楊武, 張應(yīng)文， 王亮

(1.貴州省地礦局地球物理地球化學(xué)勘查院，貴州 貴陽(yáng) 550018; 2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局102地質(zhì)大隊(duì)，貴州 遵義 563003； 3.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽(yáng) 550081)

0 引言

地?zé)豳Y源在城鄉(xiāng)供暖、洗浴桑拿、醫(yī)療康養(yǎng)、生態(tài)旅游、農(nóng)業(yè)觀光等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，特別是溫泉旅游對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。造成地?zé)崽骄晒β什桓叩囊蛩剌^多，有鉆探工藝、樣品采集、測(cè)井方法、資料解釋不足等。我國(guó)地?zé)釡y(cè)井技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)比較普及，但貴州尚處于起步階段，工作基礎(chǔ)薄弱，研究程度不深，應(yīng)用實(shí)踐較少。如： 在鉆探上采用無(wú)心鉆進(jìn)技術(shù)，在采樣分析上取砂樣進(jìn)行鉆孔地質(zhì)編錄(砂樣取樣為每5 m取一個(gè)樣品)及巖性判定、地層分層，這種方法對(duì)巖石分層精度不高，又無(wú)法劃分含水層： 在測(cè)井方法應(yīng)用上地球物理參數(shù)觀測(cè)不多，對(duì)測(cè)井異常曲線分布特征的認(rèn)識(shí)局限，測(cè)井勘查成果應(yīng)用程度低(通常僅滿足于取得的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)分析研究)； 野外作業(yè)在出水量不大和水溫不夠時(shí)，忽視了對(duì)測(cè)井觀測(cè)異常的深入研究； 在測(cè)井解釋上，對(duì)復(fù)雜異常曲線特征無(wú)法辨識(shí)及定性，忽視了重要的微弱信息； 對(duì)多種不同性質(zhì)測(cè)井的異常曲線解釋意義體會(huì)不深； 物性資料零散、研究不足，造成資料解釋研究程度不高，對(duì)地層及含水層的判定不準(zhǔn)； 存在遺漏含水層和脫離實(shí)測(cè)測(cè)井曲線，直接進(jìn)行地質(zhì)解釋等現(xiàn)象[1-7]?？傮w來(lái)說(shuō)，對(duì)觀測(cè)的大量測(cè)井異常曲線特征解釋質(zhì)量不高，綜上表明，野外地?zé)峥辈橘|(zhì)量和測(cè)井資料解釋水平的提高，是地?zé)岢删实闹匾夹g(shù)方法和重要技術(shù)路線。

本文針對(duì)遵義北郊某地?zé)釡y(cè)井的測(cè)井曲線特征，對(duì)實(shí)測(cè)測(cè)井異常進(jìn)行了解釋。具體方法為結(jié)合地質(zhì)、地面物探資料，提解分析、分辨、厘定測(cè)井異常曲線特征，通過(guò)研究區(qū)內(nèi)與地?zé)嵯嚓P(guān)的儲(chǔ)層和蓋層分布的普遍規(guī)律，利用測(cè)井曲線對(duì)井中地層巖性進(jìn)行最大化分層解釋，從而提高井中目標(biāo)地質(zhì)體的地層分層精度，在相應(yīng)地層分層對(duì)象確定后，再對(duì)可能的含水層(或目標(biāo)熱儲(chǔ)地層)進(jìn)行細(xì)化定性解釋，高精度劃分含水層[8-9]。本文希望通過(guò)這一地?zé)釡y(cè)井勘探實(shí)例，總結(jié)地?zé)釡y(cè)井解釋的一般方法，建立一套適宜研究區(qū)的有效的地?zé)釡y(cè)井多種參數(shù)測(cè)量方法及多種勘探方法組合，更好地應(yīng)用于今后全省地?zé)峥碧綔y(cè)井中，順利開(kāi)展井中地溫測(cè)量、安檢熱流水質(zhì)、地?zé)峋C合勘探等工作，推動(dòng)地?zé)釡y(cè)井有效方法的深入應(yīng)用。

1 研究區(qū)概況

1.1 測(cè)井概況

研究區(qū)位于NE—SW向的遵義—金沙地?zé)豳Y源富集區(qū)北東部，出露二疊系、寒武系等地層，斷層密布(圖1)，位于NE向的遵義向斜和松林巖孔背斜之間[10]。區(qū)內(nèi)地形多為山間小平地，有多條河流通過(guò)。地理上位于黔北遵義的北部，是人口聚集區(qū)之一，交通路網(wǎng)發(fā)達(dá)。已勘探開(kāi)發(fā)地?zé)峋?口，本次地?zé)釡y(cè)井勘探鉆孔編號(hào)為SZK1(圖1)。前期除地質(zhì)工作外，還布置了可控源音頻大地電磁測(cè)深法勘探,成井后又布置了廣域電磁法勘探試驗(yàn)，勘探線方位大致垂直于地層走向，其中有勘探線經(jīng)過(guò)SZK1鉆孔?？碧竭^(guò)程中測(cè)井按設(shè)計(jì)要求分4次測(cè)井，每次提供階段測(cè)井成果，最后統(tǒng)一整合后提供全孔測(cè)井成果。

1.第四系； 2.侏羅系； 3.三疊系中統(tǒng)楊柳井組； 4.三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組； 5.三疊系下統(tǒng)茅草鋪組； 6.三疊系下統(tǒng)夜郎組； 7.二疊系下統(tǒng)； 8.二疊系中統(tǒng)； 9.奧陶系； 10.寒武系中—上統(tǒng)婁山關(guān)組； 11.寒武系中統(tǒng)石冷水組； 12.寒武系中統(tǒng)高臺(tái)組； 13.寒武系下統(tǒng)清虛洞組； 14.寒武系下統(tǒng)金頂山組； 15.寒武系下統(tǒng)明心寺組； 16.寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組； 17.震旦系上統(tǒng)燈影組； 18.震旦系上統(tǒng)陡山沱組； 19.震旦系下統(tǒng)南沱組； 20.地層線； 21.背斜軸； 22.斷層； 23.逆斷層； 24.地層產(chǎn)狀； 25.本次勘查地?zé)峋熬幪?hào)； 26.已有地?zé)峋熬幪?hào)； 27.河流。

1.2 斷裂構(gòu)造

研究區(qū)位于遵義向斜的西北翼(圖1)，屬一單斜構(gòu)造，SZK1鉆孔附近NS方向的斷層為與本次勘探密切的斷層，走向?yàn)镹E—SW向，傾向?yàn)楸蔽飨?，傾角為65°左右[10]，該斷層為地?zé)峥碧綌M揭穿的斷層。

1.3 地層

表1 貴州遵義北郊一帶綜合地質(zhì)情況Tab.1 Comprehensive summary of geological conditions in the northern suburb of Zunyi in Guizhou Province

1.4 熱儲(chǔ)及蓋層

研究區(qū)分布有2個(gè)熱儲(chǔ)。第一熱儲(chǔ)層為震旦系燈影組，厚518.30 m，埋藏深，為本區(qū)最好的熱儲(chǔ)單元，其蓋層為寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組、明心寺組、金頂山組，厚520～600 m[10]。第二熱儲(chǔ)層為寒武系(婁山關(guān)組、石冷水組、高臺(tái)組、清虛洞組)、奧陶系(紅花園組、桐梓組)，厚1 374.00 m，埋藏淺，蓋層為奧陶系下統(tǒng)湄潭組和奧陶系中統(tǒng)十字鋪組、牯牛潭組等，厚0～240 m，蓋層較薄，埋藏較淺。

2 地?zé)釡y(cè)井解釋方法及原則

2.1 測(cè)井解釋一般方法

根據(jù)以往總結(jié)的黔北煤田測(cè)井資料解釋技術(shù)[11-12]和多地長(zhǎng)期測(cè)井工作經(jīng)驗(yàn)及地?zé)釡y(cè)井解釋的特殊性，提出地?zé)釡y(cè)井解釋的5種方法、4個(gè)步驟。5種方法分別為： 典型標(biāo)志層測(cè)井特征法、地層序列測(cè)井特征法、斷層的測(cè)井解譯特征法、含水層的測(cè)井解譯特征法和井溫突變的測(cè)井解譯特征法。4個(gè)步驟分別為： 一是掌握區(qū)域地層及礦區(qū)地層序列關(guān)系、構(gòu)造屬性、相關(guān)斷層的大致情況，充分應(yīng)用鉆探成果、錄井成果、地面勘探解釋成果，建立以解釋鉆孔為中心的垂向空間地質(zhì)結(jié)構(gòu)； 二是總結(jié)區(qū)內(nèi)各種物性參數(shù)在各地層、各巖石的測(cè)井響應(yīng)變化特征，分析單種(支)測(cè)井曲線特征(形態(tài)、幅度高低、曲線變化情況等)伸縮狀態(tài)，綜合分析多種(支)測(cè)井曲線的組合變化特征，將具有明顯測(cè)井曲線特征相對(duì)應(yīng)的地層或組合地層確定為典型標(biāo)志層； 三是以空間地質(zhì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以測(cè)井曲線分布特征為依據(jù)，應(yīng)用5種方法，依次綜合分析解釋地層序列、目的層(含水層、斷層(破碎帶))和其他因素(井溫、水位、套管、擴(kuò)徑、縮徑、其他有益礦產(chǎn)等)； 四是從地質(zhì)、鉆探、物探多角度分析測(cè)井解釋的合理性、一致性，合理修正解釋結(jié)果，確定最佳解釋結(jié)果。

2.2 測(cè)井解釋一般原則

根據(jù)以往總結(jié)的黔北煤田測(cè)井資料解釋技術(shù)[11-12]和多地長(zhǎng)期測(cè)井工作經(jīng)驗(yàn)，以及地?zé)釡y(cè)井解釋的特殊性，提出以空間地質(zhì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以各時(shí)代地層及巖石的測(cè)井曲線特征為依據(jù)的綜合解釋。遵循從已知點(diǎn)、標(biāo)志層為起點(diǎn)向外推斷，反復(fù)研究、逐步推進(jìn)原則，抓住測(cè)井曲線特征明顯的變化參數(shù)及多個(gè)參數(shù)的組合特征，全面應(yīng)用測(cè)井取得的所有參數(shù)綜合研究，體現(xiàn)先解釋確定標(biāo)志層，再解釋地層，后解釋含水層、斷層(破碎帶)和其他因素的影響。

3 測(cè)井解釋實(shí)例

3.1 典型標(biāo)志層測(cè)井特征法

圖2 SZK1鉆孔深側(cè)向視電阻率和自然伽馬測(cè)井異常曲線特征示意圖Fig.2 Schematic diagram of apparent resistivity andnatural gamma logging of Borehole SZK1

3.2 地層序列測(cè)井特征法

圖2中地層的測(cè)井解釋底板與錄井底板存在較大偏差，據(jù)統(tǒng)計(jì)錄井與測(cè)井底板深度最小相差0.83 m，最大相差109.03 m，平均相差23.98 m，測(cè)井底板偏淺，相對(duì)于砂樣采集間隔(5 m)及砂粒從鉆頭鏟碎再運(yùn)動(dòng)到取樣位置存在滯后等因素，測(cè)井底板淺具有合理性。另外，根據(jù)砂粒巖樣判定的底板與根據(jù)測(cè)井解釋的底板相比較，可能測(cè)井解釋的底板更趨于合理。

3.3 斷層的測(cè)井解譯特征法

此處目的層主要指斷層破碎帶。圖3所示的SZK1鉆孔2 620～2 690 m井段，位于震旦系燈影組(Z2dy)，裂隙發(fā)育為主要的出水層段，對(duì)應(yīng)圖2的WB2標(biāo)志層。從圖3可以看出，該斷層破碎帶表現(xiàn)為自然伽馬曲線上、下段均由多個(gè)單峰正異常組成，上部異常幅值較大，下部異常幅值相對(duì)較小，中間異常幅值較低，反映泥質(zhì)含量升高； 井徑曲線的上部微弱縮徑，下部稍有擴(kuò)徑，異常相對(duì)明顯，反映該段地層破碎，主要是巖石受地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力作用破壞程度變化相對(duì)周邊巖層影響較大，表現(xiàn)為上段擠壓下段拉張的復(fù)雜力學(xué)組合，應(yīng)呈較好的富水性特征； 自然電位曲線上、下部出現(xiàn)正異常，反映地層有變化； 測(cè)溫曲線出現(xiàn)臺(tái)階，局部有起伏變化，也反映地層有變化； 聲波時(shí)差曲線在致密巖石中上、下部出現(xiàn)明顯正異常，反映孔隙變大； 淺側(cè)向和深側(cè)向的視電阻率曲線在高阻地層中上、下部出現(xiàn)明顯低阻異常及相對(duì)低阻異常，反映地層泥質(zhì)含量增加或地層破碎，中部曲線正常。根據(jù)上述綜合特征，異常段解釋為斷層破碎帶，2個(gè)異常段中間側(cè)向視電阻率曲線有相對(duì)較弱的低阻異常，顯示破碎特征，故將上、下部及中間段合并解釋為1個(gè)斷層破碎帶，井深為2 644.22～2 672.22 m，厚度為28.00 m，其自然伽馬、視電阻率、聲波時(shí)差是關(guān)鍵的解釋參數(shù)。

在實(shí)際工作中，應(yīng)用砂粒巖樣判定斷層破碎帶可能存在困難。本文應(yīng)用了實(shí)測(cè)多種地球物理參數(shù)測(cè)井曲線資料反映的組合特征研究，對(duì)于發(fā)現(xiàn)斷層破碎帶要容易得多，測(cè)井解釋的可靠性會(huì)更好。

1.震旦系上統(tǒng)燈影組； 2.斷層破碎帶； 3.斷層破碎帶含水層； 4.孔隙含水層； 5.自然伽馬曲線； 6.井徑測(cè)量曲線； 7.自然電位曲線； 8.井溫測(cè)量曲線； 9.聲波時(shí)差曲線； 10.淺側(cè)向電阻率曲線； 11.深側(cè)向電阻率曲線； 12.參數(shù)曲線刻度標(biāo)識(shí)。

3.4 含水層的測(cè)井解譯特征法

此處目的層主要指含水層。在斷層破碎帶內(nèi)(SZK1鉆孔的2 630～2 690 m井段)，圖3的上部(2 644.22～2 653.72 m)及下部(2 664.52～2 672.22 m)多個(gè)參數(shù)異常明顯，其中的自然伽馬曲線呈正異常(巖溶、裂隙含水層呈低負(fù)異?；蚯€呈平直反應(yīng))，說(shuō)明充填的泥質(zhì)含量較重； 井徑有縮徑、擴(kuò)徑特征，反映該段地層存在破碎現(xiàn)象； 自然電位曲線呈正異常，具含水層特征； 地溫測(cè)量曲線局部有臺(tái)階異常的起伏變化，總體呈增高趨勢(shì)，說(shuō)明與深部通過(guò)的斷裂有關(guān)，因地溫梯度變化為10 ℃/100 m，是全孔平均梯度的6.37倍，為較明顯變化的地溫梯度異常(局部放大圖形)，體現(xiàn)出含水層特征[4，13]，符合含水層的一般分布規(guī)律，地溫突然的變化也是判定含水層分布的重要標(biāo)志之一，對(duì)于研究和確定含水層具重要意義； 聲波時(shí)差曲線正異常明顯，表示該處巖土體分布具孔隙度大和水滲透性強(qiáng)的特點(diǎn)。視電阻率曲線呈低阻異常及相對(duì)低阻異常，體現(xiàn)出含水層的特征。斷層破碎帶的上部及下部，可以解釋為破碎帶含水層，其自然電位、視電阻率、聲波時(shí)差是關(guān)鍵的解釋參數(shù)。側(cè)向視電阻率曲線呈低阻異常及相對(duì)低阻異常，體現(xiàn)出含水層的特征。

圖3中的自然伽馬曲線呈正異常，側(cè)向視電阻率異常解釋有多解性，但井徑、自然電位、聲波時(shí)差、地溫等異常顯示的信息，以及深、淺側(cè)向視電阻率有局部的微小負(fù)差異出現(xiàn)，將其定為強(qiáng)含水層依據(jù)是充分的。圖3的中間段自然伽馬極低，側(cè)向視電阻率相對(duì)負(fù)異常較高，且深、淺側(cè)向視電阻率也存在負(fù)差異，表現(xiàn)為含水層的特征，故解釋為弱含水層，而整個(gè)斷層破碎帶解釋為含水層。

在斷層破碎帶2 672.22 m之下，聲波時(shí)差曲線顯示孔隙度較大，側(cè)向視電阻率為相對(duì)低阻，井徑有跳動(dòng)，上部自然伽馬顯示為低值，解釋推斷為孔隙含水層，底板深度2 688.78 m，厚度16.56 m。

震旦系燈影組(Z2dy)為熱儲(chǔ)層中預(yù)期的隱伏斷層，是本次勘探的主要目的層之一?？偨Y(jié)區(qū)內(nèi)斷層破碎帶、巖溶、裂隙含水層的基本分布特征，全孔解釋劃分了多處含水層，本層位劃分出含水層8層，大部分含水層厚度較薄，斷層破碎帶中的含水層為主要出水層。

本文探井出水為自溢，井口溫度30 ℃，測(cè)溫最深點(diǎn)2 693 m，井溫72.20 ℃，全孔平均地溫梯度1.57 ℃/100 m，表明地溫梯度值不大，屬正常地溫梯度，全孔井溫曲線總體呈緩斜型，曲線總體圓滑，符合該區(qū)地溫變化的一般規(guī)律。成井時(shí)的抽水最大降深49.32 m，涌水量411.8 m3/d，水溫53 ℃[10-15]。

3.5 井溫突變的測(cè)井解譯特征法

此處目的層主要指地溫突變區(qū)。研究區(qū)已實(shí)施的SZK1地?zé)峋?，鉆探深度2 693 m，平均地溫梯度1.57 ℃/100 m，地溫梯度低，是熱對(duì)流影響的結(jié)果，屬正常地溫梯度范疇。全孔井溫曲線總體圓滑呈緩斜型。在孔深2 644.22～2 653.72 m和2 664.52～2 672.22 m處裂隙發(fā)育，為主要的出水層段?？椎诇囟?2.2 ℃，穩(wěn)定出水溫度30 ℃，日出水量可達(dá)400 km3以上，為迄今為止區(qū)內(nèi)勘查程度較高的一口地?zé)峋?/p>

地溫變化也是判定含水層分布的重要標(biāo)志之一。一般含水層，在出現(xiàn)溫度的突變時(shí)，無(wú)論是升高還是降低的變化，均可能和地下深部通過(guò)的斷裂有關(guān)，溫度升高，表示有斷裂導(dǎo)入深部熱水； 溫度降低，表示有斷裂導(dǎo)來(lái)淺部冷水，對(duì)于研究和確定含水層具有重要意義。在斷層破碎帶內(nèi)，發(fā)現(xiàn)地溫曲線，在正常背景場(chǎng)中，井深2 644.22 m后局部有臺(tái)階異常顯示，局部地段地溫梯度可達(dá)最大10.00 ℃/100 m，是全孔平均梯度的6.37倍，為較明顯變化的地溫梯度異常(圖3)，體現(xiàn)出受深部熱水貫入的含水層影響特征[4，13]，符合含水層存在的一般分布變化[16-17]。

由此看來(lái)，對(duì)如何運(yùn)用各種解釋參數(shù)解譯含水層至關(guān)重要，應(yīng)注意對(duì)應(yīng)含水層的性質(zhì)變化，通常具有下列變化特點(diǎn)： ①若視電阻率低，可能泥質(zhì)含量高，一般不會(huì)是好的含水層，即使是斷裂，也可能是擠壓性的，富水性一般不好； ②可進(jìn)一步明確，地溫梯度低，是熱對(duì)流影響的結(jié)果，一般為含水層； 溫度的突變，無(wú)論是升高還是降低，均可能和斷裂有關(guān)(溫度升高，表示斷裂導(dǎo)入深部熱水； 溫度降低，表示斷裂導(dǎo)來(lái)淺部冷水)； 若電阻率高，放射性低，一般表示富水性較好。

4 結(jié)論與建議

對(duì)研究區(qū)SZK1鉆孔地?zé)釡y(cè)井資料的綜合地質(zhì)解釋，主要針對(duì)全孔異常、目標(biāo)異常2個(gè)方面進(jìn)行，應(yīng)用了5種方法、4個(gè)步驟與自然伽馬、自然電位、聲波時(shí)差、淺側(cè)向電阻率、深側(cè)向電阻率、井溫等多個(gè)物性參數(shù)相結(jié)合進(jìn)行。不同方面的處理結(jié)果，具有不同的解決方法及不同的地質(zhì)意義。

4.1 結(jié)論

(2)對(duì)全孔的目標(biāo)異常進(jìn)行了準(zhǔn)確提取。在斷層破碎帶2 620～2 690 m上，厘定出2處(2 644.22～2 653.72 m、2 664.52～2 672.22 m)裂隙發(fā)育含水層段(出水層段)。在斷層破碎帶2 672.22 m之下，推測(cè)存在一處厚度16.56 m的孔隙含水層，底板深度2 688.78 m。

(3)利用井溫曲線突變的特征地區(qū)，較好判定了含水層的存在。

本文解釋的標(biāo)志層、地層、斷層、含水層等定性可靠，分層精度高(達(dá)厘米級(jí))。對(duì)地?zé)岬你@孔定位、下套管、下篩管、隔離、射孔、爆破，特別對(duì)出水量不夠或無(wú)水勘查井的出水量、地?zé)峥辈槌删实奶岣叩染哂兄匾膮⒖家饬x。測(cè)井解釋底板較鉆探錄井底板偏淺，但不影響解釋結(jié)果的合理性。

4.2 建議

(1)對(duì)于地?zé)峋Y料現(xiàn)行的解釋方法，還需要有進(jìn)一步的改進(jìn)。在參數(shù)應(yīng)用上，野外施工應(yīng)當(dāng)考慮增加三側(cè)向電阻率測(cè)量，以加大探測(cè)深度，增加極化率、泥漿電阻率的測(cè)量，了解礦化度等變化情況。在電極距的選擇上，最好充分考慮三側(cè)向、深側(cè)向、淺側(cè)向的“組合拳”關(guān)系。在綜合解釋上，全方位總結(jié)組合參數(shù)特征，強(qiáng)化自然電位、地溫(其中包括分次測(cè)井地溫)的參與應(yīng)用，充分應(yīng)用聲波時(shí)差(孔隙度、滲透率)、極化率(半衰時(shí)及衰減度等)等二級(jí)參數(shù)，注重整體信息與局部信息的特征研究，盡量發(fā)現(xiàn)微弱信息的變化，注重含水層間的補(bǔ)水與排水關(guān)系等。

(2)對(duì)于地?zé)峋Y料解釋今后應(yīng)該怎么深入研究上，要重視理論與實(shí)踐的高度結(jié)合。凡有鉆探資料的地?zé)峋?，可?duì)測(cè)井資料進(jìn)行二次綜合解譯，找出解釋底板偏差的原因。

(3)對(duì)于該地?zé)峋绾胃鶕?jù)測(cè)井成果決定成井工藝，有必要進(jìn)行專題研究。用地?zé)峋樗囼?yàn)的結(jié)果說(shuō)明測(cè)井及其解譯的意義，如果能和其他未測(cè)井的地?zé)峋某鏊芰统鏊疁囟认啾?，進(jìn)一步說(shuō)明測(cè)井及其正確解譯對(duì)地?zé)峋删に嚨闹笇?dǎo)作用更好。