的一個(gè)重要內(nèi)容就是查看附近溫泉的具體分布情況。通常在對(duì)地質(zhì)水文進(jìn)行勘探的過(guò)程中，首先，要對(duì)油田區(qū)域內(nèi)地質(zhì)狀況開(kāi)展調(diào)查，同時(shí)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(duì)水文的取樣及測(cè)試，在這個(gè)過(guò)程中，要保證測(cè)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(jí)對(duì)稱電測(cè)法對(duì)熱源的深度進(jìn)行確定。此外，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要進(jìn)行地下水的分布情況研究。地下水因?yàn)樵獾降叵聰鄬蛹昂从绊?，可通過(guò)超聲波技術(shù)對(duì)地下水分布和流動(dòng)情況進(jìn)行探測(cè)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(shí)際廢棄井的利用奠定基礎(chǔ)。在進(jìn)行地質(zhì)水文勘探時(shí)要特別注意的一點(diǎn)是要排除掉太陽(yáng)的熱量對(duì)水溫造成的影響[1]。因此，水體的采樣與測(cè)量工作要在夜晚2～3點(diǎn)之間進(jìn)行，同時(shí)，還要對(duì)地下水補(bǔ)充水源進(jìn)行勘探。

2 地質(zhì)水文勘探的測(cè)試與分析

2.1 電測(cè)的類型與參數(shù)

地質(zhì)水文勘探普遍使用的方法為測(cè)試電阻率法，通常使用的測(cè)量?jī)x器是重慶研究所研究制造的WDJD-1直流數(shù)字測(cè)試儀。測(cè)試儀檢測(cè)結(jié)果主要是通過(guò)電測(cè)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(cè)的結(jié)果與水質(zhì)的分析，測(cè)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(cè)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(shí)驗(yàn)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(duì)某油田地層的電阻率和地下水的礦化度進(jìn)行分析研究，在測(cè)試區(qū)設(shè)置5個(gè)采樣測(cè)試點(diǎn)，通過(guò)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表2所示。

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

表2 礦化度與電阻率統(tǒng)計(jì)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(guò)公式（2）分析為：

本地區(qū)地下水的礦化度M值預(yù)測(cè)為14.3～60.8。根據(jù)參數(shù)分析，測(cè)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(guò)取水段探測(cè)驗(yàn)證，礦化度均在0.6～0.8g/L之間，符合國(guó)家飲用誰(shuí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 油田區(qū)域地?zé)嵯嚓P(guān)工程的設(shè)計(jì)

3.1 熱源運(yùn)行的情況探究

在對(duì)油田區(qū)域地?zé)徇M(jìn)行工程施工設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對(duì)熱源運(yùn)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?yàn)榇蟛糠钟吞锒即嬖趶U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(cè)。在這個(gè)過(guò)程中，需要對(duì)廢棄井進(jìn)行加深和加寬，以便增加井的深度和直徑，然后再對(duì)熱井內(nèi)的水溫、油含量以及在單位時(shí)間內(nèi)的出水量等信息參數(shù)開(kāi)展測(cè)試，在可以滿足使用熱源條件之后，才能進(jìn)行實(shí)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(jì)時(shí)，對(duì)某個(gè)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(dòng)液面處抽水，采樣抽水時(shí)間要求在每天8:00～10:00及20:00～22:00兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)完成，工作人員要在抽水的過(guò)程當(dāng)中對(duì)水溫進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)采樣抽水的時(shí)段要完成6次水溫測(cè)試。本次探測(cè)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(cè)試結(jié)果與第一天情況類似[4]。另外，本次還對(duì)270～120m動(dòng)液面水層開(kāi)展了采樣測(cè)試，結(jié)果水溫均超過(guò)動(dòng)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(xiàng)水體數(shù)據(jù)，結(jié)果可以證實(shí)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(jìn)行油田地?zé)岬墓こ探ㄔO(shè)設(shè)計(jì)。

3.2 探測(cè)研究熱源的水質(zhì)

在進(jìn)行地?zé)峁こ淘O(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)區(qū)域內(nèi)地下的水質(zhì)測(cè)試分析，以避免各類機(jī)械設(shè)備因?yàn)樗|(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(shuō)明，根據(jù)進(jìn)行的水質(zhì)測(cè)試表明，處于200～310m動(dòng)液面時(shí)的水質(zhì)要好于270～120m動(dòng)液面水質(zhì)。探測(cè)表明在270～120m的動(dòng)液面水層抽取第41抽時(shí)出砂就開(kāi)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(dòng)液面水質(zhì)比較差。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，該礦井在抽水進(jìn)行到第40抽前的水質(zhì)符合設(shè)備運(yùn)行的需求，而且由于動(dòng)液面具有較高的水溫，其可利用的價(jià)值比較高。因此，在設(shè)計(jì)地?zé)峤ㄔO(shè)工程時(shí)，需要設(shè)置合理的監(jiān)測(cè)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(yùn)行條件或是可能造成設(shè)備損壞時(shí)，要對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行停工，以防止設(shè)備受損，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效的保護(hù)。

3.3 熱井的參數(shù)設(shè)計(jì)

在對(duì)熱井進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)的過(guò)程中，要確保對(duì)熱井進(jìn)行合理的布局。熱井基本構(gòu)成分為水泵、泵室、動(dòng)液面等監(jiān)測(cè)類設(shè)備。除此之外，在建設(shè)油田的地?zé)峁こ虝r(shí)，可以有效利用廢井進(jìn)行開(kāi)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(jìn)行鉆探，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的加深，將礦井變節(jié)處通常設(shè)置為泵室，在對(duì)熱井的上部進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)熱水需求量加以設(shè)計(jì)，在這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)熱井為例，熱井動(dòng)液面在270～120m時(shí)具有更高的溫度，但要將抽水量保證在控制范圍以內(nèi)，動(dòng)液面在200～310m時(shí)的水質(zhì)比較好，由此，最終的設(shè)計(jì)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?shí)際長(zhǎng)度為2m。同時(shí)，在設(shè)計(jì)該部分時(shí)，要進(jìn)行抽水管道的確定，結(jié)合流量及水泵的功率等項(xiàng)因素，最后選擇4號(hào)管道，與此同時(shí)，還要對(duì)地上管道進(jìn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)確定，要求結(jié)合實(shí)際進(jìn)行合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)建設(shè)。

3.4 監(jiān)測(cè)自動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

監(jiān)控自動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)監(jiān)測(cè)功能，其中的一項(xiàng)重要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要分為兩部分，一是對(duì)熱井內(nèi)水面的高度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保水井液面可以將潛水泵沒(méi)過(guò)。二是對(duì)熱井水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可是因?yàn)樗|(zhì)和水體的深度相互關(guān)聯(lián)，需要把兩項(xiàng)監(jiān)測(cè)功能結(jié)合進(jìn)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?jiǎng)?chuàng)建控制自動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井內(nèi)實(shí)際環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行加以控制，同時(shí)通過(guò)設(shè)置在系統(tǒng)中的測(cè)量壓力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱井回水的壓力和回灌的壓力進(jìn)行測(cè)量，以便對(duì)地?zé)峤ㄔO(shè)工程的運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)及控制。

4 結(jié)論

本論文通過(guò)對(duì)地?zé)峤ㄔO(shè)工程設(shè)計(jì)施工的分析和研究，詳細(xì)闡述在工程設(shè)計(jì)時(shí)，要先對(duì)地質(zhì)水文進(jìn)行勘探，在勘探時(shí)首先要對(duì)油田附近范圍進(jìn)行地質(zhì)情況調(diào)查研究，其次要對(duì)油田地下的熱源具體情況展開(kāi)查探，同時(shí)要對(duì)區(qū)域內(nèi)熱源運(yùn)行的情況加以分析。在進(jìn)行具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)容主要分為控制自動(dòng)系統(tǒng)和熱井的參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩部分，需要通過(guò)熱源地質(zhì)水文勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的工程設(shè)計(jì)。