水文地球物理测井简介.doc

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1、水文地球物理测井简介杨坤彪一、有关《地下水动力学》的基本问题㈠有关基本概念1地下水受重力作用在空隙介质中的运动称为渗透2将复杂的地下水运动的水流进行宏观概化，不考虑空隙、骨架占有空间和地下水实际运动途径，这种假想水流称渗流。在渗流场中取一过水断面，面积为ω其中空隙面积为ω′。通过ω′的实际地下水流量为Q，则地下水流实际速度（断面ω′上的均值）U=Q/ω′；而渗流速度（断面ω的均值）V=Q/ωV=ω′/ω×Uω′/ω=n为空隙率3渗流通过渗流中某点单位渗流途径长度上的水头损失称该点的水力坡度J=-（dH

2、/dL）4直线渗透达西定律如图A将均质砂装入直圆筒中做实验，如图A得出如下结果：—流量（m3/d）K—渗透系数（m/d）ω—直圆筒横截面或水断面积（m2）H1、H2—渗流方向相距L（米）的1、2两点的渗流水头值（m）（H1-H2）/L为水力坡度，则Q=KωJV=Q/ω=KJ表明渗流速度与水力坡度呈线性关系。为达西定律5渗透系数与渗透率达西公式中渗透系数K数值上相当于水力坡度为1的渗流速度。渗透系数与空隙介质的结构(n,d)以及水的性质(γ,μ)有关。忽略水的重率和粘滞性，可把渗透系数作为表征空隙介质本

3、身透水性能的参数。用K0表示称渗透率，只反映空隙介质本身的透水性。6紊流渗透（非直线渗透）采用哲才-克拉斯诺波里斯基公式表示紊流渗透KT为地下水呈紊流时空隙介质的渗透系数。当地下水内层流与紊流并存时的混合流用斯姆列盖尔给出的公式KC为混合流时空隙介质的渗透系数。m为流态指数（1＜m＜2）7裘布依微分方程裘布依研究地下水运动指出，绝大多数地下水流具有缓变流的特点。为了确定通过均质各向用性含水层任一过水段面ω的流量Q，先用达西公式的微分形式确定过dω的流量dQ积分-dH/dL表示微分过水断面dω上的水力坡

4、度。表示具有缓变流特征时过水断面的水力坡度㈡地下水向井中运动的有关特征1含水层类型：潜水含水层或承压含水层2含水层的边界条件：周界（侧向）、顶、底界。按周界影响程度分无界含水层与有界含水层。是否从相邻含水层向抽水层补给分有越流和无越流含水层。3单井、干扰井：井之间未发生明显干扰，如同单独在含水层中工作视为单井；反之孔间发生干扰称为干扰井。4完整井、非完整井：根据井所揭露含水层的程度，揭露了含水层的全部厚度并在全部厚度范围内进水的为完整井；只一部分含水层厚度进水为非完整井。二、基本方法水文地球物理测井是

5、通过测定井液电阻率来解决水文地质问题的。井液电阻率测井是在钻井中两个金属电极间的流体以Ω·m为单位的电阻率测量。能确定离子类型时可得出矿化度；有井温资料时可得出井液传导系数。井液电阻率测井可测定含水层的位置与厚度；确定不同水质溶液的补给或漏失部位；划分井中咸淡水界面；计算单一含水层的渗透速度和渗透系数；了解多层含水层的补给关系并得出涌水量。㈠、扩散法井液的矿化度与地下水矿化度不同时，大浓度溶液的盐离子向小浓度溶液扩散，使井液电阻率随时间发生变化。例如盐化井液后，每隔一定时间测一条井液电阻率曲线，测到异

6、常反映明显为止。称为扩散法。通常当地下水渗透速度大于1米/昼夜时,扩散法应用效果较好,渗透速度小于0.1米/昼夜时,不宜采用扩散法。可配合采用提捞法。单一含水层⑴、定含水层厚度。如图1ρ0为盐化前的井液电阻率曲线，ρ1、ρ2、ρ3…为盐化后每隔一定时间测得的曲线，该曲线簇的宽度为含水层厚度。⑵、求含水层的渗透速度盐化后的井液浓度随时间的变化与地下水的渗透速度V的关系如下：其中C0—盐化前的井液浓度；C1—测ρ1时刻的井液浓度；C2—测ρ2时刻的井液浓度；d—钻孔半径；T—测ρ1的ρ2时间间隔。在一定温

7、度下盐溶液浓度；与其电阻率成反比，因此其中ρ0—盐化前的井液电阻率；ρn、ρn+1—为tn和tn+1时测得的井液电阻率；由此每两条相邻曲线可算出一个渗透速度V，对于同一含水层可取各值的平均值作为该层的渗透速度值。为了提高精度，应用科尔变换公式求渗透速度：ΔT=tn+1-tn为井液电阻率ρn变到ρn+1的时间间隔；d—钻孔半径。⑶、求渗透系数K根据渗透速度V选用合适的公式求渗透系数K层流运动用达西公式计算（米/秒）水力坡度—I，能得出地下水流向时，根据流向线上两孔水位差与孔距求得水力坡度。如有等水位线图

8、可得出水力坡度。紊流运动用哲才公式计算混合流运动用斯沫来盖尔公式计算2、两层含水层有两个含水层时，两含水层间盐水柱由压力大的向压力小的含水层移动，盐水被含水层流出的淡水冲淡，井液电阻率曲线增高纵向移动。⑴、求补给关系和补给量井液扩散曲线如图2所示根据曲线判断为两层含水层，上层补给下层。井液电阻率曲线纵向移动。不考虑其他影响时，其纵向位移速度代表孔中纵向水流速度，按下式计算补给量Q：d—钻孔半径；V⊥—纵向水流速度⑵、确定含水层位置测量时记录时间，每条曲线