论述水文测井在水文地质勘探中的作用

赵庆钢，曾国龙*

（贵州省地矿局一一三地质大队，贵州 六盘水 553000）

矿区水文地质条件为以岩溶含水层充水为主、溶洞为主、水文地质条件复杂的岩溶充水矿床，工程地质条件及环境地质条件中等。水文测井可以更好地了解勘查区水层的结构和特征，通过对各地层及含水层测井特征的简要描述及分析，结合地质资料，厘清地层之间的序列关系之后，根据测井参数的响应值、测井曲线单一特征、测井组合特征，通过各钻孔之间测井特征对比，可以解释完成钻孔地质剖面，同时，扩散电阻率随时间延长而幅度随之变化的特征，加上孔隙度、渗透率异常及解释完成的钻孔地质剖面结果，基本可以划分含水层。

1 水文测井技术的概述

水文测井技术自1925 年问世。这项技术主要通过观测电阻率、自然伽玛、声波时差、扩散电阻率等参数反映来解决水文地质调查过程中遇到的问题。在探测技术方面水文测井的应用上相对来说还是相当广泛的，其能够对地底下的含水层与隔水层给予明确的划分，同样也能够测量含水层流量及方向。在工程建设、矿产开采方案设计、岩溶调查、地质灾害防治等工作中也有应用。

2 水文测井技术方法、仪器简介

电极系测井法，该方法同时测量电阻率和自然电位曲线。可根据各岩层的电阻率差异来划分钻孔剖面的。

双井径测井法，该方法是根据孔径变换情况，辅助划分钻孔剖面。

扩散法，该方法是根据界面扩散位移及幅度变化情况划分含水层位置，分扩散前测量和扩散后测量。采用食盐为示踪剂，扩散组合曲线下凹或凸起形成的异常特征是解释含水层的主要依据。

自然伽马测井法，根据各岩层含放射性元素多与少的差异划分地层界线，划分灰岩与砂岩、泥岩界线。

声波时差测井法，根据各岩石的弹性差异划分地层，该方法在含水层上有较好的反映，同时可以计算岩石孔隙度。

测井仪器设备为北京中地英捷公司生产的PSJ-2A 型数字测井仪。数据采集由电脑连续记录，全部信息数字化。各性能指标满足测井技术要求。记录测量仪器每12 个月测试一次稳定性，分别用测井记录仪连接各测井探管，按测井方法技术设置各技术参数，每根测井探管连续工作4 小时以上，其输出测井记录仪的数据变化小于等于3.5﹪。

3 水文测井解释

3.1 测井解释依据

钻孔岩芯地质编录资料是测井的重要参考资料；测井原始数据及其形成的测井曲线图是测井解释的基础，测井解释与地质资料对比分析、测井曲线反复对比是测井综合解释的重要手段；电阻率特征和自然伽玛分析是解释灰岩与砂岩、泥岩分界的重要依据。

3.2 解释原则

（1）物性参数为依据的原则。以测井曲线为基础、物性参数为依据，结合钻孔岩芯砂样地质编录资料综合研究定性解释岩层。扩散组合曲线异常特征为主，电阻率、自然伽玛、孔隙度、自然电位、井径曲线为辅解释含水层。

（2）突出个别参数的原则。岩层定性解释时个别参数物性差异比较明显，物性参数反应比较清晰，即定性一个岩层使用一个参数为主，其它参数为辅定性解释岩层，地层解释时主要分别突出电阻率、自然伽玛参数，含水层解释时主要突出扩散组合曲线参数。

（3）组合参数的原则。测井解释使用多个参数进行解释，单个参数可能反应明显，也可能反应不明显，但两个参数或以上多个参数在物性参数的组合关系独具特征，应用其组合关系定性解释岩层，主要组合参数为电阻率和自然伽玛。

（4）综合研究的原则。根据测井曲线、区域地质资料、钻孔地质编录资料进行综合研究，做到物探成果与地质资的科学统一。

（5）先定性后定厚的原则。测井解释遵守先定性解释后定厚解释的原则，根据上述原则对岩层、含水层先作出定性解释，再选择参与定性解释的物性差异较明显的参数作定厚解释，确定解释层厚度及底板深度。

3.3 工程质量评述

（1）测井采用仪器设备为北京中地英捷物探仪器研究所生产的PSJ-2A 型数字测井仪，全部信息数字化，电脑连续记录，一次性成图。仪器经过校验、标定，工作性能稳定，各项性能指标符合要求。

（2）为保证探测记录完整、数据不丢失，严格控制测量速度在规定范围内。全部钻孔均采用0.05m 采样间距。测量方向从钻孔底部至钻孔顶部，存在疑问的井段进行重复测量。若测井过程中因孔内、设备、供电等原因造成探测工作中断，曲线质量达不到要求时，重新测量，直至合格为止。测井原始记录清楚、齐全。

4 应用案例

4.1 研究区概况

研究区属扬子地层区上扬子地层分区黔西北地层小区，地层具凹陷区向隆起区过度的性质，地层发育较齐全，出露地层有志留系韩家店组(S1h)；泥盆系尧梭组（D3y）、望城坡组（D3w）；石炭系祥摆组（C1x）、旧司组（C1j）、上司组（C1s）及摆左组（C1b）、黄龙组（C2h）及马平组（C2m）；二叠系梁山组（P2l）、栖霞组（P2q）、茅口组（P2m），峨嵋山玄武岩组（Pβ）、龙潭组（P3l）；第四系（Q）。其中泥盆系和石炭系由南西向北东由于近陆缘变薄直至尖灭，形成自台地内部向陆依次超覆，随着海平面上升向陆退积形成的穿时地层体。志留系推覆于边界断层之上，泥盆系假整合覆于志留系之上，其余大部面积发育石炭系及二叠系地层，石炭系和泥盆系地层具有北东薄，南西厚的变化趋势，碳酸盐岩成份也由北东向南西逐次增多。泥盆系、石炭系、二叠系的碳酸盐岩是铅锌矿产出主要地层岩性。

4.2 地层地球物理特征

根据实测资料统计分析，研究区主要地层一般测井曲线特征作简要描述。

（1）茅口组（P2m）。灰岩为高电阻率、低自然伽玛；泥灰岩电阻率比灰岩低，泥灰岩自然伽玛比灰岩略高或很难区分；泥灰岩声波时差比灰岩略高。

（2）栖霞组 (P2q)。灰岩为高电阻率、低自然伽玛；泥灰岩电阻率比灰岩低，泥灰岩自然伽玛比灰岩略高或很难区分；泥灰岩声波时差比灰岩略高。

（3）梁山组(P2l)。梁山组(P2l)炭质泥岩总体表现为低电阻率、高自然伽玛特征；砂质泥岩表现为相对低电阻率、相对高自然伽玛特征；砂岩电阻率比砂质泥岩略高，砂岩自然伽玛比砂质泥岩略低，砂岩声波时差比砂质泥岩略低。

（4）黄龙组(C2h)。岩性为灰岩，表现为低自然伽玛特征。本次测井在黄龙组未测到电阻率和声波时差曲线。

（5）摆佐组(C1b)。岩性为灰岩，为相对高电阻率、低自然伽玛特征。本次测井在摆佐组仅测到部分电阻率曲线。

（6）祥摆组(C1x)。厚度不大，一般只有几m。炭质泥岩表现为高自然伽玛、低电阻率、高声波时差特征。高自然伽玛、低电阻率、高声波时差划定为标志层B1。

（7）尧梭组(D3y)。岩性主要为灰岩、泥灰岩，灰岩为高电阻率、低自然伽玛；泥灰岩电阻率比灰岩低，泥灰岩自然伽玛比灰岩略高或很难区分；泥灰岩声波时差比灰岩略高。

（8）韩家店组(S1h)。岩性主要为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，为相对低电阻率、高自然伽玛。

电阻率为相对低阻，电阻率阻值与含水层含水性有关，电阻率随含水性增加电阻率降低；含水层自然伽玛与上下围岩无差异或差异极小无法区分；相对稍高或难以区分声波时差，以声波时差计算的孔隙度、渗透率异常变得相对明显；扩散电阻率在幅度上随时间延长有变化特征。

4.3 解释成果

旧司组 (C2j)为相对高电阻率低自然伽玛特征，与上司组(C2s)相比，旧司组 (C2j) 电阻率更高，自然伽玛略低，但差异极小。特征见图1。

图1 电阻率、自然伽玛特征示意图

望城坡组（D3w）总体呈相对高电阻率与低自然伽玛的组合特征，与尧梭组（D3y）差异不大。在尧梭组（D3y）下部见泥质条带及薄层泥岩，自然伽玛相对上下围岩较高，电阻率相对上下围岩较低，可以区分尧梭组（D3y）与望城坡组（D3w）界面。见图2。

图2 电阻率、自然伽玛特征示意图

根据本矿区渗透率大致分布规律将渗透率大于等于500md或曲线幅度变化比较明显的含水层定性为强含水层，将渗透率100～500md 含水层定性为中等含水层；将渗透率1～100md含水层定性为弱含水层。见图3。

图3 综合曲线变化特征示意图

5 结语

社会经济的发展离不开矿产资源，而方法技术手段在资源勘查中的应用越来越丰富多样，水文测井在矿区水文地质调查中的作用日益凸显，从发展的角度来看，水文测井技术依然有待更进一步的优化，以达到最大程度地发挥水文测井技术为地质服务的作用，合理使用水文测井可以大大提高地质工作的效益。