水文测井在矿山水资源勘查中的应用

张 健，韩埃洋

（甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

水文测井是矿山水文、矿产资源、地质工程和环境地质勘查工作中的一个重要组成部分，也是钻孔以及整个工程监理工作的重要手段，对提高矿山勘查质量及加快勘查速度、降低地质勘查成本起着重要作用。目前测井资料的地质解释成果已成为矿山修井、供水和编制其他地质资料的重要依据。因此所有矿山水文地质项目所施工的钻孔，尤其是无岩芯钻孔，都需要进行水文测井，可判别岩体、编录、校正钻孔地质剖面、确定含水层位置和厚度等。

本文主要探讨了自然电位测井、三侧向电阻率测井、自然伽玛测、井下电阻率和井温五个参数的测井工作，在矿山水资源勘查岩性分层中的应用并取得了较好的效果。

1 方法技术

（1）自然电位测井。自然电位测井线路将一个稳定电极M放到井中，另一个电极N放到地面上接地，在不存在任何人工电场的情况下，用地面仪器测量M电极相对于地面N电极之间的电位差。当M在矿井中移动时所测得M与N之间的电位差的变化所绘制的曲线即为自然电位曲线。在循环井液后优先测量自然电位，以防基线偏移；电极下井前擦洗干净，离重锤距离2米；矿上地质表面电极使用铅电极并放在参考电位稳定的地方(本次测量地面电极放在泥浆池中)；在纯泥岩层上选取基线。自然电位测井曲线采样间隔0.05米；电缆提升速度1000米/小时，速度变化不大于5%。

（3）自然伽玛测井。自然伽玛计数率单位是脉冲/秒，经过校正单位为自然伽马测井单位API；仪器下井前用刻度环进行检查，其响应值与基地读数比较，误差未超过5%；自然伽玛测井采样间隔0.05米，测井速度500米/小时，速度变化小于5%。

（4）井温测井。热敏电阻在测量桥的一臂，其阻值随温度变化，电桥失去平衡，输出与温度成线性的电压信号。电桥供电为经精密稳压产生的DC2.5V，RPW1为调零电位器，RPW2为高端调节电位器。井温测井采样间隔0.05米，测井速度500米/小时，速度变化小于5%。

（5）矿井液电阻率测井。可以流过泥浆矿井液的绝缘筒内，装有3只环形电极A、M、N，绝缘筒外的不锈钢防护管作另一电极B。A、B间供交流恒流电，电流0.2mA，频率244Hz。电极系规格A0.50M0.20N，A、M间距远大于M、N间距，这样通过M、N测量电极的电流线接近均匀分布。M、N电极间电位差反应了泥浆矿井液的电阻率。该电压经相敏整流、放大后，输出与泥浆井液电阻率成线性关系的直流电压信号，经后级A/D转换为数字信号输出。RPL2为调零电位器，RPL1为高端调节电位器。井液电阻率测井采样间隔0.05米，测井速度500米/小时，速度变化小于5%。

（6）测矿井质量检查。全孔测矿井原始数据齐全，无丢失、错码、漏记、断记、畸变现象，曲线回放完整，界面反映清晰。对145.00m～170.00m做检查测量，原始曲线与检查曲线形态一致，经计算异常幅值的平均相对误差未超过5%。

2 应用实例

（1）测区矿山水文地质及地球物理概况。现以甘肃省徽县伏家镇矿山水文地质调查应用为例。测区主要分布地层为第四系、上第三系。其中第四系主要岩体有黄土、粉土和砂砾层，砂砾层为可能含水层；上第三系主要岩性有泥岩和砂质泥岩。岩体的电性差异特征是开展电阻率测井的地球物理基础和依据，据以往区内大量电测深资料统计，各岩体具有明显的电性、放射性差异。

通过测矿井的矿层物性分析全孔矿层岩体，孔深181m，其中地表以下17.01m为第四系粉土和砂砾卵石层，17.01m～181.00m为第三系砂岩、泥岩和砂砾岩。

（2）应用效果。矿山水文测井主要目的在于准确划分测区可能含水层砂砾层的位置与厚度，为下一步矿山水文地质工作提供依据。测区内矿层物性差异明显，故矿层物性反映良好，层次分明，界面清晰。

该孔井温测井和井液电阻率测井差异较小，主要对三测井电阻率测井、自然伽马和自然电位测井做分析。

测井资料显示电阻率最小值28Ω·m，最大值115Ω·m；自然电位最小值-137mV，最大值115mV；自然伽玛最小值16API，最大值130API。

矿层的电阻率主要取决于碎屑颗粒的大小，电阻率随着碎屑颗粒的增高电阻率增高；影响电阻率的第二因素为泥质含量的多少，随着泥质含量的增加电阻率降低。总之该孔渗透性砂岩、砂砾卵石层都具有较高的电阻率；隔水的泥岩、粉矿层电阻率较低。该孔以侧向电阻率曲线的急速变化点划分矿层界限。

自然伽马测井曲线值主要取决于矿层的泥质含量，随着泥质含量的减少自然伽马射线值减少，该孔放射性强度依砂砾岩-砂岩-泥岩的顺序，随着渗透性程度的减小递增。该孔以自然伽马曲线的半幅值划分地层。

该孔泥岩基线的自然电位较稳定，随着泥质含量的减少自然电位曲线幅度减小；该孔渗透性矿层自然电位曲线相对于泥岩基线负异常明显，反应了矿层矿化度高于泥浆矿化度的特性，该孔以自然电位半幅值划分矿层。

经过三侧向电阻率、自然电位和自然伽玛三个参数的相互参考验证，推测该孔主要矿层如表1。

表1

3 结论

随着地质勘探水平的不断提高，矿山水资源勘查的方法也越来越多，技术也越发成熟，但水文测井在矿山水资源勘查中的地位和作用仍是不可忽视的。水文测井对于矿山水资源勘查中很多问题的解决是非常有帮助的，如准确划分矿层界线、对钻孔深度的控制、对钻孔止水效果和漏水情况的检查等。只有在矿山水资源勘查中应不断总结经验，以求最大化发挥矿山水文测井的作用和优势，从而不断提高地质勘探水平。