CN102147483A - 地下水回灌双极双表电测井方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下水回灌双极双表电测井方法，包括以下步骤：取两块万用表，将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别插入井底，以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，将从第二块万用表上读出的各个自然电位ΔU₁并点绘到坐标纸上绘出自然电位曲线并进行分析；然后将第一块万用表通电，再以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，将从第二块万用表上读出的各个被测电位差ΔU₂及电流强度I，输入微机自动进行计算，然后再将计算出的各个深度的视电阻率ρ_s值并点绘出视电阻率曲线进行分析，能够做到每井必测，为地下水的回灌提供有效的技术支持。

Description

地下水回灌双极双表电测井方法

技术领域

本发明涉及一种电测井方法，具体的说涉及一种适用于水源热泵热源井或供水管井现场测试的地下水回灌双极双表电测井方法，属于水文地质物探技术领域。

背景技术

地下水源热泵是取用浅层地温能的环保型节能技术，把热量提取之后必须全部再回灌到地下，在地下进行热交换后再提取出来，以保永续利用，然而，由于种种原因，在全国有70％-80％的热泵工程不能实现全部回灌，只能将地下水大量的排入下水道，造成水资源的极大浪费。

导致回灌难的首要原因是对热源井的地质条件和含水层状况不清，没有一种简单可靠的测试方法对每眼井进行测试，造成成井工艺不合理，机井设计与地质条件不吻合，每眼井的地质条件过去单凭所谓的“打井记录”是不可靠的。

电法测井是水文地质测井常用的方法。常用的有自然电位法和视电阻率法。视电阻率法又可根据电极系的不同分为电位电极系和梯度电极系。根据仪器和工作方法的不同还可分为点测法、半自动和全自动测井。所有这些方法都需要有专用仪器和三芯测井电缆，设备较多，费用较高。由于热源井工程井数多，人员流动性大，缺乏物探专业人员和专用设备，现有的测井方法难以普遍使用。因为一处热泵工程要有几十眼井，每口井的地质状况千差万别，用常规方法要做到每井必测是不可能的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低的地下水回灌双极双表电测井方法，能够做到每井必测，为地下水的回灌提供有效的技术支持。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

地下水回灌双极双表电测井方法，包括以下步骤：取两块万用表，将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别插入井底，然后将第一块万用表的另一个测量电极A和第二块万用表的另一个测量电极N分别插入地表中距离井口至少10米的位置处，以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的自然电位ΔU₁并记录；

将从第二块万用表上读出的各个自然电位ΔU₁并点绘到坐标纸上绘出自然电位曲线并进行分析；

然后将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别重新插入井底，并将第一块万用表通电，再以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的被测电位差ΔU₂及电流强度I并记录；

将从第二块万用表上读出的各个被测电位差ΔU₂及电流强度I，输入微机自动进行计算，然后再将计算出的各个深度的视电阻率ρ_s值并点绘出视电阻率曲线进行分析。

所述视电阻率ρ_s的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_s=K\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}=\frac{2\mathrm{\π}}{\frac{1}{2\mathrm{BM}}+\frac{1}{\mathrm{AN}}}\·\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}$

式中：K-与极距有关的装置系数；

BM-B、M极距，单位：米；

AN-A、N极距，单位：米；

ΔU-由AB供电在MN极产生的电位差即ΔU＝ΔU₂-ΔU₁，单位：mv；

I-供电电流强度，单位：mA。

用视电阻率曲线分析砂层，在水的矿化度一致的前提下，在曲线上数值较小的平直线段为粘性土，向右突出的线段为高值异常，是砂类土，数值越大，砂层越粗，越纯净，透水性越大。

用视电阻率曲线分析岩石裂隙含水层；

存在于坚硬岩石中，在曲线上表现为低值异常的是构造裂隙及岩溶裂隙；

存在于结晶岩石的强风化带中，在曲线上出现在第四系地层之下，坚硬岩石之上，呈低值反映的是风化裂隙。

所述第一块万用表位于井上的一个测量电极A采用铁棒制成，位于井底的一个测量电极B采用紫铜棒制成；

所述第二块万用表的两个测量电极M、N都采用紫铜棒制成。

本发明只用两块数字万用表代替专用仪器，其中第二块数字万用表用于测量电位，第一块数字万用表用于测量电流，第一块数字万用表中的其中一股导线串接开关及电源，电源用一节或数节9V小方电，不分正负极，根据自然电位法的需要，第一块数字万用表位于井底的测量电极必须接第一块数字万用表的正极插孔，其他电极可不分极性，上述全部仪器只需一个提包便可携带，真正做到了轻便化，而且能够做到每井必测，为地下水的回灌提供有效的技术支持。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

附图说明

附图1为本发明地下水回灌双极双表电测井方法的布置方式示意图；

附图2为砂层地区采用本发明所述的测井方法绘出的视电阻率曲线图；

附图3为在基岩地区采用本发明所述的测井方法绘出的视电阻率曲线图；

附图4为采用本发明所述的测井方法对水井的水质进行测量的曲线图。

具体实施方式

实施例1，申请人对山东省寿光市巴龙国际园的热源井进行实际测量，如图1所示，首先取两块万用表，将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别插入井底，然后将第一块万用表的另一个测量电极A和第二块万用表的另一个测量电极N分别插入地表中距离井口至少10米的位置处，以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的自然电位ΔU₁并记录；

将从第二块万用表上读出的各个自然电位ΔU₁并点绘到坐标纸上绘出如图2所示的自然电位曲线；

然后将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别重新插入井底，并将第一块万用表通电，再以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的被测电位差ΔU₂及电流强度I并记录；

将从第二块万用表上读出的各个被测电位差ΔU₂及电流强度I，输入微机根据以下计算公式自动进行计算；

所述视电阻率ρ_s的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_s=K\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}=\frac{2\mathrm{\π}}{\frac{1}{2\mathrm{BM}}+\frac{1}{\mathrm{AN}}}\·\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}$

式中：K-与极距有关的装置系数；

BM-B、M极距，单位：米；

AN-A、N极距，单位：米；

ΔU-由AB供电在MN极产生的电位差即ΔU＝ΔU₂-ΔU₁，单位：mv；

I-供电电流强度，单位：mA。

然后再将计算出的各个深度的视电阻率ρ_s值并点绘出如图2所示的视电阻率曲线。

在曲线上数值较小的平直线段为粘性土。向右突出的线段为高值异常，是砂类土。数值越大，砂层越粗，越纯净，透水性越大，回灌性越好。附图2中有四层砂，从上到下依次为细砂、中砂、粗砂、砾砂。曲线中的反映与打井的实际情况完全一致。

曲线上视电阻率数值的大小；除受砂层粗细的影响外，还受地下水矿化度的影响。在同一个小区同样的打井深度，水的矿化度是一定的，因而可以根据异常值的相对大小来分析砂层粗细。

实施例2，申请人对河南省鹤壁市政鼎家园1号井进行实际测量，如图1所示，首先取两块万用表，将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别插入井底，然后将第一块万用表的另一个测量电极A和第二块万用表的另一个测量电极N分别插入地表中距离井口至少10米的位置处，以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的自然电位ΔU₁并记录；

将从第二块万用表上读出的各个自然电位ΔU₁并点绘到坐标纸上绘出如图2所示的自然电位曲线；

然后将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别重新插入井底，并将第一块万用表通电，再以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的被测电位差ΔU₂及电流强度I并记录；

将从第二块万用表上读出的各个被测电位差ΔU₂及电流强度I，输入微机根据以下计算公式自动进行计算；

所述视电阻率ρ_s的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_s=K\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}=\frac{2\mathrm{\π}}{\frac{1}{2\mathrm{BM}}+\frac{1}{\mathrm{AN}}}\·\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}$

式中：K-与极距有关的装置系数；

BM-B、M极距，单位：米；

AN-A、N极距，单位：米；

ΔU-由AB供电在MN极产生的电位差即ΔU＝ΔU₂-ΔU₁，单位：mv；

I-供电电流强度，单位：mA。

然后再将计算出的各个深度的视电阻率ρ_s值并点绘出如图3所示的视电阻率曲线。

如图3所示，岩石裂隙含水层有两种类型，一种是构造裂隙及岩溶裂隙，一般存在于坚硬岩石中，在曲线上表现为低值异常，高值线段为坚硬岩石，低值线段是裂隙岩石的反映，在两个低值异常段，钻井时循环水皆有漏失现象，异常越明显，裂隙越大，回灌性越好。

另一种是风化裂隙，一般存在于结晶岩石的强风化带中。在电测井曲线上往往出现在第四系地层之下，坚硬岩石之上，呈低值反映，异常越明显，裂隙越大，回灌性越好。

实施例3，本发明还可以采用上述测井方法对井下的水质进行分析。

如图1所示，取两块万用表，将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别插入井底，然后将第一块万用表的另一个测量电极A和第二块万用表的另一个测量电极N分别插入地表中距离井口至少10米的位置处，以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的自然电位ΔU₁并记录；

将从第二块万用表上读出的各个自然电位ΔU₁并点绘到坐标纸上绘出如图2所示的自然电位曲线；

然后将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别重新插入井底，并将第一块万用表通电，再以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的被测电位差ΔU₂及电流强度I并记录；

将从第二块万用表上读出的各个被测电位差ΔU₂及电流强度I，输入微机根据以下计算公式自动进行计算；

所述视电阻率ρ_s的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_s=K\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}=\frac{2\mathrm{\π}}{\frac{1}{2\mathrm{BM}}+\frac{1}{\mathrm{AN}}}\·\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}$

式中：K-与极距有关的装置系数；

BM-B、M极距，单位：米；

AN-A、N极距，单位：米；

ΔU-由AB供电在MN极产生的电位差即ΔU＝ΔU₂-ΔU₁，单位：mv；

I-供电电流强度，单位：mA。

然后再将计算出的各个深度的视电阻率ρ_s值并点绘出如图4所示的视电阻率曲线。

对附图4进行水质分析，自然电位曲线所反映的水质状况是以井液的矿化度为参照标准的。曲线中向左突出的线段为负异常，说明地下水的矿化度大于井液矿化度。曲线中向右突出的线段为正异常，说明地下水的矿化度小于井液矿化度。没有异常的线段一般为粘土，如果有砂层，其矿化度与井液接近。

附图4中，在52米以上的自然电位曲线上有两段负异常，说明有两层咸水砂层，砂层水的矿化度大于5克/升，在100米以下有一段正异常，说明该层砂的矿化度小于5克/升，至于比5克/升小到什么程度，还要结合视电阻率曲线上该段的视电阻率数值进行分析。该段的ρ_s值最大为9.7Ω·M，说明其矿化度为2-3克/升，属于微咸水。

当自然电位曲线为正异常即曲线向右凸出，视电阻率数值较大时，为淡水。

Claims (5)

1.地下水回灌双极双表电测井方法，其特征在于：包括以下步骤：取两块万用表，将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别插入井底，然后将第一块万用表的另一个测量电极A和第二块万用表的另一个测量电极N分别插入地表中距离井口至少10米的位置处，以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的自然电位ΔU₁并记录；

将从第二块万用表上读出的各个自然电位ΔU₁并点绘到坐标纸上绘出自然电位曲线并进行分析；

然后将第一块万用表的一个测量电极B和第二块万用表的一个测量电极M分别重新插入井底，并将第一块万用表通电，再以井底两个测量电极B、M之间垂直距离的中心点为基点，每提升1米，从第二块万用表上读出一次该深度的被测电位差ΔU₂及电流强度I并记录；

将从第二块万用表上读出的各个被测电位差ΔU₂及电流强度I，输入微机自动进行计算，然后再将计算出的各个深度的视电阻率ρ_s值并点绘出视电阻率曲线进行分析。

2.根据权利要求1所述的地下水回灌双极双表电测井方法，其特征在于：所述视电阻率ρ_s的计算公式为：

${\mathrm{\ρ}}_s=K\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}=\frac{2\mathrm{\π}}{\frac{1}{2\mathrm{BM}}+\frac{1}{\mathrm{AN}}}\·\frac{\mathrm{\ΔU}}{I}$

式中：K-与极距有关的装置系数；

BM-B、M极距，单位：米；

AN-A、N极距，单位：米；

ΔU-由AB供电在MN极产生的电位差即ΔU＝ΔU₂-ΔU₁，单位：mv；

I-供电电流强度，单位：mA。

3.根据权利要求1所述的地下水回灌双极双表电测井方法，其特征在于：用视电阻率曲线分析砂层，在水的矿化度一致的前提下，在曲线上数值较小的平直线段为粘性土，向右突出的线段为高值异常，是砂类土，数值越大，砂层越粗，越纯净，透水性越大。

4.根据权利要求1所述的地下水回灌双极双表电测井方法，其特征在于：用视电阻率曲线分析岩石裂隙含水层；

存在于坚硬岩石中，在曲线上表现为低值异常的是构造裂隙及岩溶裂隙；

存在于结晶岩石的强风化带中，在曲线上出现在第四系地层之下，坚硬岩石之上，呈低值反映的是风化裂隙。

5.根据权利要求1所述的地下水回灌双极双表电测井方法，其特征在于：所述第一块万用表位于井上的一个测量电极A采用铁棒制成，位于井底的一个测量电极B采用紫铜棒制成；

所述第二块万用表的两个测量电极M、N都采用紫铜棒制成。

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