湯參1井地震地下流體綜合觀測新技術

摘要：介紹了潛水泵變頻穩流抽水觀測新技術系統的構成和工作原理，并結合湯參1井的實際應用情況進行分析，發現這一新技術的引進不僅恢復了原有的各測項觀測，而且消除了鄰近熱水開采井對各測項動態的干擾，使井水位動態對地殼應力應變的響應能力得到顯著提升，實現了地下流體物理化學多測項的綜合觀測。這一新技術不僅適用于已經斷流或面臨斷流的地震觀測井中，也適用于把靜水位觀測井改造成人工穩流抽水觀測條件下的地下流體物理化學綜合觀測井，從而提高地震地下流體觀測臺網的地震監測能力。

關鍵詞：地下流體觀測；潛水泵變頻穩流抽水觀測技術；湯參1井

中圖分類號：P315.6文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2013）04-0462-05

0引言

湯參1井原為自流井，自1985年11月開始進行地震地下水觀測。1996年開始，隨著區域地下熱水資源的開發，井水流量逐年減少，2011年6月后時斷時流，2012年5月徹底斷流，被迫停止觀測。面對這種觀測環境惡化引起的嚴重結果，山東聊城地震水化站與河南安陽市地震局合作研發了潛水泵變頻穩流抽水觀測新技術，不僅恢復了湯參1井的地震地下流體觀測，還使觀測質量得到明顯的提高。

1湯參1井及地下流體觀測概況

湯參1井位于河南省安陽市高莊鄉大市莊村北1 km處，井點海拔高程為68 m。在地質構造上，位于太行山山前斷裂帶上的湯陰地塹北端安陽次凹中；井區以東發育有湯東斷裂，以西發育有磁縣斷裂，以南發育有安陽南斷裂，以北發育有安陽北斷裂，且均為新生代活動斷裂，井點位于上述斷裂的交匯區內。井區主要發育有第三系半膠結的碎屑巖系。井區外圍150 km范圍內歷史上曾發生過MS≥5.0破壞性地震10次，其中最大地震為1830年6月12日河北磁縣7.5級地震，井震距僅為39.6 km（安陽市地震志編纂委員會，1998）。

湯參1井原為1985年8月由中原油田勘探局施工的石油勘探井，井深4 000 m，套管深度1 165.96 m，套管直徑34 cm。主要含水層為位于1 090～1 300 m井段的新近系沙河街組第二、三段灰白色礫巖、砂巖與紫紅色泥巖、棕紅色粘土巖的互層，其中含水的礫巖、砂巖共有9層；觀測含水層為其中1 090～1 160 m井段的沙河街組第二段礫巖與砂巖孔隙承壓含水層；觀測含水層與井孔間連接方式為射孔（胡鳳英等，2004）。

井水自流，自流量在1989年為3.98 m3/h，逐年緩慢下降，到1996年后加速下降，到2011年6月降到0.06 m3/h。水化學類型為Cl-Na型，礦化度1.9 g/L，pH值為8.38。

湯參1井1985年11月開始進行地震地下水觀測，1989年被列入全國水文地球化學觀測臺網基本Ⅱ類臺（王唯俊等，2009），地下水測項主要為水氡觀測，同時觀測Cl-與硬度等水質及水溫、流量等。“九五”期間進行數字化改造，2001年開始進行氣氡觀測，觀測資料質量達到全國優秀以上水平，曾2次獲全國地下流體學科觀測資料統評第三名。該井為晉冀魯豫交界地區（大華北南四省交界區）內重要的地下流體觀測井，在區域某些破壞性地震前曾捕捉到明顯的異常信息。

隨著區域地下熱水資源的開發，特別是1996年距離本井約600 m處鉆了深1 300 m的熱水開采井以來，該井自流量急劇下降。流量的年均降幅1987～1995年為1.35%，1996～1998年為3.66%，1999～2008年為6.28%，2008～2011年為36.53%，2011年6月基本斷流，2012年5月徹底斷流。流量的逐年變小，對各項地下水動態觀測的影響逐年顯著，使各測項測值由2008年初到2012年初急劇下降，尤其是氣氡測值由110 Bq/L降到僅7 Bq/L，水氡測值由17.4 Bq/L降到0.6 Bq/L，Cl-濃度由790 mg/L降到720 mg/L以下（圖1）。2012年5月之后，上述各測項被迫全部停止觀測。