電磁流量測(cè)井在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

潘江濤

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊(duì)，甘肅 平?jīng)?744000）

水文地質(zhì)勘探工作是進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查的一種勘探手段，主要是借助專門的物探儀器，通過測(cè)量和分析地下巖層的物理場(chǎng)的分布和變化規(guī)律，分辨出地下巖層在物理性質(zhì)上的差異[1]。在開展水文地質(zhì)勘探工作時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)倪x擇勘探技術(shù)，其中電磁流量測(cè)井就是一種比較典型，但是未能普及推廣的勘探技術(shù)[2]。

現(xiàn)階段的水文地質(zhì)勘探存在一些問題，如鉆孔清理、井壁受損等問題。針對(duì)上述問題，提出電磁流量測(cè)井在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用，將電磁流量測(cè)井技術(shù)應(yīng)用在水文數(shù)據(jù)測(cè)量和水文地質(zhì)勘探過程中，幫助解決水文地質(zhì)勘探中存在的問題，促進(jìn)電磁流量測(cè)井技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，為水文地質(zhì)勘探工作提供一定的幫助。

1 電磁流量測(cè)井在數(shù)據(jù)測(cè)量中的應(yīng)用

電磁流量測(cè)井技術(shù)在水文地質(zhì)勘探中，可應(yīng)用在數(shù)據(jù)測(cè)量中，實(shí)質(zhì)上是測(cè)量流速的感應(yīng)數(shù)據(jù)，測(cè)量方法有連續(xù)測(cè)量和點(diǎn)測(cè)。

測(cè)量的主要內(nèi)容有：擴(kuò)孔后，下管前測(cè)量井徑；下放、提升兩個(gè)方向的測(cè)量；抽水或者注水的時(shí)候，伴隨不同的升降動(dòng)態(tài)靜止水位測(cè)量；全孔進(jìn)行自然靜態(tài)靜止水位測(cè)量；選擇點(diǎn)測(cè)時(shí)，主要測(cè)量在自溢曲線變化的拐點(diǎn)上、下，為連續(xù)測(cè)量曲線就計(jì)算數(shù)據(jù)的確定提供參考并驗(yàn)證；自溢狀態(tài)時(shí)，除了測(cè)量自溢曲線外，還需要將套管升高到水從孔口中不流出的高度，測(cè)量其靜態(tài)靜止水位。在進(jìn)行上述工作時(shí)需要注意兩點(diǎn)，一是測(cè)試流速時(shí)必須保持恒定，實(shí)時(shí)記錄測(cè)速曲線，為后續(xù)工作的開展提供有力依據(jù)；二是以上所有測(cè)量過程必須在水位靜止時(shí)進(jìn)行，否則水流發(fā)生變化時(shí)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)知的誤差。

使用磁性定位器，將其吸附在管柱，如圖1所示。

圖1 磁性定位器示意圖

磁性定位器的組成主要由實(shí)際勘探情況確定，常見的組成結(jié)構(gòu)有磁定位外殼、上下支臂、凹式外筒、彈簧和防水短節(jié)等。在實(shí)際操作中，將磁性定位外殼與凹式外筒相連，再將其鑲嵌到井壁的過程中，通過彈簧向上推動(dòng)作用將磁定位外殼支出，保證儀器在測(cè)井時(shí)，磁定位部分始終緊貼井壁，利用磁定位外殼所帶的磁性使其擁有在井壁上滑行的作用。上下支臂的作用是，當(dāng)磁性定位器受到外力作用，可以根據(jù)作用力的大小做出相應(yīng)程度的收回，防止出現(xiàn)儀器卡在井口的情況發(fā)生。

在磁性定位器吸附后，在測(cè)量數(shù)據(jù)過程中，儀器與水相互移動(dòng)，產(chǎn)生磁感應(yīng)數(shù)據(jù)，感應(yīng)的強(qiáng)弱與儀器與水的移動(dòng)速度存在一定的比例。

在移動(dòng)過程中，流速和測(cè)速感應(yīng)等效，但二者感應(yīng)方向相反。在實(shí)際測(cè)量中，依據(jù)實(shí)際情況，由人為決定測(cè)速，進(jìn)行不同測(cè)速的自然靜止水位流量測(cè)井，依靠這些數(shù)據(jù)建立感應(yīng)值與速度值之間的函數(shù)關(guān)系。在水量計(jì)算時(shí)，先從純水流曲線中得到曲線的幅值變化差值，之后從速度-靈敏度曲線上查到相應(yīng)的速度值，靈敏度是感應(yīng)值與速度值之間的函數(shù)關(guān)系，得到相關(guān)數(shù)據(jù)后，利用井徑資料計(jì)算鉆孔過水橫截面積，通過相乘計(jì)算得到流量值。綜上所述，使用電磁流量測(cè)井技術(shù)獲得相關(guān)水文數(shù)據(jù)，為水文地質(zhì)勘探工作提供一定的幫助。

2 電磁流量測(cè)井在勘探過程中的應(yīng)用

在上述內(nèi)容中利用電磁流量測(cè)井技術(shù)能夠保證專業(yè)人員在對(duì)水文地質(zhì)時(shí)，準(zhǔn)確測(cè)量出各項(xiàng)參數(shù)，是研究人員能夠依靠準(zhǔn)確的參數(shù)解決勘探過程中的一系列問題。當(dāng)水文地質(zhì)鉆井揭穿多層含水層和隔水層時(shí)，利用電磁流量測(cè)井技術(shù)測(cè)定礦山中含水層的層位、厚度和滲透性能，以及非均質(zhì)性，同時(shí)為了獲得分層水位即分層參數(shù)，還需測(cè)定含水層的分層流量。

另外，在進(jìn)行鉆孔工作時(shí)，可利用電磁流量測(cè)井技術(shù)先確定地下含水層的情況，避免地下含水層的結(jié)構(gòu)遭到破壞。另外，在以往的深度控制中，深度的控制僅僅依靠人力是無法精確完成的，電磁流量測(cè)井技術(shù)也能更好的控制鉆孔的深度，控制深度在一個(gè)科學(xué)的范圍，當(dāng)能夠確認(rèn)鉆孔已經(jīng)完全穿越含水層之后，鉆孔工作就算完成了。

在實(shí)際的水文地質(zhì)勘探中，極易破壞井壁，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致井壁出現(xiàn)掉塊的情況，嚴(yán)重影響后續(xù)工作的繼續(xù)進(jìn)行。若出現(xiàn)上述情況，及時(shí)清理鉆孔內(nèi)部，完成清理之前，不能開展后續(xù)工作，避免出現(xiàn)二次受損情況，使得后續(xù)工作難以進(jìn)行。在很多工程中，清理工作難度比較大，非常耗時(shí)耗力，特別是在一些深鉆孔中，清理工作還需要實(shí)時(shí)觀察測(cè)井曲線，確定含水層的厚度和位置，防止在清理鉆孔過程中影響到含水層的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

綜上所述，在水文地質(zhì)勘探中應(yīng)用電磁流量測(cè)井技術(shù)控制井壁的損壞程度，能有效防止井壁受損情況進(jìn)一步擴(kuò)大。

3 結(jié)語

電磁流量測(cè)井技術(shù)進(jìn)行大范圍的推廣使用，同時(shí)根據(jù)時(shí)代發(fā)展的需求，對(duì)其不斷創(chuàng)新優(yōu)化，可滿足水文地質(zhì)勘探工作的各項(xiàng)需求。隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，水文地質(zhì)勘探工作的水平不斷提高，勘探方法也越來越多，相關(guān)技術(shù)越來越成熟，但是在現(xiàn)階段的發(fā)展中依然存在不足之處，需要提高對(duì)這些不足之處的重視程度，加強(qiáng)對(duì)此方面的研究，在解決問題的同時(shí)進(jìn)一步優(yōu)化和創(chuàng)新電磁流量測(cè)井技術(shù)，充分發(fā)揮電磁流量測(cè)井技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為水文地質(zhì)勘探工作的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。