含水层厚度的估算法

(一)在潛水含水层与隔水层是渐变性的岩层中,若钻探时简易水文地质观测作得不够,虽知道钻孔己穿过了含水岩层,但不能具体确定含水层的厚度,使计算渗透系数时带来很大的困难,即使有抽水成果,而未知含水层的厚度要计算R值是不可能的。在这种情况下为了含水层厚度问題往往返工复求此资料,用去大量的资金。本文提出了一个只根据抽水成果估算含水层厚度的方法,使用该方法并结合已有简易水文地质资料及岩心情况共同考虑,可以获得满意的效果。     

海滨含水层渗透系数的估算

1 引言 估算含水层参数值的标准方法已经在诸多教课书中作过详细叙述。可是,这些方法不是耗资太大(抽水试验),就是对场地要求严格(暴跌试验),因此,水文工作者和水文地质工作者一直寻求一种估计含水层参数的有效方法,这可以从一些近期发表的论文中看到。本文提出一种计算比率K_r=Kzz/Kxx的技术方法,Kzz和Kxx分     

含水层渗透性空间分布的指示克立格估值

详细介绍了指示克立格估值计算的理论和方法。以指示变异函数为基本工具分析了华北某地区第四系含水层渗透性空间分布的结构特征,结果表明该地区含水层渗透性存在明显的各向异性特征。水平方向上,X轴方向的相关性较Y轴方向的好,Z轴的相关性最差。用指示克立格法对未采样点处进行估值,估值结果显示含水层渗透性由山前向滨海逐渐变低,在垂直方向上,渗透性变化不明显,浅部比深部略好;同时给出了估计精度,并认为对估计精度不高的区域可通过增加适当的工程加以控制。最后用交叉验证法对估值结果进行了检验,证明建立的指示变异函数模型合理且估值效果较好。这一实际应用表明指示克立格法可以很好地描述第四系含水层渗透性的空间分布规律。     

利用非平衡态温度测井数据估算地温梯度

掌握真实地温梯度对于深入了解易受温压场控制的天然气水合物赋存状态具有重要意义。在南海天然气水合物钻探区获取的地温梯度主要以海底表层的热流探针方式为主,由于海底表层尚未压实,地层物理属性多呈现高渗透性,易受到海底底流影响,导致了部分地温梯度无法推算到较深地层。而另一方面,井下原位温度测量虽然可获取真实的地温梯度,但其经济成本昂贵并且时效性低。为此本研究依据天然气水合物钻探井位单一非平衡态温度测井数据和钻井进程,在前人的数学模型基础上,尝试现场快速恢复地层地温梯度的操作,并利用有限的原位地温梯度进行对比分析。研究结果表明,该方法在一定程度上具有适用性,当测井温度变化率在较均匀层段（例如A-B段）,根据测井进程可大致估算具有参考意义的原始地温梯度。但应用该方法时也须谨慎,避免使用测井温度变化率在非均匀的数据段（例如B-C段）,因为模型中受到数学条件而忽略的多种不确定因素的权重,在外部参数环境波动较大时有可能增加,从而减弱了模拟过程中时间因子的主要作用量。     

基于WellTester的岩溶含水层水文地质参数估算

Well Tester是计算地热含水层水文地质参数的软件,该软件通过对水压力过程曲线进行拟合,进行参数计算。该软件界面友好、操作简单,且具有输出单井报告功能。文章对Well Tester软件各模块及各界进行简要介绍的基础上,以＂北京岩溶水资源勘查评价工程＂中新建岩溶水井为例,对各个操作步骤进行了介绍。通过对比分析Well Tester软件与经验法的结果,表明该软件可对岩溶裂隙含水层的水文地质参数进行计算,且该软件对成井质量评价有一定指导意义。目前该软件还未广泛应用于岩溶裂隙含水层,为获取较多的水文地质参数,笔者认为该软件在我国具有一定的推广价值。     

浅层低渗透性含水层水平盲井开采技术研究初探

水平井是开采浅层低渗透性含水层地下水的有效方法。水平井可以双面孔形式成井,也可以盲孔的形式成井(单一掘进工作面成井)。在场地受限或客户有特定要求情况下,水平盲井能够获得比水平双面井更大的优势。从钻孔设计、钻进扩孔、井管铺设、填砾洗井等方面对水平盲井施工工艺进行了探讨。通过研究,研制出了适合水平盲井施工的过滤器,提出了相适应的钻进方法和成井工艺,为进行水平盲井的野外试验奠定基础,为相关研究探索提供参考。     

磁共振探测估算含水层渗透系数的原位试验研究

通过一个完整的磁共振探测（MRS）、钻探、抽水试验过程,开展了MRS估算含水层渗透系数的原位试验研究。在分析MRS估算渗透系数准确性的基础上,系统剖析了引起准确性差异的主要因素,并对进一步提高估算效果提出了建议。结果显示：（1）采用现阶段常用的参数设置,与抽水试验计算值相比,MRS估算渗透系数的差值为抽水试验计算值的17.59%。（2）MRS推断的含水层顶板、底板埋深与钻孔揭示的信息相比,差值分别为4.11m、1.03m,表明其对估算渗透系数准确性的影响较小。（3）CP值是影响估算准确性的重要因素,其值为10-9数量级符合大多数地层的特点。另外,通过在已知渗透系数的钻孔附近进行MRS,从而获取CP参考值,应用该值估算的渗透系数准确性高于常用的参数设置。（4）指数a、b设置方面,应用Seevers公式（a=1、b=2）的估算效果优于Kenyon公式（a=4、b=2）。本成果有助于提高MRS估算渗透系数方法在野外条件下的适用性。     

古温度估算问题

本文对古温度估算问题进行论证和讨论，给出了利用古今生态习性类似植被来估算古温度的计算公式，指出了估算温度时所应考虑的影响因素，特别是要考虑地壳升降幅度问题。     

地下咸水储能回灌含水层胶体释放动力学与渗透性变异

为了揭示天津滨海地区咸水储能回灌过程中含水层渗透性变化的机制,采用室内土柱试验的方法研究不同温度下咸水储能回灌过程中含水层胶体的释放量、释放速率以及胶体释放对含水层渗透性的影响,同时探讨了胶体释放过程中Ca2+的变化特征。研究结果表明,咸水储能回灌过程中含水层胶体释放是脉冲式的,表现为突然增加,然后缓慢降低,大约20个孔隙体积为一个周期;胶体累积释放量随着孔隙体积数的增加而增加;胶体释放量与孔隙体积数为分段函数,不同阶段胶体累积释放量增长幅度和释放速率发生变化。胶体释放过程中含水层的渗透系数随着孔隙体积数的增加呈“S”型曲线;0℃、10℃和20℃情况下咸水含水层渗透系数分别增加了4.02倍、12.21倍和6.63倍;不同温度下虽然含水层渗透系数开始有差异,但60个孔隙体积数后渗透系数均接近15 cm/d左右。胶体释放过程中也存在着Ca2+-K+、Na+ 阳离子交换作用,不同的温度下这种交换作用动态特征不同。     

不同SAR条件下滨海含水层胶体释放与渗透性变异

在野外调查的基础上, 研究不同钠吸附比(SAR)条件下滨海含水层胶体释放规律, 采集天津平原区代表性含水层土样, 采用室内批实验和土柱实验, 研究胶体释放浓度和释放量的动态特征, 识别不同含水介质胶体释放的差异性, 同时分析胶体颗粒释放过程中含水介质渗透性变异特征.结果表明, 在NaCl和CaCl₂混合溶液系统中, 含水层含水介质胶体颗粒的释放与地下水溶液所含阳离子价态有关, Ca2+含量越高, SAR越小, 胶体越不容易释放出来, Ca2+对胶体释放的抑制作用越强烈.土柱实验表明不同吸附比情况下粉砂和中砂胶体释放浓度均很小; 当地下水中SAR为0和8时粉土胶体释放很少, 当溶液的SAR为∞时胶体有明显的释放, 释放浓度随孔隙体积数的增加而增加, 在52个孔隙体积数瞬时达到峰值73.76 mg/L, 然后缓慢减少, 最后累积释放量达0.13 mg/g.胶体释放过程中, 粉土、粉砂和中砂渗透性损失分别为98.2%、86.7%和95.9%;含水介质渗透性的降低主要是由于释放的胶体颗粒在空间上重新分布造成的.      

人工回灌条件下滨海砂质含水层渗透性的时空演变特征

人工回灌补给滨海含水层是海水入侵修复经常采用的工程措施,然而人工回灌条件下滨海砂质含水层经常出现渗透性显著降低的现象,其含水介质渗透性的时空演变规律仍不清楚。本文以青岛市大沽河下游咸水入侵区含水层砂样为研究对象,通过利用不同尺度的室内砂柱淡咸水驱替试验,对定水头和定流速条件下人工回灌咸淡水驱替过程中砂质含水层渗透性的时空演变特征进行了研究。结果表明：当淡水驱替咸水时含水介质的渗透性会发生显著变化,整个砂柱的渗透性先降低后回升,原因是回灌过程中砂柱中的黏土矿物发生释放、迁移、沉积;定水头条件下,在砂柱的前半段存在一个淘空区,渗透系数是初始渗透系数的1.6~2.0倍,砂柱其它部分渗透性是先降低再轻微回弹;定流速条件下,砂柱的渗透系数随时间的变化均呈现先降低后升高趋势,且砂柱各段离入水口的距离越远其渗透系数的值越小;砂柱黏粒含量的变化规律与渗透性的演化特征相吻合。研究成果可为人工回灌治理滨海含水层海水入侵提供一定的科学依据。     

黏性土渗透性温度效应实验研究

由于全球气候变暖、城市热岛效应加剧和核废料地质处置等原因,温度对黏性土工程性质的影响日益受到关注。本文在实验的基础上,采用直接测量法,对南京下蜀土、淤泥质土以及混合土3种试样,进行了5°～45°温度下的变水头渗透实验,分析了温度对黏性土渗透性的影响。实验结果表明:温度对3种试样的渗透性均有较大影响。温度越高,渗透性越大;试样的密度越大,渗透系数随温度变化率越低;在3种试样中,混合土的渗透系数高于淤泥质土和下蜀土的对应值,而淤泥质土的渗透系数又略大于下蜀土。最后对黏性土渗透性的温度效应机理进行了分析,认为水的动力黏滞性,黏粒的双电层厚度以及土的微结构三方面因素的共同作用引起了黏性土渗透性的温度效应。     

松散承压含水层渗透系数变化规律与估算模型研究

我国华北隐伏型煤田的煤系普遍被第四系松散层覆盖,其中的松散承压含水层在煤矿生产中常带来矿井突水、地表沉降、井筒变形破坏等水文地质灾害,造成巨大经济损失和人员伤亡。渗透系数是反映松散承压含水层土体介质渗透能力的重要参数,其数值的合理估算,对该类煤矿水文地质灾害的防治具有重要指导意义。目前,华北隐伏型煤田松散承压含水层渗透系数往往仅通过现场抽水试验确定,基于地质勘探钻孔信息与数据估算松散承压含水层渗透系数的模型研究较少。通过收集淮北煤田祁东煤矿松散承压含水层已有抽水试验的钻孔信息与数据,选取承压含水层厚度、泥层砂层比、最厚砂层占比、有效应力与底砾层厚比作为影响指标,分别与渗透系数进行相关性分析。最终确定底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比为关键影响指标,并分析其对渗透系数的影响规律。结果表明,松散承压含水层渗透系数随底砾层厚比的增加而增大,随有效应力和泥层砂层比的增加而减小。在此基础上,采用多元线性回归分析,提出了基于底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比的渗透系数估算模型。并将该估算模型应用于淮北煤田祁南、朱仙庄、青东煤矿松散承压含水层的渗透系数估算,结果显示估算结果与试验值一致。     

采用阶梯状流量抽水试验资料估算含水层参数

含水层参数的取得与准确程度是当前水文地质学中的重要课题之一。而以往所作的大量稳定流试验资料的利用率很低或无法利用。为了求参数,不得不再投入几组非稳定流抽水试验,这在小比例尺区域普查中很难实现,在较为详细的勘探工作中也花费很大。笔者在整理某地区沿海水文钻孔稳定流抽水试验     

采用阶梯状流量抽水试验资料估算含水层参数

正 含水层参数的取得与准确程度是当前水文地质学中的重要课题之一。而以往所作的大量稳定流试验资料的利用率很低或无法利用。为了求参数,不得不再投入几组非稳定流抽水试验,这在小比例尺区域普查中很难实现,在较为详细的勘探工作中也花费很大。笔者在整理某地区沿海水文钻孔稳定流抽水试验     

利用斯通利波评价复杂岩性储层渗透性

针对海拉尔盆地贝尔凹陷区复杂岩性储层,进行了利用斯通利波估算储层渗透率的应用研究,并把斯通利波渗透率与岩心渗透率和核磁处理渗透率进行了对比。对比结果表明,可依据获得的斯通利波渗透率曲线进行储层的有效性划分。     

利用单井抽水试验确定含水层系数

本文阐述了井中水跃值的存在，分析论证了影响半径Ｒ与渗透系数Ｋ的关系。从而利用井中水跃值ΔＳ和Ｄｕｐｕｉｔ稳定渗流理论可推导的完整井出水量公式建立方程Ｓ＝Ｓｃ＋ΔＳ。再用单孔（井）多落程（不少于三次）稳定渗流抽水资料计算含水怪渗透系数Ｋ。通过室内模拟试验和室外抽水试验，将试验的精度提高到９０％以上，且无需增打观测孔，从而节省了大量的资金。该方法也可作为观测孔抽水试验对照计算方法之一。     

利用水井视电阻率确定含水层分布

为加强地下水管理,摸清区域含水层分布,介绍了利用现有水井,应用物探方法测量其剖面视电阻率曲线,确定含水层分布的方法。     

导向钻进铺管技术在浅层低渗透性含水层地下水开采中的应用

水平水井是开采浅层低渗透性含水层地下水的有效方法,水平水井施工包括钻进、护壁、扩孔、井管安装、填砾、洗井等步骤.对导向钻进铺管技术在浅层低渗透性含水层地下水开采中的工艺进行了详细探讨.通过研究,研制出了适合水平水井施工的过滤器,提出了相适应的钻进方法和成井工艺,为浅层低渗透性含水层地下水开采提供了一种新方法.     

水平定向钻进技术在浅层低渗透性含水层地下水开采中的试验研究

浅层低渗透性含水层埋深浅、渗透性低,难以用常规管井开采。利用水平定向钻井技术,可在含水层内长距离铺设过滤器,从而增大水井出水量。研制的贴砾过滤器,其性能经水平井试验验证满足水平井成井要求,取得了良好的试验效果。