地球物理测井在水文地质勘探作业中的应用

发表时间:2020/1/16   来源:《基层建设》2019年第28期   作者:刘旭
[导读] 摘要:随着经济的不断发展,水文地质勘探工作也有了很大的提高,尤其是水文地质测绘、地球物理勘探、水文地质钻探试验以及地下水动态观测和试验分析的应用,在很大程度上促进了水文地质勘探工作的发展。
        河北省煤田地质局第二地质队  河北邢台  054000
        摘要:随着经济的不断发展,水文地质勘探工作也有了很大的提高,尤其是水文地质测绘、地球物理勘探、水文地质钻探试验以及地下水动态观测和试验分析的应用,在很大程度上促进了水文地质勘探工作的发展。水文地质勘探主要是针对水资源进行的一种勘探活动,它是对某一区域的地质构造、地下水的发育以及地表水的补给等水文特征所作出的科学判断的过程。
        关键词:地球物理测井;水文地质勘探;应用分析
        引言
        我国社会经济的不断发展和人们生活水平的提高,在新时期水资源的短缺逐渐成为制约我国经济可持续发展的主要因素之一,严重影响我国经济发展的速度,因此,在新的历史时期,要不断加强水资源的开发与利用。水文地质工程项目作为地质工程的一项重要内容,在矿产开采、地下工程建设以及地下水源勘测活动中有着不可或缺的作用,如何在现有技术条件下实现高效率高精确度的地下水勘查,是当前地质工程勘测的研究重点。
        1测井概述
        1.1测井技术的发展
        自1927年发明测井以来,测井技术的发展经历了四个阶段:
        (1)模拟记录阶段。模拟记录的特点:采集的数据量小,传输速率低。使用的主要测井方法:声速(纵波)测井、感应测井、普通电阻率测井、配备井径、自然电位、自然伽马测井。
        (2)数字测井阶段。与之相应的测井方法有双感应-八侧向、双侧向-微球形聚集测井、三孔隙度测井(声速测井、中子孔隙度测井、补偿密度测井)再加上井径测量、自然伽马测井、自然电位测井,称之为常规“九条曲线”测井。
        (3)数控测井阶段。除一般的常规测井外,已增加了自然伽马能谱测井、岩性密度测井、碳氧比能谱测井、长源距声波测井、电磁波传播测井、地层倾角测井,这些新的测井方法,可提取更多的有用信息,扩大了测井的应用领域,提高了用测井资料评价油(气)层及解决地质问题的能力。
        (4)成像测井阶段。随着勘探和开发更复杂、更隐蔽的油气藏发展,对测井也提出了更多的要求,成像测井系统正是在这样的背景下发展起来的。
        1.2测井的优点
        测井是研究岩层地质特性的间接方法,它与其它录井方法相比,具有许多重要优点,主要是效率高、成本低、效果好。只需要很短的时间就能采集到大量的测井信息,而且这些资料是在岩层的自然条件下测量的,这就更接近于岩层的真实情况。
        1.3测井方法
        地球物理测井是地球物理勘探中最为直观最为成熟的方法,通过测取各种不同的物理参数,能精准地划分岩性分层界面,在水文测井中准确判断其含水层的空间位置和相互补给关系。在常规含水层参数测量中,特别是若出现无芯钻探时,就需要采用地球物理测井技术来判别地层的岩性和地层的富水情况。与传统技术相比,地球物理测井技术在数据准确度、检测效果上具有很大的优势,已在更多更广的范围内得到了应用和推广。
        1.4测井方法应用形式与具体内容
        (1)普通电阻率测井:主要用于确定地层的基本信息,岩性的划分包括厚度、深度等,也能统计该区岩石电阻率参数、含水层与隔水层等地层的信息,为后期水文地质勘查提供可靠资料。
        (2)井液电阻率测井:主要应用扩散法实施测量,能确定出含水地层的厚度与深度,判断其富水性。
        (3)自然电位测井:确定测区的咸淡水界面与地下水矿化度,判断含水层中的含泥量。
        (4)声波测井:确定岩石孔隙度,也能成为地层对比、岩性划分的可靠参数。除上述几种方法外,还有自然伽玛测井、中子测井、放射性同位素测井等技术,均能满足任务的需求。

在应用过程中要重视具体技术应用的适用性原则,根据不同的技术要求与应用范围来选择合适的方法,为获得更好的水文地质勘查效果奠定基础。
        2地球物理勘查方法在水文地质工程中的应用
        2.1激发极化法
        激发极化法主要是利用勘测现场岩石和矿石激发极化效应的区别进行地质问题的勘测与分析,得到当地的水文地质工程数据。激发极化法兴起于20世纪50年代,随着科学技术的不断发展,激发极化法逐渐由早期的直流激发极化法发展为频谱激发极化法,该方法通过研究电阻率随频率变化的情况,能够准确反映出周围的岩层情况和分布状态。频谱激发极化法打破了空间的限制,不会受到岩层电性不均匀以及地势波动的影响,可以同时对多种参数进行测量,勘测速度快,效率高。
        在实际水文地质工程勘测过程中,一般通过激发极化法与高密度电阻率法联合测试的方法来进行,这样能够更好地确定地层的含水性,避免单一方法得出的多个对实际结果的干扰和影响,提高找水的效率与成功率。同时,使用激发极化法可以有效区分地层中的泥岩和含水地层,含水砂砾岩孔隙较大,极化率也比较大,纯粹泥岩极化率相对较小,则极化率小,这种极化率的差异可以间接反映岩层的孔隙情况,结合其他数据和参数可以有效推断岩层情况和状态,提高检测效率。
        2.2自然电场法
        利用自然电场对勘测区域的水文分布情况和地质条件进行探测的方法为自然电场法,自然电场法的应用需要对地下的岩石颗粒和水渗透进行吸附,形成一种自然的电场,从而将地下水的渗透作用、自然电场状态以及岩石颗粒吸附情况有效结合起来,并通过专业的设备反映出地下自然电场发生变化的实时情况,以有效推断出地下水的水流动向、分布位置以及深度等。自然电场法不仅用于地下水源的勘测,而且还可以用于研究古河道的考察,在考古工作中也有十分广泛的应用,自然电场法相对于其他方法来说精确度更高,更加灵敏,且不受时间的限制,能够精确推断某地区是否含水以及水资源的分布状态等。
        2.3瞬变电磁法
        瞬变电磁法在使用过程中利用接地源或者不接地源,向地下发送一次场,并利用一次场的间歇时间测量地质体产生的感应电场随时间的变化情况。根据二次场的衰减特征曲线,勘测人员可以准确判断不同深度地质体的特征状态、地下水分布以及相应的规模和深浅。瞬变电磁法在实际应用的过程中探测深度大、体积效应小、受到周围岩体的干扰小,能够保证勘测结果的准确度,瞬变电磁法勘测过程中消除了设备耦合噪声的影响,在水文地质工程项目中应用广泛,应用领域多样,包括石油勘测、煤炭勘测、金属矿产以及地热资源勘测等,具有十分重要的经济价值和勘测价值。
        2.4电缆绕线或扭曲
        探管下井中遇到阻碍未及时停车,导致下方电缆过多,因井径扩大造成电缆绕线。电缆绕线后会造成电缆承受拉力变弱,或使电缆绝缘破坏,给测井工作带来不利。测井作业时,集中精力观测拉力仪,保持电缆正常的拉力,测井前应先了解钻孔的资料信息,保证探管和电缆以同样的速度下放。
        2.5套管下遇卡
        此种情况主要是由于在固井过程中套管损伤变形或套管口形成裂口,电缆、探管卡入裂口引起。钻井过程中某种原因可能使套管受到损坏,套管的最下端一旦受到损坏,极易发生井下探管遇卡事故,甚至可能发生探管掉落的严重事故。特征:遇卡深度遇套管下端深度一致,且探管又在套管以下,则电缆或仪器头可能卡在套管破损处。预防遇卡的有效措施:在探管上加装扶正器,保证仪器居中。
        3结语
        测井作业要求严谨,安全任务较大,尤其是放射性测井,一旦出现安全事故不仅造成经济损失也有可能带来环境影响。所以要求我们在工作过程中认真观察每个细节,不应存在侥幸心理,出现问题及时解决,把仪器的维护保养工作作为我们测井工作者的常态工作,其工作质量直接关系到仪器的使用寿命及安全,保持仪器最佳的工作状态,顺利地完成野外工作任务。
        参考文献:
        [1]王永明.综合数字测井仪器的保养维护与常见故障排除[J].陕西地质,2008,26(02):74-80.
        [2]臧保新,周荣波,孙建华,等.常见测井仪器疑难故障检修步骤与查寻方法[J].石油管材与仪器,2006,20(04):85-87.
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