論述水文測井在水文地質勘探中的作用

趙慶鋼，曾國龍*

（貴州省地礦局一一三地質大隊，貴州 六盤水 553000）

礦區水文地質條件為以巖溶含水層充水為主、溶洞為主、水文地質條件復雜的巖溶充水礦床，工程地質條件及環境地質條件中等。水文測井可以更好地了解勘查區水層的結構和特征，通過對各地層及含水層測井特征的簡要描述及分析，結合地質資料，厘清地層之間的序列關系之后，根據測井參數的響應值、測井曲線單一特征、測井組合特征，通過各鉆孔之間測井特征對比，可以解釋完成鉆孔地質剖面，同時，擴散電阻率隨時間延長而幅度隨之變化的特征，加上孔隙度、滲透率異常及解釋完成的鉆孔地質剖面結果，基本可以劃分含水層。

1 水文測井技術的概述

水文測井技術自1925 年問世。這項技術主要通過觀測電阻率、自然伽瑪、聲波時差、擴散電阻率等參數反映來解決水文地質調查過程中遇到的問題。在探測技術方面水文測井的應用上相對來說還是相當廣泛的，其能夠對地底下的含水層與隔水層給予明確的劃分，同樣也能夠測量含水層流量及方向。在工程建設、礦產開采方案設計、巖溶調查、地質災害防治等工作中也有應用。

2 水文測井技術方法、儀器簡介

電極系測井法，該方法同時測量電阻率和自然電位曲線?？筛鶕鲙r層的電阻率差異來劃分鉆孔剖面的。

雙井徑測井法，該方法是根據孔徑變換情況，輔助劃分鉆孔剖面。

擴散法，該方法是根據界面擴散位移及幅度變化情況劃分含水層位置，分擴散前測量和擴散后測量。采用食鹽為示蹤劑，擴散組合曲線下凹或凸起形成的異常特征是解釋含水層的主要依據。

自然伽馬測井法，根據各巖層含放射性元素多與少的差異劃分地層界線，劃分灰巖與砂巖、泥巖界線。

聲波時差測井法，根據各巖石的彈性差異劃分地層，該方法在含水層上有較好的反映，同時可以計算巖石孔隙度。

測井儀器設備為北京中地英捷公司生產的PSJ-2A 型數字測井儀。數據采集由電腦連續記錄，全部信息數字化。各性能指標滿足測井技術要求。記錄測量儀器每12 個月測試一次穩定性，分別用測井記錄儀連接各測井探管，按測井方法技術設置各技術參數，每根測井探管連續工作4 小時以上，其輸出測井記錄儀的數據變化小于等于3.5﹪。

3 水文測井解釋

3.1 測井解釋依據

鉆孔巖芯地質編錄資料是測井的重要參考資料；測井原始數據及其形成的測井曲線圖是測井解釋的基礎，測井解釋與地質資料對比分析、測井曲線反復對比是測井綜合解釋的重要手段；電阻率特征和自然伽瑪分析是解釋灰巖與砂巖、泥巖分界的重要依據。

3.2 解釋原則

（1）物性參數為依據的原則。以測井曲線為基礎、物性參數為依據，結合鉆孔巖芯砂樣地質編錄資料綜合研究定性解釋巖層。擴散組合曲線異常特征為主，電阻率、自然伽瑪、孔隙度、自然電位、井徑曲線為輔解釋含水層。

（2）突出個別參數的原則。巖層定性解釋時個別參數物性差異比較明顯，物性參數反應比較清晰，即定性一個巖層使用一個參數為主，其它參數為輔定性解釋巖層，地層解釋時主要分別突出電阻率、自然伽瑪參數，含水層解釋時主要突出擴散組合曲線參數。

（3）組合參數的原則。測井解釋使用多個參數進行解釋，單個參數可能反應明顯，也可能反應不明顯，但兩個參數或以上多個參數在物性參數的組合關系獨具特征，應用其組合關系定性解釋巖層，主要組合參數為電阻率和自然伽瑪。

（4）綜合研究的原則。根據測井曲線、區域地質資料、鉆孔地質編錄資料進行綜合研究，做到物探成果與地質資的科學統一。

（5）先定性后定厚的原則。測井解釋遵守先定性解釋后定厚解釋的原則，根據上述原則對巖層、含水層先作出定性解釋，再選擇參與定性解釋的物性差異較明顯的參數作定厚解釋，確定解釋層厚度及底板深度。

3.3 工程質量評述

（1）測井采用儀器設備為北京中地英捷物探儀器研究所生產的PSJ-2A 型數字測井儀，全部信息數字化，電腦連續記錄，一次性成圖。儀器經過校驗、標定，工作性能穩定，各項性能指標符合要求。

（2）為保證探測記錄完整、數據不丟失，嚴格控制測量速度在規定范圍內。全部鉆孔均采用0.05m 采樣間距。測量方向從鉆孔底部至鉆孔頂部，存在疑問的井段進行重復測量。若測井過程中因孔內、設備、供電等原因造成探測工作中斷，曲線質量達不到要求時，重新測量，直至合格為止。測井原始記錄清楚、齊全。

4 應用案例

4.1 研究區概況

研究區屬揚子地層區上揚子地層分區黔西北地層小區，地層具凹陷區向隆起區過度的性質，地層發育較齊全，出露地層有志留系韓家店組(S1h)；泥盆系堯梭組（D3y）、望城坡組（D3w）；石炭系祥擺組（C1x）、舊司組（C1j）、上司組（C1s）及擺左組（C1b）、黃龍組（C2h）及馬平組（C2m）；二疊系梁山組（P2l）、棲霞組（P2q）、茅口組（P2m），峨嵋山玄武巖組（Pβ）、龍潭組（P3l）；第四系（Q）。其中泥盆系和石炭系由南西向北東由于近陸緣變薄直至尖滅，形成自臺地內部向陸依次超覆，隨著海平面上升向陸退積形成的穿時地層體。志留系推覆于邊界斷層之上，泥盆系假整合覆于志留系之上，其余大部面積發育石炭系及二疊系地層，石炭系和泥盆系地層具有北東薄，南西厚的變化趨勢，碳酸鹽巖成份也由北東向南西逐次增多。泥盆系、石炭系、二疊系的碳酸鹽巖是鉛鋅礦產出主要地層巖性。

4.2 地層地球物理特征

根據實測資料統計分析，研究區主要地層一般測井曲線特征作簡要描述。

（1）茅口組（P2m）?；規r為高電阻率、低自然伽瑪；泥灰巖電阻率比灰巖低，泥灰巖自然伽瑪比灰巖略高或很難區分；泥灰巖聲波時差比灰巖略高。

（2）棲霞組 (P2q)。灰巖為高電阻率、低自然伽瑪；泥灰巖電阻率比灰巖低，泥灰巖自然伽瑪比灰巖略高或很難區分；泥灰巖聲波時差比灰巖略高。

（3）梁山組(P2l)。梁山組(P2l)炭質泥巖總體表現為低電阻率、高自然伽瑪特征；砂質泥巖表現為相對低電阻率、相對高自然伽瑪特征；砂巖電阻率比砂質泥巖略高，砂巖自然伽瑪比砂質泥巖略低，砂巖聲波時差比砂質泥巖略低。

（4）黃龍組(C2h)。巖性為灰巖，表現為低自然伽瑪特征。本次測井在黃龍組未測到電阻率和聲波時差曲線。

（5）擺佐組(C1b)。巖性為灰巖，為相對高電阻率、低自然伽瑪特征。本次測井在擺佐組僅測到部分電阻率曲線。

（6）祥擺組(C1x)。厚度不大，一般只有幾m。炭質泥巖表現為高自然伽瑪、低電阻率、高聲波時差特征。高自然伽瑪、低電阻率、高聲波時差劃定為標志層B1。

（7）堯梭組(D3y)。巖性主要為灰巖、泥灰巖，灰巖為高電阻率、低自然伽瑪；泥灰巖電阻率比灰巖低，泥灰巖自然伽瑪比灰巖略高或很難區分；泥灰巖聲波時差比灰巖略高。

（8）韓家店組(S1h)。巖性主要為泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖，為相對低電阻率、高自然伽瑪。

電阻率為相對低阻，電阻率阻值與含水層含水性有關，電阻率隨含水性增加電阻率降低；含水層自然伽瑪與上下圍巖無差異或差異極小無法區分；相對稍高或難以區分聲波時差，以聲波時差計算的孔隙度、滲透率異常變得相對明顯；擴散電阻率在幅度上隨時間延長有變化特征。

4.3 解釋成果

舊司組 (C2j)為相對高電阻率低自然伽瑪特征，與上司組(C2s)相比，舊司組 (C2j) 電阻率更高，自然伽瑪略低，但差異極小。特征見圖1。

圖1 電阻率、自然伽瑪特征示意圖

望城坡組（D3w）總體呈相對高電阻率與低自然伽瑪的組合特征，與堯梭組（D3y）差異不大。在堯梭組（D3y）下部見泥質條帶及薄層泥巖，自然伽瑪相對上下圍巖較高，電阻率相對上下圍巖較低，可以區分堯梭組（D3y）與望城坡組（D3w）界面。見圖2。

圖2 電阻率、自然伽瑪特征示意圖

根據本礦區滲透率大致分布規律將滲透率大于等于500md或曲線幅度變化比較明顯的含水層定性為強含水層，將滲透率100～500md 含水層定性為中等含水層；將滲透率1～100md含水層定性為弱含水層。見圖3。

圖3 綜合曲線變化特征示意圖

5 結語

社會經濟的發展離不開礦產資源，而方法技術手段在資源勘查中的應用越來越豐富多樣，水文測井在礦區水文地質調查中的作用日益凸顯，從發展的角度來看，水文測井技術依然有待更進一步的優化，以達到最大程度地發揮水文測井技術為地質服務的作用，合理使用水文測井可以大大提高地質工作的效益。