水文測(cè)井在凝灰?guī)r地區(qū)的應(yīng)用

1、水文測(cè)井在凝灰?guī)r地區(qū)的應(yīng)用浙江省地球物理地球化學(xué)勘查院310005摘要：文章主要從tjzk1井進(jìn)行了綜合測(cè)井方法技術(shù)和質(zhì)量評(píng)述進(jìn)行了 分析，對(duì)tjzk1井的主要成果提出相應(yīng)的建議和意見(jiàn)，為相應(yīng)的工程作出參考。關(guān)鍵詞：tjzk1井；測(cè)井方法；質(zhì)量評(píng)述；建議1工程概況tjzk1井位于浙江省某風(fēng)景區(qū)內(nèi)，鉆井深度1301米。浙江省工程物探勘 察院對(duì)tjzk1鉆孔進(jìn)行了視電阻率測(cè)井、聲波時(shí)差測(cè)井、自然電位測(cè)井、自然伽 馬測(cè)井、井溫測(cè)井、井液電阻率測(cè)井和井斜測(cè)井。其中，井斜測(cè)井深度為1290 米，其他測(cè)井項(xiàng)目測(cè)量深度為1296米左右。2方法技術(shù)和質(zhì)量評(píng)述2.1方法技術(shù)木次綜合測(cè)井采用上海地學(xué)儀器研究所研制

2、的jhq-2d數(shù)字綜合測(cè)井系 統(tǒng)。jhq-2d數(shù)字綜合測(cè)井系統(tǒng)主機(jī)提供給井下探管一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的電源(+220v)，與井下探管進(jìn)行雙向通信。通信信號(hào)是經(jīng)編碼并可進(jìn)行前向糾錯(cuò)的數(shù) 字信號(hào)。井下探管的工作狀態(tài)及開(kāi)啟受到向下指令控制。井下探管測(cè)量的參數(shù)傳 到綜合主機(jī)，經(jīng)解調(diào)和處理后送往pc機(jī)內(nèi)作進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理并保存成果數(shù)據(jù)。 綜合主機(jī)是多任務(wù)方式工作的，內(nèi)部集成了完成故障自檢、供電保護(hù)、調(diào)制解調(diào)、 深度計(jì)量各項(xiàng)工作的多個(gè)mcu,保證了采樣的順利進(jìn)行和有非常強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。電阻率是表征物質(zhì)導(dǎo)電能力好壞的一個(gè)物理量，在視電阻率測(cè)井時(shí)，通 過(guò)裝置在電纜末端的a極和置于地表的b極，將一定的電流i送到井下，在井下 產(chǎn)

3、牛一個(gè)穩(wěn)定的直流電場(chǎng)。借助裝置在電纜末端的另外兩個(gè)測(cè)量電極m和n, 來(lái)測(cè)量該電場(chǎng)在mn兩點(diǎn)之間的電位差，由于電極mn之間的電位差avivin正 比于ab電路中的電流i和介質(zhì)的電阻率ρ,因而根據(jù)vmn及i值的測(cè)量結(jié) 果就可以計(jì)算出介質(zhì)的電阻率。聲速測(cè)井是井中測(cè)量地層聲波傳播速度的一類測(cè)井方法，由于聲波速度 測(cè)井直接記錄的是聲波吋差，因此也常稱之為聲波吋差測(cè)井。聲波在巖石中的傳 播速度與巖石的性質(zhì)，孔隙度以及空隙中所填充的流體性質(zhì)等有關(guān)。進(jìn)行聲速測(cè) 井時(shí)，把聲發(fā)射器和聲接收器裝在同一井下儀中，發(fā)射換能器發(fā)射的聲波經(jīng)過(guò)泥 漿、地層、泥漿傳播到接收換能器，兩個(gè)接收換能器之間的距離l是固

4、定的，吋 間差at的大小只隨地層聲速變化，所以at的大小反應(yīng)了地層聲速的高低。下 井儀器在井內(nèi)自下而上移動(dòng)測(cè)量，便記錄出一條隨深度變化的聲速測(cè)井的時(shí)差曲 線。自然電位測(cè)井是沿井身測(cè)量巖層或巖礦體在天然條件 產(chǎn)生的電場(chǎng)電位 變化的一種測(cè)井方法。在實(shí)際測(cè)井中，是使用一對(duì)測(cè)量電極，用m、n表示，將 測(cè)量電極n放在地面，電極m用電纜送至井下，沿井軸提升電極m,測(cè)量自然 電位隨井深的變化，所記錄的自然電位隨井深的變化曲線叫自然電位測(cè)井曲線。自然伽馬測(cè)井是在井中測(cè)量巖層中自然存在的放射性核素在衰變過(guò)程 中放射岀來(lái)的伽馬射線的強(qiáng)度，來(lái)研究地質(zhì)問(wèn)題的一種測(cè)井方法。測(cè)量裝置由井 下儀器和地面儀器組成，下井儀器有

5、探測(cè)器、放大器、高壓電源等幾部分。自然 伽馬射線由巖層穿過(guò)泥漿、儀器外殼進(jìn)入探測(cè)器，探測(cè)器將γ線轉(zhuǎn)化為 電脈沖信號(hào)，有電纜送到地面儀器，地面儀器把每分鐘形成的電脈沖轉(zhuǎn)化為與其 成比例的電位差進(jìn)行記錄，井下儀器在井內(nèi)自下而上移動(dòng)測(cè)量，就連續(xù)記錄出井 剖面巖層的自然γ強(qiáng)度曲線。井溫測(cè)井基于井筒周圍地層是一個(gè)熱穩(wěn)定體這個(gè)假定，自然溫度梯度是 由地球熱擴(kuò)散造成的，當(dāng)這種平衡條件被打破吋，井內(nèi)的溫度梯度或徑向溫度分 布就會(huì)發(fā)生變化。井溫測(cè)井就是通過(guò)測(cè)量井筒的局部溫度異常和溫度梯度來(lái)反應(yīng) 這些變化，從而根據(jù)這些變化來(lái)推斷井筒可能出現(xiàn)的情況。井溫測(cè)井一般采用電阻式溫度

6、儀和熱電偶溫度儀兩種：1 電阻式溫度儀是利用金屬絲的電阻與溫度的函數(shù)關(guān)系來(lái)測(cè)量井筒溫度的，一般情況是金屬的電阻隨著溫度的上升而增加的。電阻式溫度儀主要用于中低溫測(cè)量。2熱電偶溫度儀是由兩種不同的金屬絲形成一個(gè)冋路，兩接點(diǎn)的溫度不 同，在冋路中將產(chǎn)生隨溫度而變化的電流，由此測(cè)量溫度的變化。熱電偶溫度儀 測(cè)量范圍廣（一般可測(cè)50°c1600°c）,構(gòu)造簡(jiǎn)單，靈敏度高。本次測(cè)井采用的jwy1型井溫、井液電阻率測(cè)井儀，屬于電阻式溫度儀, 配備小吋間常數(shù)的ptloo鉗電阻作為傳感器，專用于測(cè)量鉆孔內(nèi)流體的溫度變化 和電阻率變化，能快速響應(yīng)地層中溫度的變化，溫度信號(hào)經(jīng)單片數(shù)字編碼后傳送

7、 到地面儀器。表2.1測(cè)井采用的儀器及測(cè)量參數(shù)表jdx-2d型電極系測(cè)井儀是用于鉆孔巖層電阻率測(cè)量的儀器，jdx-2d采 用供電、測(cè)量都集成在井下探管中的方案，測(cè)量的微弱信號(hào)在井下經(jīng)放大、數(shù)模 轉(zhuǎn)換，編碼后轉(zhuǎn)送到地面，減少了模擬信號(hào)直接傳輸易受電磁干擾的因素，提高 了測(cè)量準(zhǔn)確性和簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，可測(cè)量梯度電阻率、電位電阻率。jfs-1單道輻射放射性測(cè)井儀是由晶體（nal）和光電倍增管組成的核探 測(cè)器測(cè)量γ射線總量的儀器，可以用來(lái)測(cè)量自然伽瑪，也可以加源測(cè)量伽 瑪一一伽瑪。本儀器主要特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，信號(hào)穩(wěn)定可靠。使用溫度： 0-85°c,供電電流:30&a

8、mp;plusmn;%ma,脈沖信號(hào)：恒流源供電，輸出到地面 儀器的脈沖幅度大于3.5v,分辨時(shí)間小于350μsojss-1型聲速探管用于測(cè)量地層的聲速，實(shí)際測(cè)量參數(shù)為時(shí)差，即聲波 通過(guò)單位距離所需要的時(shí)間，單位是μs/m,聲速與聲波時(shí)差之間是倒數(shù)關(guān)系。 本儀器具有可靠性高，使用壽命長(zhǎng)，體積小等特點(diǎn)。jwy-1型井溫測(cè)井儀專用于測(cè)量鉆孔內(nèi)流體的溫度變化。由于本儀器直 接在井下數(shù)字化，所以本儀器具有抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量數(shù)值準(zhǔn)確、儀器重量輕、 操作方便、測(cè)井效率高等特點(diǎn)。jjx-3d型高精度測(cè)斜儀是一種新型的測(cè)量井斜的數(shù)字化儀器設(shè)備，測(cè)量 的頂角、方位數(shù)據(jù)直接送到筆記本電

9、腦中，計(jì)算機(jī)把每點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)存貯起來(lái), 并可顯示打印數(shù)據(jù)成果表及計(jì)算機(jī)解釋的平面投影圖，鉆孔傾斜剖面圖等。顯示 頂角（015°）,方位角（0360°）o頂角的顯示分辨率為0.01°, 方位角的顯示分辨率精度為0.1&deg；o頂角規(guī)定為：鉆孔軸線（即：測(cè)斜儀軸線） 與垂線之間的銳角夾角為鉆孔頂角（鉆孔傾斜角）；方位角規(guī)定為：鉆孔軸線在 水平面上的投影與自磁北極順時(shí)針計(jì)量的夾角為鉆孔方位角，并規(guī)定北為o°. 東為 90°、南為 180°> 西為 270°o2.2質(zhì)量評(píng)述本

10、次測(cè)井儀器設(shè)備絕緣性能、測(cè)井方法技術(shù)條件、縱橫向比例的選擇、 測(cè)井曲線記錄質(zhì)量符合規(guī)范要求。測(cè)井曲線質(zhì)量的檢查采用重復(fù)測(cè)量方式，兩次 觀測(cè)曲線或圖像的相似性和重合性均良好。3成果解釋的依據(jù)與主要成果3.1出水位置識(shí)別的依據(jù)測(cè)井資料能夠解決問(wèn)題的程度，主要決定于巖石的物性差異，由于不同 的巖性具有不同的物性反映，即地質(zhì)一地球物理性質(zhì)是劃分地層巖性、構(gòu)造破碎 帶的基礎(chǔ)和依據(jù)。因此，只要很好地結(jié)合地質(zhì)和其它方面的資料，正確地選擇測(cè) 井方法和相應(yīng)的技術(shù)措施，就可以收到較好的測(cè)量效果。各種物性響應(yīng)曲線對(duì)應(yīng) 巖石上的反映特征如下表：表3.1參數(shù)曲線在不同巖性上的物性特征表按照巖性分析其物性曲線反映特征見(jiàn)下

11、表：表3.2不同物質(zhì)的各種參數(shù)曲線特征表根據(jù)本井巖屑錄井等資料顯示，鉆孔穿過(guò)的巖層主要為凝灰?guī)r。巖石致 密，富水性差，該井水的來(lái)源主要靠凝灰?guī)r巖體的構(gòu)造裂隙水作為補(bǔ)充來(lái)源。出 水位置在測(cè)井參數(shù)曲線上的響應(yīng)是：低電阻率，自然伽瑪較小，井溫曲線異常波 動(dòng)，聲波吋差曲線出現(xiàn)明顯“周波跳躍”現(xiàn)象。另外自然電位的異常也可作為分 析判別含水層位的一個(gè)依據(jù)。3.2 tjzk1井主要成果根據(jù)上述出水位置的確定原則，tjzk1井大致確定5處較為明顯的出水位置，詳見(jiàn)表3.3及后附成果圖件1。表3.3出水位置一覽表4結(jié)論及建議4.1結(jié)論 通過(guò)本次測(cè)井工作，獲得了 tjzk1井鉆孔位置測(cè)井深度范圍內(nèi)的基巖 原位測(cè)試視

12、電阻率、自然電位、聲波時(shí)差、自然伽馬等物性參數(shù)。 tjzk1井在測(cè)井深度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)五處出水位置，分別是第一層段445.15447.65m,厚 2.50m,層段中點(diǎn)溫度 33.4°c；第二層段 556.65559.30m, 厚2.65m,層段中點(diǎn)溫度35.6°c；第三層段745.6749.15m,厚355m,層段中 點(diǎn)溫度39.2°c；第四層段974.05977.50m,厚3.45m,層段中點(diǎn)溫度44.0°c； 第五層段1208.451214.95m,厚6.50m,層段中點(diǎn)溫度483°c。 測(cè)定了 tjzk1鉆孔1290m深度處垂距為1283.43m,垂直度為6.96%, 傾向剖面為14.26°,沿傾向剖面水平位移了 89.35m； tjzk1鉆孔在400m處 垂直度為0.52%,小于1%,在1290m處垂直度為6.96%,小于7%,滿足設(shè)計(jì)要 求。4.2建議 本次測(cè)井推斷出tjzk1井共5處出水位置，是純粹由測(cè)井曲線分析得 到的，難免有漏判，僅供地質(zhì)人員在分析鉆探資料吋作參考，建議結(jié)合其他資料 作進(jìn)一步的分析判別。 由于tjzk1井的孔徑超出了聲速儀器所能測(cè)的量程