地球物理测井在水文地质勘察中的应用综述

牛艳东，白婷婷

（内蒙古自治区第一水文地质工程地质勘查院，呼和浩特 010010）

地球物理测井在水文地质勘察中的应用综述

牛艳东，白婷婷

（内蒙古自治区第一水文地质工程地质勘查院，呼和浩特 010010）

随着水资源匮乏情况的不断加剧，各国都非常重视水文地质的勘查工作，以更好地开发、保护和评价地下水资源。在水文地质勘查中应用地球物理测井技术，能够取得更多的水文钻孔位场信息和物性信息。当前的地球物理测井技术包含了很多分支技术，本文对地球物理测井在水文地质勘查中的应用进行了综述。

地球物理测井；水文地质勘查；应用综述

地球物理测井是一种主要的水文地质物探方法，其主要配合地质钻探，精确的探测钻孔内的水文地质情况，其具有高于其他底面物探方法的精度，能够对钻孔中的出水裂隙段位置和岩层分界面的位置进行精度的确定。本文对水文地质勘查中应用地球物理测井的情况进行了综述。

1　当前我国常用的水文地质测井方法

当前我国常用的水文地质测井方法主要有井温测井、声波测井、速度流量测井、放射性测井、电法测井、井径测井、水位计测井等。其中放射性测井包括放射性同位素测井、中子测井、伽马—伽马测井、自然伽马测井，电法测井包括自然电位测井、井液电阻率测井、视电阻率法。这些测井法都可以对岩石、对工程力学性质和含水层、对水文地质参数进行测定，从而解决井斜、井径等水井工程的特殊问题。

2　地球物理测井在水文地质勘查中的应用原理

在水文地质勘查中，地球物理测井是一种行之有效的测量手段，在分析地层构造、探测岩溶、评价地下水质量、分析地下水分布及寻找含水层等工作中发挥重要作用。

2.1地球物理测井的应用原理

2.1.1划分隔水层和含水层

在水文地质勘探中，必须首先正确划分含水层，确定含水层的厚度和层位，并对其关系进行研究。对含水层和隔水层进行划分的方法主要有声波测井、中子测井、伽马—伽马测井、井液电阻率测井、视电阻率测井，这些方法还能确定含水层的位置和厚度。与一般围岩相比，含水层的电阻率较小、空隙较大、密度较小，更容易区分。

2.1.2测量地下水矿化度

地层电阻率值与地层水的矿化度呈反比，因此有人提出可以通过石油测井的数据来计算地层水的矿化度。以自然电位测井曲线的异常值来对地层水的电阻率进行求取，再根据二者的反比关系确定地层水的矿化度。这样，就可以在水文地质中应用石油测井技术。

2.1.3对裂隙以及泥质含量进行判断

在测井中，裂隙通常会表现出特殊的响应，例如密度偏低、电阻率较小和声波时差较大等。如果有裂隙存在，则通过自然伽马测井值就可以对其泥质含量进行判断，这是由于自然伽马测井值越大，说明裂隙中填充了越多的泥质。

2.1.4勘查岩溶水

裂隙的层位能够直接通过声波曲线来反映。如果自然伽马曲线的幅值出现略低的情况，说明溶洞中含水，从而可以对其富水性进行判断。可以使用井径曲线，对岩溶裂隙的发育程度进行判断，这是由于在裂隙和岩溶的发育处，井径会扩大。

2.1.5划分钻孔地层的岩性

不同的岩石在孔隙度、波阻抗、电阻率和密度等参数方面都有一定的差异。因此可以以这些物性差异为根据，结合中子孔隙度、密度测井、声波测井、电阻率测井等资料划分钻孔的岩性剖面。

2.1.6其他测井资料的应用

（1）水位计测井。水位计测井的基本原理是充分利用静水压力，对水位的高程进行计算。当前我国大部分水位自动化监测系统使用的都是码盘，也就是轴角编码器的浮子式水位传感器。该设备的优点在于维修便利、使用方便、价格低廉、受气候环境和水质的影响较小，且无掉电记忆和温漂时漂。

（2）井温测井。井温测井资料能够实时反映地温梯度的变化，总结钻孔中井液与地下水的综合影响。

岩石的导热性小于水的导热性，因此地温梯度受到地下水温度的影响而变小，井温曲线会出现变陡的情况。所以可以通过分析井温曲线的变化来了解隔水层和含水层的位置，并总结多孔井温资料的平面变化规律，判断地下水的径流方向。不同含水层往往具有不同的水温，上下围岩的岩温和含水层的水温也有着一定的差异，其温差普遍为1℃~℃，最高的能超过10℃。

（3）流量测井。在多层混合井流理论中多使用流量测井，要对横向井径和垂向流速进行换算，将其换成流量，从而得出每个含水层的吸水量和吹水量，确定含水层的厚度和位置。

2.2资料解释

当前对水文地质测井的资料解释多为定性解释，只有较少的定量解释，专业软件的数量较少。尽管一些水温工程问题可以用石油测井的解释方法解决，但是导水系数、地层富水性和单位涌水量等参数仍难以解决。在测井中涉及到很多物性参数，因此在测井解释中多使用非线性反演的方法，效果较好。当前的测井，已普遍使用了模糊识别、分形、模拟退火、神经网络等。有学者提出了很多参数的解释模型，例如粒度中值解释模型、单位涌水量解释模型、泥质含量解释模、孔隙度解释模、渗透系数解释模型、导水系数解释模型、矿化度解释模型等，在使用时要结合地质条件进行适当的修改，使之符合当地的地质情况。

主要参考文献

［1］马国哲.流量测井在平凉市西北部供水水文地质勘察中的应用［J］.水文地质工程地质,2013(3).

［2］赵发展,戚洪彬,王赟.地层水矿化度检测的地球物理测井方法［J］.地球物理学进展,2012(3).

［3］杜国平,金宇东,袁昶.润扬长江大桥水文地质单井同位素示踪试验研究［J］.水文地质工程地质,2012(3).

10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.10.079

P631

A

1673-0194(2015)10-0095-01

2015-03-17