巴基斯坦某电厂物探测井及钻探资料成果对比分析
李仁杰+纪成亮+刘浩
摘 要：巴基斯坦RAVI河与SUTLEJ河之间的巴里河间冲积地区位于印度河平原地区，上覆第四系松散冲积层，目前国内外对该地区的研究较少，对当地水文地质条件也没有很好的认识。本文通过地质钻探、水文地质测井研究了该区域的水文地质条件，确定了项目区含水岩组的分布规律；并通过钻探资料与测井资料的对比清晰了解了当地的地质条件和地下水赋存及运移规律，以保护现有水源地正常运行，并为今后地下水水资源的开发利用提供基础资料。
关键词：物探测井；钻探；含水岩组；涌水量；巴基斯坦
中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）3-0078-02
1 项目区研究概况
工作区位于RAVI河与SUTLEJ河之间的巴里河间冲积地区（BARI DOAB），巴里河间冲积地区被第四纪冲积层覆盖，下伏地层推测为半胶结古近纪地层岩石、前寒武纪的变质岩或火成岩。除在冲积区东北部小范围内有深层钻孔揭露基岩性质与年代外，其他地区勘探孔深度仅限于第四系松散层内，没有可靠信息反映深部基岩的年代及分布情况。现对第四系松散层介绍如下：
本区松散的第四纪冲积层构成了印度河盆地主要的含水层系统。根据收集资料分析，在巴里河间地区东北角，只有1A、br-6、br-7三个钻孔穿透第四系松散层，揭露到前寒武系地层，三个钻孔揭露基岩埋深分别为382m（1252ft）、311m（1021ft）、283m（928ft）。在巴里河间地其他地区，尽管钻孔打到了383m（1252ft），但是仍然没有揭露基岩。本次探采结合孔最大深度297m，底部揭露中元古代灰绿色页岩。
因此对地层及测井资料的对比能帮助了解当地的地质条件和地下水赋存及运移规律，以保护现有水源地正常运行，并为今后地下水水资源的开发利用提供基础资料。
2 区域地质条件概况
2.1 断裂构造
巴基斯坦地处印度板块与欧亚板块结合部位偏西侧，并且其西部又处于阿拉伯板块与印度板块拼合部位，因此在巴基斯坦境内除最北一小隅属兴都库什地块外，其自北向南以喀喇昆仑主断裂（MKT）、主盖层断裂（MMT）、主边界断裂（MBT）和主前渊断裂（MFT）将该区分为喀喇昆仑地块、科希斯坦岛弧、喜马拉雅造山带以及新生代前渊坳陷等4个构造单元，其区域构造线方向以NEE向为主，并且在断裂带中常伴有断续分布的蛇绿岩，而在地块上古近纪岩浆活动则比较发育。
2.2 岩浆活动
巴基斯坦岩浆活动比较频繁，华力西期、加里东期以及前寒武纪岩浆岩仅零星分布于西北部与阿富汗和中国边境附近以及巴基斯坦控制的克什米尔地区内，但由于研究程度较低，缺少年代数据，目前尚有争议。
2.3 区域地层
项目区下部基岩主要前寒武系地层，是在印度河平原上旁遮普省的萨戈德-拉合尔-费萨尔巴德和信德省东南的拉格尔巴格尔，共有露头5处，其研究较详细，主要为中元古代灰绿色页岩、板岩和石英岩，夹流纹岩，被粗玄岩和辉长岩侵入，同位素年龄值为（805±20）Ma。据地球物理资料，其属于印度克拉通向北延伸部分，并且大部分隐伏于印度河平原之下。
3 地质钻探
本次钻探采用巴基斯坦当地的反循环水文钻机施工，无芯钻进，捞取岩样。
3.1 钻探
钻孔开孔直径Ф600mm，终孔直径Ф600mm；钻孔孔身在100m深度内，其孔斜度不大于1.5°；探采井孔斜度不大于1°；最大勘探深度达到297m。
3.2 取样
根据巴基斯坦国内的钻探施工经验，结合地层情况，本次施工采用反循环钻进，每1.52m（5ft）捞取岩样一份，重量500g以上，清洗干净后，按顺序摆放技术人员现场编录。编录后的岩样编号装袋保存，岩样袋上标出岩样捞取深度、取样时间、钻孔编号。
3.3 成果分析
本次勘察在工作区最大钻探深度297m；第四系松散岩地层分布广泛，厚度294m左右，富水性较好。
根据本次钻孔资料，工作区0～10m主要为浅棕色粉土；10m以下主要为浅灰色的细砂、中细砂及少许的中粗砂，厚度294m左右，其间夹数层粉质粘土、粉土层、砂砾石层。在工作区内，含水岩组不同地段的厚度变化不大，且分布连续，本次施工钻孔未见明显隔水层。
根据本次施工的探采结合孔资料，埋深10m以上为粉土层，其下部基本为砂层。总体来看，含水砂层主要分布在埋深10～294m，其中砂层上部颗粒较细，主要为粉细砂、细砂，向下部颗粒逐渐变粗，为中细砂、中砂，夹有2～7层粉质粘土、粉土薄层，有数层砂砾石层，局部砂层中含有粉质粘土团块及砂岩砾石。
4 水文地质测井
4.1 测井方法
结合勘察区域水文地质条件、地层状况，本次主要采用自然伽马、自然电位、电阻率三种方式分别对钻孔进行测井工作，目的是划分地层岩性与含水层较好位置。
4.1.1 自然伽马测井
本工作区第四系中，当地层泥质含量较高时，颗粒吸附的放射性同位素元素（有些地层可能是放射性矿物含量高的层—放射性矿藏）较多，所以粘土、粉质粘土自然伽马测井值一般相对较高；当地层砂含量较多，或者砂砾较大时，颗粒吸附的放射性同位素也相对较少，一般表现为自然伽马测井值相对较低。通过对比测井曲线随深度变化情况，可划分出砂层较好段。
4.1.2 自然电位测井
在井内，当地层水含盐浓度和钻井液含盐浓度不同时，引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用；当地层压力与钻井液压力不同时，在地层空隙中产生过滤作用。这些在井壁附近产生的电化学过程会产生自然电动势，形成自然电场。影响因素自然电位主要因素有地层水和钻井液滤液含盐浓度比值、岩性、温度、地層水和钻井液滤液含盐性质、地层电阻率、地层厚度、井径扩大和钻井液进入等。
4.1.3 電阻率测井
本工作区第四系地层中，黄铁矿、磁铁矿等导电性较好的金属矿物含量极少，故电阻率测井值主导因素以孔隙率为主。由于砂层或者含砂较高地层孔隙率较低，电阻率测井值一般情况下高于粘土、粉质粘土，因此采用电阻率测井也能有效划分出砂层状况较好段。
4.2 测井设备
水文测井设备为蒙特生产的Mount Sopris MATRIX便携式数字系统，该系统是久经考验的、不受天气影响的超轻便整装电子仪器。探头选择为蒙特Mount SoprisMATRIX便携式数字系统配套的自然伽马、自然电位及电阻率探头。
4.3 测井曲线解译
测井结束后，采用Well CAD4.3等软件进行现场数据处理、曲线绘制。由EP4测井曲线图（图1）可以看出，自然电位值（SP）在纵向上变化并不大，无法对渗透率大小进行有效比较；105～135m测井曲线段及180～210m测井曲线段表现出，低GR值，相对高电阻率特征，推测上述对应深度范围砂层状况较好，水质TDS值较低；60～90m测井段，GR值较高，同时电阻率值不具备低电阻率值特征，推测改测井段地层含有少量泥质结核。
测井工作中，工作人员认真负责，当曲线出现不正常异常时，技术人员及时找出原因，调整仪器进行重新测量。部分曲线进行多次测量，以保证测量的准确性。共完成自然伽马测井2161.90m，自然电位测井1133.9m，电阻率测井2176.5m。
5 结论
（1）本次水文物探测井采用自然伽玛、自然电位、电阻率三种方法测井，解译资料与岩样编录资料相对照，寻找较好的含水层段。
（2）项目区砂层的富水性主要受砂层厚度、粒度、分选性等影响。砂层厚度大、颗粒粗、分选性好的地区富水性强，反之富水性则弱。本次重点工作区地下水富水性与砂层分布规律有着明显的相关性，即在砂层厚度大、颗粒相对较粗的水源地中心地段，单位涌水量一般大于2000m3/（d·m）。
（3）在物探解译反映电阻率值较低地段，钻探反应砂层厚度稍小，且含有较多的粉土、粉质粘土薄层，砂层中泥质团块含量也较多的地带，则富水性相对较弱，单位涌水量一般小于2000m3/（d·m）。
参考文献：
[1] 黄祖熹，王玉满，王玉成. 巴基斯坦中印度河盆地构造与层序地层学研究. 石油勘探与开发：2005.2：134～139.
[2] 吴良士.巴基斯坦伊斯兰共和国地质构造与区域成矿.矿床地质：2010.2：192～194.
[3] Sayyed Hossein Shah Bukhari. Country Update Paper on Pakistan. Proceedings World Geothermal Congress 2010 Bali， Indonesia， 25-29 April 2010.
[4] A. U.Haq，M.N.Choudhary，J. P. Burg and Ch. M.Majid.. GEOLOGY， SEISMICITY AND SEISMIC RISKS ASSESSMENT OF EASTERN SALT RANGE， PUNJAB – PAKISTAN. Pakistan Journal of Science （Vol. 65 No. 1 March， 2013）.
摘 要：巴基斯坦RAVI河与SUTLEJ河之间的巴里河间冲积地区位于印度河平原地区，上覆第四系松散冲积层，目前国内外对该地区的研究较少，对当地水文地质条件也没有很好的认识。本文通过地质钻探、水文地质测井研究了该区域的水文地质条件，确定了项目区含水岩组的分布规律；并通过钻探资料与测井资料的对比清晰了解了当地的地质条件和地下水赋存及运移规律，以保护现有水源地正常运行，并为今后地下水水资源的开发利用提供基础资料。
关键词：物探测井；钻探；含水岩组；涌水量；巴基斯坦
中图分类号：TV22 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2018）3-0078-02
1 项目区研究概况
工作区位于RAVI河与SUTLEJ河之间的巴里河间冲积地区（BARI DOAB），巴里河间冲积地区被第四纪冲积层覆盖，下伏地层推测为半胶结古近纪地层岩石、前寒武纪的变质岩或火成岩。除在冲积区东北部小范围内有深层钻孔揭露基岩性质与年代外，其他地区勘探孔深度仅限于第四系松散层内，没有可靠信息反映深部基岩的年代及分布情况。现对第四系松散层介绍如下：
本区松散的第四纪冲积层构成了印度河盆地主要的含水层系统。根据收集资料分析，在巴里河间地区东北角，只有1A、br-6、br-7三个钻孔穿透第四系松散层，揭露到前寒武系地层，三个钻孔揭露基岩埋深分别为382m（1252ft）、311m（1021ft）、283m（928ft）。在巴里河间地其他地区，尽管钻孔打到了383m（1252ft），但是仍然没有揭露基岩。本次探采结合孔最大深度297m，底部揭露中元古代灰绿色页岩。
因此对地层及测井资料的对比能帮助了解当地的地质条件和地下水赋存及运移规律，以保护现有水源地正常运行，并为今后地下水水资源的开发利用提供基础资料。
2 区域地质条件概况
2.1 断裂构造
巴基斯坦地处印度板块与欧亚板块结合部位偏西侧，并且其西部又处于阿拉伯板块与印度板块拼合部位，因此在巴基斯坦境内除最北一小隅属兴都库什地块外，其自北向南以喀喇昆仑主断裂（MKT）、主盖层断裂（MMT）、主边界断裂（MBT）和主前渊断裂（MFT）将该区分为喀喇昆仑地块、科希斯坦岛弧、喜马拉雅造山带以及新生代前渊坳陷等4个构造单元，其区域构造线方向以NEE向为主，并且在断裂带中常伴有断续分布的蛇绿岩，而在地块上古近纪岩浆活动则比较发育。
2.2 岩浆活动
巴基斯坦岩浆活动比较频繁，华力西期、加里东期以及前寒武纪岩浆岩仅零星分布于西北部与阿富汗和中国边境附近以及巴基斯坦控制的克什米尔地区内，但由于研究程度较低，缺少年代数据，目前尚有争议。
2.3 区域地层
项目区下部基岩主要前寒武系地层，是在印度河平原上旁遮普省的萨戈德-拉合尔-费萨尔巴德和信德省东南的拉格尔巴格尔，共有露头5处，其研究较详细，主要为中元古代灰绿色页岩、板岩和石英岩，夹流纹岩，被粗玄岩和辉长岩侵入，同位素年龄值为（805±20）Ma。据地球物理资料，其属于印度克拉通向北延伸部分，并且大部分隐伏于印度河平原之下。
3 地质钻探
本次钻探采用巴基斯坦当地的反循环水文钻机施工，无芯钻进，捞取岩样。
3.1 钻探
钻孔开孔直径Ф600mm，终孔直径Ф600mm；钻孔孔身在100m深度内，其孔斜度不大于1.5°；探采井孔斜度不大于1°；最大勘探深度达到297m。
3.2 取样
根据巴基斯坦国内的钻探施工经验，结合地层情况，本次施工采用反循环钻进，每1.52m（5ft）捞取岩样一份，重量500g以上，清洗干净后，按顺序摆放技术人员现场编录。编录后的岩样编号装袋保存，岩样袋上标出岩样捞取深度、取样时间、钻孔编号。
3.3 成果分析
本次勘察在工作区最大钻探深度297m；第四系松散岩地层分布广泛，厚度294m左右，富水性较好。
根据本次钻孔资料，工作区0～10m主要为浅棕色粉土；10m以下主要为浅灰色的细砂、中细砂及少许的中粗砂，厚度294m左右，其间夹数层粉质粘土、粉土层、砂砾石层。在工作区内，含水岩组不同地段的厚度变化不大，且分布连续，本次施工钻孔未见明显隔水层。
根据本次施工的探采结合孔资料，埋深10m以上为粉土层，其下部基本为砂层。总体来看，含水砂层主要分布在埋深10～294m，其中砂层上部颗粒较细，主要为粉细砂、细砂，向下部颗粒逐渐变粗，为中细砂、中砂，夹有2～7层粉质粘土、粉土薄层，有数层砂砾石层，局部砂层中含有粉质粘土团块及砂岩砾石。
4 水文地质测井
4.1 测井方法
结合勘察区域水文地质条件、地层状况，本次主要采用自然伽马、自然电位、电阻率三种方式分别对钻孔进行测井工作，目的是划分地层岩性与含水层较好位置。
4.1.1 自然伽马测井
本工作区第四系中，当地层泥质含量较高时，颗粒吸附的放射性同位素元素（有些地层可能是放射性矿物含量高的层—放射性矿藏）较多，所以粘土、粉质粘土自然伽马测井值一般相对较高；当地层砂含量较多，或者砂砾较大时，颗粒吸附的放射性同位素也相对较少，一般表现为自然伽马测井值相对较低。通过对比测井曲线随深度变化情况，可划分出砂层较好段。
4.1.2 自然电位测井
在井内，当地层水含盐浓度和钻井液含盐浓度不同时，引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用；当地层压力与钻井液压力不同时，在地层空隙中产生过滤作用。这些在井壁附近产生的电化学过程会产生自然电动势，形成自然电场。影响因素自然电位主要因素有地层水和钻井液滤液含盐浓度比值、岩性、温度、地層水和钻井液滤液含盐性质、地层电阻率、地层厚度、井径扩大和钻井液进入等。
4.1.3 電阻率测井
本工作区第四系地层中，黄铁矿、磁铁矿等导电性较好的金属矿物含量极少，故电阻率测井值主导因素以孔隙率为主。由于砂层或者含砂较高地层孔隙率较低，电阻率测井值一般情况下高于粘土、粉质粘土，因此采用电阻率测井也能有效划分出砂层状况较好段。
4.2 测井设备
水文测井设备为蒙特生产的Mount Sopris MATRIX便携式数字系统，该系统是久经考验的、不受天气影响的超轻便整装电子仪器。探头选择为蒙特Mount SoprisMATRIX便携式数字系统配套的自然伽马、自然电位及电阻率探头。
4.3 测井曲线解译
测井结束后，采用Well CAD4.3等软件进行现场数据处理、曲线绘制。由EP4测井曲线图（图1）可以看出，自然电位值（SP）在纵向上变化并不大，无法对渗透率大小进行有效比较；105～135m测井曲线段及180～210m测井曲线段表现出，低GR值，相对高电阻率特征，推测上述对应深度范围砂层状况较好，水质TDS值较低；60～90m测井段，GR值较高，同时电阻率值不具备低电阻率值特征，推测改测井段地层含有少量泥质结核。
测井工作中，工作人员认真负责，当曲线出现不正常异常时，技术人员及时找出原因，调整仪器进行重新测量。部分曲线进行多次测量，以保证测量的准确性。共完成自然伽马测井2161.90m，自然电位测井1133.9m，电阻率测井2176.5m。
5 结论
（1）本次水文物探测井采用自然伽玛、自然电位、电阻率三种方法测井，解译资料与岩样编录资料相对照，寻找较好的含水层段。
（2）项目区砂层的富水性主要受砂层厚度、粒度、分选性等影响。砂层厚度大、颗粒粗、分选性好的地区富水性强，反之富水性则弱。本次重点工作区地下水富水性与砂层分布规律有着明显的相关性，即在砂层厚度大、颗粒相对较粗的水源地中心地段，单位涌水量一般大于2000m3/（d·m）。
（3）在物探解译反映电阻率值较低地段，钻探反应砂层厚度稍小，且含有较多的粉土、粉质粘土薄层，砂层中泥质团块含量也较多的地带，则富水性相对较弱，单位涌水量一般小于2000m3/（d·m）。
参考文献：
[1] 黄祖熹，王玉满，王玉成. 巴基斯坦中印度河盆地构造与层序地层学研究. 石油勘探与开发：2005.2：134～139.
[2] 吴良士.巴基斯坦伊斯兰共和国地质构造与区域成矿.矿床地质：2010.2：192～194.
[3] Sayyed Hossein Shah Bukhari. Country Update Paper on Pakistan. Proceedings World Geothermal Congress 2010 Bali， Indonesia， 25-29 April 2010.
[4] A. U.Haq，M.N.Choudhary，J. P. Burg and Ch. M.Majid.. GEOLOGY， SEISMICITY AND SEISMIC RISKS ASSESSMENT OF EASTERN SALT RANGE， PUNJAB – PAKISTAN. Pakistan Journal of Science （Vol. 65 No. 1 March， 2013）.
