準噶爾盆地古爾班通古特沙漠地區水文地質特征及對石油開發的建議

王才川　張革新　周曉萌

摘 要：古爾班通古特沙漠地下水類型包括松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，其潛水資源富水性極弱，不具開發條件;承壓水厚度較大，分布范圍廣，補給量比較穩定，具有一定的開發潛力;承壓含水層總厚度較穩定，由北向南、由西向東逐漸變薄;滲透系數較低，整體由北向南、由西向東逐漸變大;富水性整體中等;徑流速度小，運移遲緩，地下水水質較差，整體由東向西、由南向北逐漸變大。承壓含水層從根本上解決了區內石油開發的用水問題，起著至關重要的作用，在地下水開發的同時，必須重視地下水資源的安全問題。

關鍵詞：古爾班通古特沙漠;水文地質;油田

中圖分類號：X171文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）26-0074-03

1 古爾班通古特沙漠概況

古爾班通古特沙漠位于新疆準噶爾盆地中央，瑪納斯河以東及烏倫古河以南，是中國第二大沙漠，同時也是中國面積最大的固定、半固定沙漠。古爾班通古特沙漠面積有大約4.88×104km2，海拔300～600m。沙漠內部絕大部分為固定和半固定沙丘，固定沙丘上植被覆蓋度40%～50%，半固定沙丘達15%～25%。

古爾班通古特沙漠蘊藏著豐富的煤炭、石油、天然氣等礦產資源，區內分布有陸梁、石西、石南、莫北、沙南、克拉美麗等油氣田，至今區內石油、天然氣的開發建設已具有一定的規模，隨之而來的對水資源的依賴程度也逐漸變大。通過對沙漠地區地質特征進行分析，揭示沙漠地區的水文地質結構和基本特征，對區內石油開發及合理利用區內地下水水資源具有重要的意義。

2 地質構造背景

古爾班通古特沙漠在大地構造上屬于準噶爾地塊的中央準噶爾中-新代坳陷，以克拉瑪依-白堿灘-烏爾禾斷裂為西界，南部以基底隱伏斷裂與烏魯木齊山前坳陷為鄰，呈向南緩傾的斜坡。形成于二疊紀末，接受第三紀、第四紀的全部沉積，第三紀末的新構造運動使基底由北向南傾斜，沉積中心移向南緣。拗陷幅度為1 000～2 000m，由北向南，拗陷越來越深。沉積地層全且厚度大，下第三系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系和石炭系等地層均存在，沉積最厚可達15 000m。

區內第三系地層廣泛分布，巖性主要以泥巖、砂巖等互層，沉積厚度較穩定，據鉆孔揭示，厚度達300～500m，為陸相碎屑湖、河沉積物;地表為第四系風沙層覆蓋。

3 水文地質條件

3.1 地下水類別與含水巖組劃分

古爾班通古特沙漠地下水類型包括松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類孔隙裂隙承壓水兩類。

松散巖類孔隙潛水主要分布在古爾班通古特沙漠邊緣地區與布克河、烏倫古河等河流的交界部位，含水層結構單一，分布極不均勻，具有單一結構孔隙含水層的性質，其富水性極弱。

雙層或多層結構碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，遍布整個沙漠地區，承壓水含水層巖性為第三系粉砂巖、細砂巖和礫巖與泥巖組成雙層或多層結構，地下水埋深48.3～283m，彩南地區埋深最大271～283m;含水層總厚度較穩定74.2～141m;滲透系數0.096～0.926m/d;富水性整體中等偏較弱，單井（鉆井口徑33cm，降深5m）涌水量為43～399m3/d。

3.2 地下水化學特征

潛水地下水位埋藏淺，分布不一，徑流條件差，地下水運移緩慢，地面蒸發及植物蒸騰作用強烈，水質較差，地下水類型較復雜。

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水水化學類型主要為Cl-CaMg、Cl-Na、Cl·SO4-Na型水，礦化度0.699～5.48g/L，整體水質較差。

3.3 補、徑、排條件

3.3.1 補給。潛水主要接受河渠補給和大氣降水補給，其中在沙漠邊緣地區的潛水補給途徑主要為平原區的河渠入滲補給。在洪水季節，河流主要以垂直滲漏及側滲方式補給地下水。在平、枯水季節，主要以河床垂直滲漏的方式補給地下水，其補給量隨地表徑流量的季節變化而改變。沙漠腹地的潛水則主要接受大氣降水、淺層承壓水越流補給，大氣降水對地下水補給能力較弱，但集中降雨對地下水也具一定的補給作用。承壓水的補給途徑主要是盆地周圍河流的入滲補給和上游地下水的側向徑流補給。

根據前人的研究可知[1]，沙漠地區主要接受東部阜康-奇臺東部亞系統，南部烏魯木齊河-三屯河亞系統、呼圖壁河-納斯河亞系統及北部和布克賽爾河亞系統等的補給，側向補給量為27 429.94×104m3/a，補給量比較穩定[2]。

3.3.2 徑流與排泄。沙漠地區地下水整體由東向西徑流（見圖1），最終匯向瑪納斯湖，地下水的水力坡度較小，徑流速度小，運移遲緩。

地下水排泄主要以側向徑流、人工開采、蒸發蒸騰等方式排泄。潛水一部分以地下側向徑流方式排泄于區外，另有一部分則以蒸發、植物蒸騰及人工開采等形式進行垂向排泄;承壓水主要以側向徑流、人工開采等進行排泄，淺層承壓水因隔水頂板不穩定，也有少部分以越流方式向潛水含水層排泄[3]。

4 水文地質特征

古爾班通古特沙漠地區水文地質工作程度較低，其潛水資源富水性雖極弱，不具開發條件，第三系孔隙裂隙承壓水厚度較大，含水層巖性為第三系粉砂巖、細砂巖和礫巖與泥巖組成雙層或多層結構，分布范圍廣，補給量比較穩定具有一定的開發潛力，區內水文地質條件具有以下幾個特征。

含水層總厚度較穩定，由北向南、由西向東逐漸變薄，西北部陸梁地區含水層總厚度可達122～141m，往南石南、石西地區總厚度為83.95～121m，而到了莫北地區的含水層厚度為81.8～100m，東部地區的滴水泉、彩南地區含水層總厚度為74.2～102m[4]。

滲透系數較低，均小于1m/d，整體由北向南、由西向東逐漸變大，西北部陸梁地區滲透系數為0.261～0.352m/d，石南地區滲透系數較小為0.146～0.165m/d，往南石西地區滲透系數為0.591～0.662 4m/d，而到了莫北地區的滲透系數達到為0.727 6～0.926m/d，而東部地區的滴水泉、彩南地區滲透系數則低至0.096～0.387m/d[5]。

富水性整體中等，陸梁地區的涌水量為209～316m3/d，石南地區涌水量較小，為103～114m3/d，石西地區的涌水量為231～399m3/d，莫北地區涌水量較穩定，為368～380m3/d，東部地區滴水泉地區涌水量較不穩定，為43～289m3/d，彩南地區的涌水量為100～143m3/d。

徑流速度小，運移遲緩，地下水水質較差，整體由東向西、由南向北逐漸變大，東部彩南地區礦化度為0.699～2.035g/L，滴水泉地區為1.28～2.84g/L，西部莫北地區礦化度為1.635～2.139g/L，石西地區礦化度為1.476～3.398g/L，石南、陸梁地區達4.183～5.482g/L[6]。

5 對石油開發的意義

通過分析古爾班通古特沙漠地區存在較穩定的第三系含水巖組，其富水性中等-較弱，存在一定的開發潛力。目前，石油注水開發所用的水源主要來自兩方面：第一是地下水開采，第二是經凈化處理達標后的采出水（油層水）。第三系含水層對區內油氣開采起著至關重要的作用，從根本上解決了油氣開發的用水問題[7]。

6 建議

隨著區內石油開發程度的深入，對地下水資源的依賴程度也將越來越高，在地下水開采的同時，同樣必須重視地下水資源的安全問題，現針對這些問題提出幾點建議。

①節約用水，從根源上控制對地下水的利用，提高采出水的利用率和各油田的合理調配，達到循環利用的效果。

②沙漠地區儲油地層較深，其埋深一般大于1 000m，采油工程鉆井會穿過含水地層，鉆井工藝中對含水層結構的破壞，主要表現在鉆井過程中對含水層的擾動破壞，必須做好防滲處理，實施固井工藝分隔地下水各含水層，防止油層和含水層、各含水層之間的貫通。

③古爾班通古特沙漠地區水文地質工作程度較低，其潛水資源富水性雖極弱，基本為透水不含水層，但沙漠表層包氣帶的水分特征對區內生態環境的穩定起著至關重要的作用[8]。勘探過程中嚴格按照要求施工，盡量減少表層土壤的擾動，嚴格控制排污，泥漿池做好防滲處理，及時處理鉆井泥漿及巖屑等，生產過程中及時處理落地原油等污染物。

④目前，沙漠地區水文地質工作程度低，建議對古爾班通古特沙漠整體或局部地區進行專門的水文地質調查工作，系統查清區內水文地質情況，并開展地下水監測長效機制，可為以后地下水合理開發利用提供依據。

參考文獻：

[1]諶天德，門國發，王文科，等.新疆準噶爾盆地地下水資源及其環境問題調查評價[R].新疆維吾爾自治區地質調查院，2006.

[2]劉平，馬慧榮，安海堂，等.新疆準噶爾盆地西南緣地區找淡水工作經驗[J].西部探礦工程，2010（11）：155-156.

[3]金愛民，樓章華，朱蓉，等.準噶爾盆地西北緣地下水化學分布特征[J].天然氣工業，2006（11）：14-17.

[4]錢亦兵，吳兆寧，張立運，等.古爾班通古特沙漠植被與環境的關系[J].生態學報，2007（7）：2802-2811.

[5]翟翠霞，馬健，李彥.古爾班通古特沙漠風沙土土壤蒸發特征[J].干旱區地理（漢文版），2007（6）：805-811.

[6]劉斌，陳旭光，程強，等.準噶爾盆地天山北麓水文地質條件變化特征[J].新疆地質，2011（1）：90-94.

[7]曾曉玲，劉彤，張衛賓，等.古爾班通古特沙漠西部地下水位和水質變化對植被的影響[J].生態學報，2012（5）：1490-1501.

[8]王雪芹，蔣進，雷加強，等.古爾班通古特沙漠短命植物分布及其沙面穩定意義[J].地理學報，2003（4）：598-605.