论文地下水溶解性总固体和含水层电性特征数值模拟，本文是地下水类有关研究生毕业论文范文和数值模拟和特征数值模拟和含水层电方面论文怎么撰写.
杨琳琳
（大庆油田水务研究设计院 黑龙江大庆 163458）
摘 要：本项目主要收集了2.5米梯度电极系测井资料,结合水文地质钻孔提供的含水层溶解性总固体资料,建立地层视电阻率R t 与对应地下水溶解性总固体TDS之间的数学关系.
关键词：地层视电阻率Rt；溶解性总固体TDS；含水层
1 R t 与TDS的关系
依据含水纯岩石体积物理模型及阿尔奇(Archie)公式可知：含水层的地层电阻率主要由岩性、孔隙结构和地层中水的电阻率决定.
对于地下水电阻率而言,其值由下式决定(傅良魁,1983)：
式中：n + 和n - 为水中正负离子数；e + 和e - 为每个正负离子所带的电量；v + 和v - 为正负离子的迁移速度.分析上式,地下水电阻率的主要影响因素有：
（1）TDS：即式中的正负离子数n + 和n - 的影响,水的TDS越高,离子数越多,地层水电阻率值越小.
（2）溶液类型：即式中正负离子所带的电量e + 和e - 的影响,不同类型的溶液具有不同的带电离子.
（3）温度：即式中所反映的正负离子的迁移速度v + 和v - 的影响,温度升高可以提高离子的活性,从而使离子迁移速度增大,造成地层水电阻率值降低.
参考相关资料和经验值,对于浅部第四系砂砾石和第三系泰康组砂岩,其孔隙度变化范围较小,可以近似当成某一常数,建立这样一种数学模型：
式中：
X——由一系列x i 数据组成,每个x i 对应某一口井某层位砂岩的R t 值；
Y——由一系列y i 数据组成,每个y i 对应某一口井某层位砂岩的TDS值；
A、B、β——分别为该数学模型的乘法因子、加法因子和幂指数,待定系数.
具体做法为在研究区内选取有TDS数据且分布较为均匀的井数据,分别读取每口井同一砂岩层的普通电阻率测井R t值、TDS值.考虑到TDS的取值是通过仪器测得水样电导率值,并在某个区间范围内乘以确定系数所得,参考有关文献,取β≈-1的近似值,对R t 值和1/TDS进行回归分析,拟合R t 与TDS之间的关系.
为了验证上述方法的可行性,可以采用Pearson相关系数R来检验地层R t 与1/TDS之间的线性相关显著程度.
若相关系数R越大,说明两者相关性越好,所建立的数学模型越精确,采用该公式进行预测、评价的可行性就越高.
2 测井曲线的识别与判读
大庆油田西部地区各含水层在2.5米底部梯度电阻率曲线上均表现为高阻异常,其电性曲线特征及划分标志具体如下：
（1）第四系底部砂砾石含水层：具有典型的高阻特征和自然电位负异常特征,底部边界以高阻层极大值为界；
（2）第三系泰康组含水层：上部为低平或锯齿状电阻率曲线,下部为一组或2~3组厚层高电阻层,砂岩底部以高阻层底部极大值为界.
为了建立R t 与TDS之间的关系,获得每口井砂岩与该层TDS之间一对一的关系,采用以下方法读出该砂岩层对应的R t 值：
厚层： h＞4d,（h为地层厚度,d为电极距）,采用面积平均方法读值,一般用地层中部电阻率曲线的几何平均值代表岩层的电阻率；
中等厚层：d＜h≤4d,曲线应避开地层的下界面和上界面一个电极距,取所剩部分的算术平均值；
薄层：h≤d,曲线受围岩电阻率影响很大,只取其极值来代表地层的电阻率.
3 地下水电性参数与溶解性总固体数学建模研究
按空间位置分布方式选取参与建模的井数据,建立能够反映整个研究区的数学模型.利用R t 电性参数和反映水质好坏的TDS数据进行数学建模研究.
第四系底部砂砾石含水层共采用60口井参与数值模拟运算,运算拟合R t 与1/TDS关系如图1所示：
根据前面所分析的数值建模方法,第四系砂岩含水层R t与1/TDS的拟合结果见图2,经公式换算可得第四系砂岩含水层R t 与TDS数学模型为：
其Pearson相关系数为R等于0.85,表明采用该公式,待求TDS数值和地层R t 参数之间具有高度相关性.
依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质保护目标,并参照生活饮用水、工业、农业用水水质要求,地下水质量标准.一般认为当TDS小于1000mg/L时,达到III类标准,即认为是适于人类用水的有利水源.
利用式（3-1)求得：当地下水TDS等于1000mg/L时,含水层R t ≈46Ω.m,表明当第四系砂岩含水地层R t >46Ω.m时,该层水质可达到TDS<1000mg/L.
第三系泰康组砂岩水层共采用114口井参与数值拟合运算,运算拟合R t 与1/TDS关系如图2所示.
经公式换算可得第三系泰康组砂岩含水层R t 与TDS数学模型为：
其Pearson相关系数为R等于0.82,表明采用该公式,待求TDS数值和地层Rt参数之间具有高度相关性.
利用式(3-2)求得：当地下水TDS等于1000mg/L时,含水层R t ≈45Ω.m,表明当第三系砂岩含水地层R t >45Ω.m时,该层水质可达到TDS<1000mg/L.
4 模型验证
采用以上数学建模公式3-1对西35-3井的第四系含水层TDS值进行预测,采用公式3-2对西30-3、西31-3、西33-5和西33-6井的泰康组含水层TDS值进行预测,结果如表1所示.
表1的验证结果表明采用视电阻率R t 数据进行溶解性总固体TDS预测,相对误差小于10%,方法精度可靠.
5 结论
建立了含水层电性特征与地下水TDS之间的数值模型,计算出当第四系含水层视电阻率大于45欧姆、第三系泰康组含水层视电阻率大于46欧姆时,地下水TDS值小于1000mg/L.
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