牛艷東　白婷婷

[摘 要]隨著水資源匱乏情況的不斷加劇，各國都非常重視水文地質(zhì)的勘查工作，以更好地開發(fā)、保護和評價地下水資源。在水文地質(zhì)勘查中應(yīng)用地球物理測井技術(shù)，能夠取得更多的水文鉆孔位場信息和物性信息。當前的地球物理測井技術(shù)包含了很多分支技術(shù)，本文對地球物理測井在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用進行了綜述。

[關(guān)鍵詞]地球物理測井；水文地質(zhì)勘查；應(yīng)用綜述

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.10.079

[中圖分類號]P631 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2015）10-00-01

地球物理測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行精度的確定。本文對水文地質(zhì)勘查中應(yīng)用地球物理測井的情況進行了綜述。

1 當前我國常用的水文地質(zhì)測井方法

當前我國常用的水文地質(zhì)測井方法主要有井溫測井、聲波測井、速度流量測井、放射性測井、電法測井、井徑測井、水位計測井等。其中放射性測井包括放射性同位素測井、中子測井、伽馬—伽馬測井、自然伽馬測井，電法測井包括自然電位測井、井液電阻率測井、視電阻率法。這些測井法都可以對巖石、對工程力學性質(zhì)和含水層、對水文地質(zhì)參數(shù)進行測定，從而解決井斜、井徑等水井工程的特殊問題。

2 地球物理測井在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用原理

在水文地質(zhì)勘查中，地球物理測井是一種行之有效的測量手段，在分析地層構(gòu)造、探測巖溶、評價地下水質(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，并對其關(guān)系進行研究。對含水層和隔水層進行劃分的方法主要有聲波測井、中子測井、伽馬—伽馬測井、井液電阻率測井、視電阻率測井，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石油測井的數(shù)據(jù)來計算地層水的礦化度。以自然電位測井曲線的異常值來對地層水的電阻率進行求取，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)用石油測井技術(shù)。

2.1.3 對裂隙以及泥質(zhì)含量進行判斷

在測井中，裂隙通常會表現(xiàn)出特殊的響應(yīng)，例如密度偏低、電阻率較小和聲波時差較大等。如果有裂隙存在，則通過自然伽馬測井值就可以對其泥質(zhì)含量進行判斷，這是由于自然伽馬測井值越大，說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聲波曲線來反映。如果自然伽馬曲線的幅值出現(xiàn)略低的情況，說明溶洞中含水，從而可以對其富水性進行判斷?？梢允褂镁畯角€，對巖溶裂隙的發(fā)育程度進行判斷，這是由于在裂隙和巖溶的發(fā)育處，井徑會擴大。

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、密度測井、聲波測井、電阻率測井等資料劃分鉆孔的巖性剖面。

2.1.6 其他測井資料的應(yīng)用

（1）水位計測井。水位計測井的基本原理是充分利用靜水壓力，對水位的高程進行計算。當前我國大部分水位自動化監(jiān)測系統(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)點在于維修便利、使用方便、價格低廉、受氣候環(huán)境和水質(zhì)的影響較小，且無掉電記憶和溫漂時漂。

（2）井溫測井。井溫測井資料能夠?qū)崟r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，井溫曲線會出現(xiàn)變陡的情況。所以可以通過分析井溫曲線的變化來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10℃。

（3）流量測井。在多層混合井流理論中多使用流量測井，要對橫向井徑和垂向流速進行換算，將其換成流量，從而得出每個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

當前對水文地質(zhì)測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題可以用石油測井的解釋方法解決，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。在測井中涉及到很多物性參數(shù)，因此在測井解釋中多使用非線性反演的方法，效果較好。當前的測井，已普遍使用了模糊識別、分形、模擬退火、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。有學者提出了很多參數(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，在使用時要結(jié)合地質(zhì)條件進行適當?shù)男薷?，使之符合當?shù)氐牡刭|(zhì)情況。

主要參考文獻

[1]馬國哲.流量測井在平?jīng)鍪形鞅辈抗┧牡刭|(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2013（3）.

[2]趙發(fā)展，戚洪彬，王赟.地層水礦化度檢測的地球物理測井方法[J].地球物理學進展，2012（3）.

[3]杜國平，金宇東，袁昶.潤揚長江大橋水文地質(zhì)單井同位素示蹤試驗研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012（3）.