摘要：当前，煤层（气）资源逐渐成为目前常用的资源之一，对促进社会的发展有重要的意义，应用该方法可以在水文钻孔中获得丰富的物性和位场信息，与地面物探方法相比具有许多优点，目前已成为重要的水文地质勘查手段之一。基于此，文章就地球物理测井在水文地质勘察中的应用进行简要的分析，希望可以提供一个有效的借鉴，从而更好地促进水文地质勘察中的应用水平进一步提升。
关键词：地球物理测井；水文地质勘察；应用
1.水文地质测井方法种类
水文地质测井方法主要有: 电法测井、放射性测井、声波测井、井温测井、井下声波电视测井、水位计测井、速度流量测井、井径测井、浓度法测井等。其中电法测井可分为自然电位测井、井液电阻率测井、视电阻率法。放射性测井分为放射性同位素测井、自然伽马测井、中子测井和伽马 － 伽马测井。以上诸方法中，自然电位测井、视电阻率测井、声波测井、自然伽马测井和伽马 － 伽马测井是最常用的水文地质测井方法。
此外，国外近年来还投入电磁感应测井，高精度流量测井，井下雷达测量和各种成像测井方法。美国还研制了一种便携式测井系统已应用于水文勘查类浅井中。但以上技术在国内使用还相对较少。
2.测井响应特征和识别方法
2.1划分隔水层和含水层
正确划分隔水层和含水层，确定含水层厚度和层位，并研究其关系是水文地质勘探工作首先需要解决的问题。
含水层与一般围岩相比，电阻率较小、空隙较大、密度较小，区分较容易。划分隔水层和含水层，确定含水层厚度和层位的方法主要包括声波测井、中子测井、伽马 － 伽马测井、井液电阻率测井及视电阻率测井。
2.2判断裂隙和泥质含量
在测井中，裂隙通常会呈现出如密度偏低、声波时差较大和电阻率较小等特点。因此，可以通过自然伽马测井值判断其泥质含量，自然伽马测井值越大，说明裂隙中填充的泥质越多。确定泥质的位置有利于对含水层和隔水层的划分。
2.3勘察岩溶水
通过声波曲线和自然伽马曲线的结合，可对岩溶的含水性进行判断。对含水量的判断有利于对隔水层和含水层的划分。此外，在裂隙和岩溶的发育处，井径会出现扩大，通过分析井径曲线，来判断岩溶裂隙的发育程度。
2.4划分钻孔地层的岩性
不同的岩石其孔隙度、电阻率、密度及波阻抗等参数都存在差异性。因此，可结合声波测井、电阻率测井、中子孔隙度和密度测井等资料，划分钻孔的岩性剖面。
2.5测量地下水矿化度
地层电阻率值与地层水的矿化度呈反比关系，因此，有人提出通过测井数据来计算地层水的矿化度。通过分析自然电位测井曲线的异常值来对地层水的电阻率进行求取，再根据二者的反比关系确定地层水矿化度。这样，就可以在水文地质中应用测井技术，降低了单纯利用水文取样，由于样点少，精度低的缺点。
3.以现代声波测井技术在水文地质勘察中的应用为例分析
3.1声波测井技术
3.1.1声波速度测井
声速测井主要通过测量滑地波经过地层的时差，判断、估算地下气层、岩层孔隙度、以及岩性等内容。声速测井仪器相对简单，通常由声波脉冲发射仪和相关接受仪、电子线路等元件构成。依据声系差异，可分为单发射双接收声系、双发射四接收声系、以及双发射双接受声系三种类型。
3.1.2声波幅度测井
声波幅度测井的主要测量对象就是声波幅度，通过对比分析声波幅度在介质传播过程中的衰减量探究地下岩层性质，具体是指在一定声波频率下，综合测量声波衰减、介质弹性、密度等因素，从而通过声波衰减变化判断地下岩层性质的技术。
3.1.3声波全波列测井
就一般情况而言，声波侧井仅涉及纵波首波相关数据测量。与传统声波测井相比，声波全波列测井涉及声波波列所有内容，除基础的纵波信息和横波信息外，还可以针对波列中其他成分进行测量和分析，如斯通利波等。通过声波全波列测井可获取更多的地下岩层信息，是一种较为优质的新型声波测井方法。
3.1.4声波测井的主要干扰因素分析
①岩性。由于不同岩石内部构成矿物的弹性模量具有实际差异，声波在实际传播过程中，经过不同的岩石结构，其速度也会发生相应的变化。②孔隙度。通常情况下，井下的地质情况较为复杂，沉积岩空隙可能充满石油、水、气等流体介质。由于这些流体介质的密度和弹性模量与岩石骨架具有较大的差异，声波在传播过程中，也会受其影响而产生相应的速度变化。一般来说，与岩石骨架相比，空隙流体的声波速度更低，③岩层地质年代。对于深度和成分均相似的岩石而言，地质年代越老的岩石，其声波速度越高，相反，地质年代越近的岩石，声波速度也越低。④岩石埋藏深度。对于地质年代和岩性相似的岩石而言，声波速度直接受岩层埋藏深度影响，埋藏深度越深，则声波速度越大。
在现实环境中，上述干扰因素很少单独出现，往往是多种因素的共同影响，因此，测量人员在数据分析过程中，应综合多方面因素考虑，以正确认识检测数据中存在的异常，不断提高数据的准确性和有效性。
3.2带井眼补偿声波测井技术的应用
3.2.1带井眼补偿声波测井技术原理
因为单发双收的井眼补偿系统容易受到井眼的影响而产生严重误差，因此在声波测井中通常使用双收双发井眼补偿声系，双收双发补偿声系的作用原理图如图1所示。
其中 T1、T2表示接收器，R1、R2表示沿井壁传播声波的时差，T1ACR1和 T1ACR2则表示上发射声系声波沿着井壁传播的路径，同理T2DER1与T2DER2表示下发射声系的传播路径。
3.2.2带井眼补偿声波测井技术的应用
带井眼补偿声波测井技术是目前使用最为广泛的现代声波测井技术，利用声波速度进行油井的探测。这种测井方法主要应用在以下方面：第一，可对井下储层进行划分并排除致密地层；第二，通过分析测试数据可以了解被测井岩石效果以及空隙曲线等情况，进而判断岩性；第三，根据测试数据并结合经验公式可计算地层孔隙度，识别裂缝，进而对所检测地层的地质断层、地形压力进行判断。应用带井眼补偿声波测井技术进行井下探勘测量，首先对井下发出发射器，使其岩井壁传播，然后再根据滑行纵波传到预计位置时近端与远端接收器的时间差来判断井下情况。带井眼补偿声波测的补偿声速形式分有双发双收与单发双收两种形式，但是经过大量的案例检测表明单发双收形式极易受到仪器自身自主变动以及井下环境变化的影响而导致检测数据准确度不高。若两个单发双收的间距与源距均为平等的，则所检测发射器位置会颠倒从而导致声速曲线获得的数据异常甚至相反，需要取平均值才能获得正常值，但是这样不仅比较麻烦而且容易使工作人员对井下相关参数数据产生错误的判断，影响后续工作的顺利开展。双发双收声速测试仪器是在上下两端均设置发射器，这样可以使测试源距保持相同，消除井眼直径变化产生的影响，并记录井下环境变化产生的深度误差，为后续工作提供有利的依据。
总而言之，在现代科学技术和经济发展的不断推动下，现代煤层（气）的勘探技术得到了大幅度的发展与进步，与此同时勘探的准确度进一步提升。下一步应提倡不同测井方法间的结合以及测井方法与地面地球物理方法的结合。
参考文献
[1]冀卫平,宋雪,闫丹丹,王铮,袁慧敏,赵宁. 分析地球物理测井在水文地质勘察中的应用[J]. 门窗,2013,06:330.
论文作者:侯强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/10
标签：声波论文; 电阻率论文; 水文地质论文; 含水层论文; 地层论文; 井下论文; 岩石论文; 《基层建设》2017年第24期论文;