電阻率法測定水文地質孔花管位置

■王德鵬 徐巧兵

（核工業二○三研究所陜西咸陽712000）

電阻率法測定水文地質孔花管位置

■王德鵬 徐巧兵

（核工業二○三研究所陜西咸陽712000）

目前水文地質成建井的建設中關于花管位置的確定，主要依靠施工時的排管來確定，這種在淺孔和直孔的情況下誤差不大，但是如果遇到深孔或者斜孔的時候花管準確位置就比較難把握。本文通過用電阻率探管測定成建井，檢查花管的下管位置，并通過與實際設計對比，說明電阻率法可以做為成建井檢查花管位置的一種方法。

水文地質 成建井 花管位置

1　介紹電阻率測井方法

電阻率測井就是把一個電極系放入井內，測量井內巖層電阻率變化，用以研究地質剖面、判斷巖層。又稱視電阻率測井。

1.1巖石電阻率與巖性的關系

不同巖性的巖石，電阻率不同。

沉積巖是靠巖石孔隙中所含地層水中的離子導電的。

1.2巖石電阻率與地層水性質的關系

沉積巖的導電能力主要取決于其孔隙中的地層水的性質—地層水電阻率。

（1）地層水電阻率與含鹽類化學成分的關系。地層水Rw與礦化度Cw的關系：反比。（2）Rw與溫度的關系：反比。

1.3均勻介質中電阻率的測量原理

均勻介質中電阻率R、電流強度I與電位U的關系。

R=4пrU/I

其中，I—點電源的電流強度，U—距點電源距離為r點處的電位；r—點電源到平面測點的距離。

1.4非均勻介質電阻率的測量原理

Rt=KΔU/I

其中，K—電極系系數，只與電極系結構尺寸有關，ΔU—測量電極M、N之間的電位差。

1.5非均勻介質電阻率的測量

（1）泥漿侵入。泥漿高侵：是指沖洗帶電阻率Rxo明顯高于地層電阻率Rt.淡水泥漿鉆井的水層多位泥漿高侵。泥漿低侵：是指沖洗帶電阻率Rxo明顯小于地層電阻率Rt。油層多為泥漿低侵或侵入不明顯。實際的施工過程中有泥漿滲入井壁周圍影響電阻率的測量值，所以此處就有泥漿高侵和低侵對其實際影響不一樣。（2）視電阻率Ra：Ra=KΔU/I。

1.6電極系

（1）梯度電極系：在電極系的三個電極中，成對電極間距離最小的電極系。分為：頂部梯度電極系—成對電極在不成對電極之上的梯度電極系。底部梯度電極系—成對電極在不成對電極之下的梯度電極系。（2）電位電極系：在電極系的三個電極中，成對電極之間距離較大的電極系。

1.7梯度電極系理論曲線

（1）梯度電極系曲線特點。（2）Ra曲線對地層中部不對稱，對高阻層，底部梯度電極系的Ra曲線在高阻層的底界面顯示極大值，頂界面顯示極小值；頂部梯度電極系則正好相反。（3）地層厚度很大時，對著地層中部Ra曲線出現一個直線段，其幅度直接對應地層的真電阻率Rt。圖1和2就是地層厚度很大的時候的曲線圖，中部的直線段就是地層的電阻率。（4）對厚度大于電極距的中厚層，其視電阻率曲線形狀與厚層相似。但隨厚度變薄，地層中部的直線段變小直至消失，幅度變小。

1.8電位電極系Ra曲線

（1）電位電極系的Ra曲線對地層中部對稱；（2）Ra曲線對著地層中點取值。當厚度h大于電極距L時，對應地層中點，Ra呈現極大值，且h越大，極大值月接近Rt；當h

1.9Ra曲線的影響因素

（1）電極系的影響。不同電極系，其電極距不同，探測深度不同，泥漿、圍巖等的影響不同，曲線也就不同。（2）井的影響—井內泥漿Rm的影響。供電電極產生的電流首先通過井內介質，如果井內介質與地層的導電性相差很大，井內介質的分流就會很明顯，得到的地層視電阻率底。一般情況下實際工作中，要求Rm>5Rw。（3）圍巖—層厚的影響。（4）泥漿侵入影響：高侵，使Ra增大；低侵使Ra減小。（5）高阻鄰層的屏蔽影響：增阻屏蔽影響。

圖1　頂部梯度電極系圖

圖2　底部梯度電極系圖

2　實際施工

2.1介紹本次實驗使用儀器和設備

本次實驗使用的是上海廠的JHQ-2D型數字測井儀的JDX-2D電極系探管進行測量，水文實驗井用的是塑料管子，只在設計段含水層下自己加工的花管，管長根據施工需求為六米或者八米。此水文井用的是直徑為160.00MM上打直徑為25.00MM的孔，孔橫間距為50.00MM，豎排間距25.00MM的花管。

2.2實際井中測定數據

（1）進入含水層后，實管梯度電阻率數據變化范圍是3940 -6970Ωm呈梯狀交替出現。（2）普通電阻率測井是根據巖層的電阻率變化來確定巖層，但是做為實管，因為是均勻介質理論來說電阻率為無窮大且沒有變化。其數據測量沒有實際意義，但是因為在實際生產中兩個管子之間存在接頭，接頭的封閉性不是理想的完全隔離，這樣的話每根管子就跟一個地層的變化情況相似，根據這個變化和實際管子的長度，以及井斜數據和水文井下管位置誤差范圍小于0.5米，與實際設計的位置一樣。（3）花管位置梯度電阻率的數據范圍是小于100Ωm，曲線基本為一條豎線如圖3藍色。（4）曲線圖顯示位置：104.35-111.90m。（5）實際設計位置：104.00-112.00m，施工下的是一根八米長的花管。（6）進入含水層后，實管電位電阻率進入含水層后的數據范圍292-503Ωm。（7）花管電位電阻率進入含水層數據測定范圍小于100Ωm后曲線圖形如圖3紅色。

圖3　

2.3總結

經過十五個水文孔的實際測量數據對比得出，根據物探測井視電阻率曲線變化可以確定水文成建井的花管位置，此種方法可以做為實際施工的參考。目前只是作為實際施工過程的經驗的總結，如果要進一步的做出準確的數據證據，需要做進一步的實驗，這樣就可以根據實際測定數據確定花管的準確位置。

[1]北京地質學院，金屬與非金屬地球物理測井中國工業出版社

[2]利用綜合測井資料分析沉積環境的方法技術研究（內部資料）核工業二零三研究所.

[3]JHQ-2D型綜合數控測井系統使用說明書.上海地學儀器研究所.

P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-300-2