馬健

（山東省第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 濰坊 261021）

在國家地下水監(jiān)測井建設(shè)過程中，回填濾料是成井工藝中的重要環(huán)節(jié)。這項工作是增大監(jiān)測井出水量，防止涌砂，延長使用壽命的重要措施?；靥顬V料的質(zhì)量主要取決于濾料粒徑的選擇。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，濾料粒徑與松散含水層特征粒徑d10、d50、d60是密切相關(guān)的[1-2]。通過顆粒分析試驗取得含水層特征粒徑的傳統(tǒng)方法具有取樣工程量大，取樣代表性差，耗時較長等缺點。水文測井是研究松散沉積層巖性特征的重要手段，其曲線能綜合反映沉積物的特征，因此通過對測井曲線的研究，可達到判別沉積物成分特征的目的[3]。國家地下水監(jiān)測工程所有鉆孔均進行了全孔水文測井，因此嘗試利用測井資料估算松散含水層的特征粒徑，結(jié)果證明該方法具有快速簡便、代表性和實用性強等優(yōu)點。

本次研究首先選取具代表性的監(jiān)測井進行全孔取芯并對含水層取樣進行顆粒分析試驗，求得含水層的特征粒徑值。然后利用水文測井資料提取出測井參數(shù)幅值（三側(cè)向電阻率、自然伽馬、自然電位）。最后以測井參數(shù)幅值與對應(yīng)的含水層特征粒徑值作為變量，進行相關(guān)性分析，獲得相關(guān)性較好的自變量和因變量，建立顯著性較高的回歸方程作為預(yù)測模型[4]。

1 數(shù)據(jù)準備工作

1.1 特征粒徑值的獲取

此次研究通過對6眼全孔取芯監(jiān)測井采取的16組含水層試樣進行顆粒分析試驗，成果以粒度分布曲線表示。該曲線是以小于某粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的百分比為縱坐標，顆粒粒徑為橫坐標繪制而成。d10、d50、d60分別為小于該粒徑的試樣質(zhì)量占試樣總質(zhì)量10%、50%和60%的粒徑。因此，只要在粒度分布曲線上確定縱坐標值為10、30和60所對應(yīng)點的坐標位置，便可得出d10、d50和d60三個有效粒徑值[5]。

1.2 測井參數(shù)幅值的提取

在對含水層區(qū)段測井參數(shù)幅值進行提取前，應(yīng)先進行深度校正、平滑濾波與數(shù)據(jù)標準化處理。

（1）深度校正。由于不同測井探管之間數(shù)據(jù)記錄點位置不同，不同測井參數(shù)曲線與實際地層位置存在一定的深度誤差。為了確保測井曲線與取芯資料反映相同的地層特征，在數(shù)據(jù)提取前應(yīng)進行深度校正，保證各測井參數(shù)對應(yīng)深度與取芯深度一致。

（2）平滑濾波。測井參數(shù)提取時，曲線起伏較大會給數(shù)據(jù)帶來一定的影響，通過平滑濾波將測量中的統(tǒng)計誤差消除，使參數(shù)提取更有代表性。

（3）數(shù)據(jù)標準化處理。由于不同測井參數(shù)之間單位不同，同一測井參數(shù)不同鉆孔的測量數(shù)據(jù)也相差太大，不便于直接比較。若直接提取測井原始數(shù)據(jù)進行計算，會突出絕對值大的參數(shù)，壓低絕對值小的參數(shù)。故為了同等對待各個參數(shù)，就要在數(shù)據(jù)提取前對各個參數(shù)進行數(shù)據(jù)標準化處理，使各參數(shù)取得一致的相對數(shù)據(jù)[6]。

2 相關(guān)性分析

以測井曲線的幅值參數(shù)（三側(cè)向電阻率、自然伽馬、自然電位）和特征粒徑的對數(shù)值（lgd10、lgd50、lgd60）作為分析變量，逐個作相關(guān)性分析，建立三組分析模型。分析結(jié)果如表1所示。

表1 測井曲線幅值參數(shù)與特征粒徑的相關(guān)性分析表

分析表1列出的結(jié)果可以得到以下幾點認識：

（1）三側(cè)向電阻率、自然伽馬曲線幅值參數(shù)與特征粒徑（d10、d50、d60）的相關(guān)系數(shù)均大于0.5，屬于較顯著相關(guān)；自然電位曲線幅值參數(shù)與特征粒徑（d10、d50、d60）的相關(guān)系數(shù)均小于0.5，屬于低相關(guān)。

（2）測井曲線原始數(shù)據(jù)經(jīng)標準化后，可以建立以三側(cè)向電阻率、自然伽馬幅值參數(shù)和特征粒徑作為回歸變量的回歸模型進行回歸分析，求得理想的回歸方程。

3 回歸分析

3.1 回歸方程的建立

通過相關(guān)性分析表明，三側(cè)向電阻率和自然伽馬幅值參數(shù)與特征粒徑相關(guān)性較顯著，因此建立以下二元線性回歸方程進行回歸分析。

在上述回歸方程中，ER為三側(cè)向視電阻率幅值，EGR為自然伽馬視電阻率幅值，dx為特征粒徑值，ax、bx和cx為回歸系數(shù)。

表2 二元線性回歸方程及檢驗參數(shù)表

根據(jù)確定的回歸方程，對數(shù)據(jù)體進行最小二乘法進行二元線性回歸方程中回歸系數(shù)的計算，得到的回歸方程及其檢驗參數(shù)如表2所示。

從表2可以看出，3個回歸方程的顯著性概率均小于0.05，表明回歸方程有意義。方差的主要來源是剩余方差，殘差相對比較小，說明每個回歸方程的回歸效果都顯著。

3.2 回歸預(yù)測結(jié)果評價

為了驗證建立的二元回歸方程對松散層第四系含水層特征粒徑的預(yù)測效果，在研究區(qū)隨機選取了5眼監(jiān)測井分層取樣進行顆分試驗，獲得了特征粒徑實測值，同時提取出對應(yīng)的測井參數(shù)幅值代入回歸方程，求得相應(yīng)的特征粒徑預(yù)測值。以顆分試驗取得的實測值為真值，與特征粒徑預(yù)測值進行對比分析，分析結(jié)果如表3所示。

由特征粒徑實測值與預(yù)測值對比分析結(jié)果可以得到以下幾點認識：

（1）預(yù)測模型對特征粒徑d10預(yù)測的最大相對誤差是11.48%，最小相對誤差是2.87%，平均相對誤差是6.72%；

（2）預(yù)測模型對特征粒徑d50預(yù)測的最大相對誤差是14.28%，最小相對誤差是6.55%，平均相對誤差是9.88%；

（3）預(yù)測模型對特征粒徑d60預(yù)測的最大相對誤差是16.83%，最小相對誤差是4.98%，平均相對誤差是9.77%；

上述對比分析結(jié)果表明，二元回歸模型對特征粒徑的平均預(yù)測精度在90%以上，達到了預(yù)期效果。因此選取測井曲線幅值參數(shù)與特征粒徑的二元回歸預(yù)測模型是可行的。

4 結(jié)語

（1）水文測井參數(shù)中的三側(cè)向電阻率和自然伽馬測井參數(shù)較自然電位測井參數(shù)與特征粒徑的相關(guān)性顯著；

（2）以三側(cè)向電阻率和自然伽馬測井幅值參數(shù)與對應(yīng)的含水層特征粒徑值作為變量，進行相關(guān)性分析，獲得相關(guān)性較好的自變量和因變量，建立顯著性較高的回歸方程作為預(yù)測模型，該模型回歸殘差小，顯著性高，適用性強；

（3）回歸方程對特征粒徑的預(yù)測值與實際值的對比分析表明，預(yù)測值與實際值的符合度在90%以上，因此，可以利用測井曲線幅值參數(shù)來預(yù)測松散含水層的特征粒徑。

[1]雷喜明.國家地下水監(jiān)測工程新建監(jiān)測站點質(zhì)量控制要點淺析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2017，（6）：115-116.

[2]盧予北，李藝，陳瑩，等.國家地下水監(jiān)測井建設(shè)關(guān)鍵問題研究[J].探礦工程，2016，43（6）：1-6.

[3]P.A.魏奇門.華東石油學院，譯.測井解釋基礎(chǔ)[M].北京：石油化學工業(yè)出版社，1978.

[4]丁國輝，成春奇，余易豪，等.松散含水層特征粒徑與電性測井參數(shù)的相關(guān)性研究[J].煤炭技術(shù)，2009，28（10）：114-116.

[5]方明，張廷雷.土的顆粒分析試驗數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計[J].工程技術(shù)研究，2017，（11）：25-27.

[6]徐延勇，鄒冠貴，曹文彥，等. 測井曲線標準化方法對比研究及應(yīng)用[J]. 中國煤炭地質(zhì)，2013，（01）：53-57.