浅析干扰井群抽水在盐湖沉积地层的应用.pdf

2023年第6期新 疆 有 色 金 属浅析干扰井群抽水在盐湖沉积地层的应用崔军陈佳佳（国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司，新疆哈密 839000）摘要：罗布泊盐湖因独特的地理、气候环境及“二阶段”成钾模式，形成了世界级的钾盐矿。含矿地层主要为第四系湖泊化学盐类沉积，含矿卤水主要为晶间孔隙水的形式赋存；目前直井抽水是最有效的开采方式，适当的井径与合理的布井间距能有效的增加抽水能力。通过本次抽水试验，分析干扰井群在松散盐湖沉积地层的应用。关键词：干扰井群；抽水试验；水位降深1 盐湖概述罗布泊盐湖位于中国新疆塔里木盆地东北缘广袤沙漠地带的低洼地区，是塔里木盆地的积盐汇水中心。矿区北接库鲁塔格山、南临阿尔金山，东至北山，西接塔克拉玛干沙漠，区内总体地势平坦，为湖积平原。地形特征为北高南低，东西部高，中间低，北宽南窄。罗布泊地区气候异常干燥、炎热，昼夜温差大，降雨量稀少而蒸发量极大，常年盛行风NE方向，风蚀强烈，属典型的大陆性干旱气候。罗布泊盐湖独特的封闭地理环境及极端的气候条件形成了世界罕见的巨厚层钙芒硝沉积及大规模矿物晶间富钾卤水聚集。随着研究的不断发展，从“高山深盆迁移”论和“两段式”成钾论，到“含水墙”成藏模式，每次新的认识都带来了找矿突破。2 试验区水文地质条件2.1 含盐系沉积分布工作区出露、已揭露的地层均为第四系湖泊化学盐类和碎屑沉积，区内中浅部含盐系由多组蒸发沉积旋回组成。单个沉积旋回自下而上大体由粘土-含石膏/钙芒硝粘土含粘土石膏/钙芒硝石膏钙芒硝石盐/白钠镁矾杂卤石构成，含盐系沉积厚度在纵向自下而上表现为逐渐变薄的特征。区内地下100m以浅的深度，地层大致划分4个含水层，分别为W1晶间孔隙潜水含水层、W2W4晶间承压水含水层组。潜水层主要为钙芒硝及粘土组成，盐溶孔隙极度发育，矿物间胶结松散、水力联系较好，含水层单位涌水量平均172380m3/dm，富水性中等；承压水层以钙芒硝为主，夹少量粉质粘土，钙芒硝以中粒晶为主，该层矿物胶结相对致密，晶间孔隙不发育，含水层的联通性一般、富水性较差；各含水层间有致密芒硝层、粘土层作为隔水层标志，各层间几无水力联系。2.2 工作区补径排条件罗布泊盐湖处于塔里木河流域下游低洼地，接受其它水系单元的补给，是地下水的最终排泄地。目前罗布泊盐湖已无地表径流补给；地下水补给主要为北部山区降水洪流入渗、大气降雨入补给等；地下水排泄主要以蒸发和人工开采，蒸发量相对较少，人工开采是主要的排泄途径。3 抽水试验结合前人相关水文地质资料发现，试验区内地层富水性非均质特征明显，本次试验布置 3眼抽水井及 4眼观测井，分别进行单井抽水及干扰群井抽水试验。抽水试验区内布设抽水主井 CZK1-3、观测孔GCK1-4，均沿直线分布，布井间距在125-500m不等。3.1 单井抽水试验单井抽水试验以CZK1为主井，其它主井停止抽水，CZK1 抽水试验分别进行大、中、小三个落程抽水，各落程抽水稳定时间均大于8h，观测孔GCK12距主孔250m。根据试验数据绘制涌水量-降深Q-f（s）、单位涌水量-降深图q-f（s），见图1。由图可知Q-f（s）曲线呈抛物线上凸型，涌水量随水位降深增大时相应的变大，q-f（s）曲线反应出单位涌水量随降深增大而减小，曲线曲率小，偏直线型，与潜水层厚大富水性好、承压水层薄富水性一般的特征相吻合。3.2 干扰井群抽水干扰井群稳定流抽水设抽水井 3 眼，分别为DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.06.012282023年第6期新 疆 有 色 金 属CZK1、CZK2、CZK3，间距 600m，观测孔 4 眼。为排除其他干扰因素影响，试验以 3眼主孔同时最大能力抽水，对应单井试验的大落程抽水，仅进行1个落程试验。抽水试验参数计算相对复杂，本次试验将地层概化为潜水层及承压水层两个系统，认为系统内地层参数相同。根据裘布依单孔稳定流潜水公式【1】，承压卤水层计算公式采用裘布依单孔稳定流承压公式【2】，承压转无压含水层采用单孔稳定流承压-无压公式【3】联立求解渗透系数。公式【1】公式【2】公式【3】单井CZK1抽水试验地层潜水层平均渗透系数79.47m/d，承压水层渗透系数14.43m/d；单井涌水量在794.7-1118.6 m3/hm，大降深单位涌水量为794.7m3/hm；干扰井群抽水过程中大降深单位涌水量为739.5 m3/hm，干扰系数为6.89%。3.3 观测孔水位降深对比单井试验时，GCK12观测孔对称分布于主孔两侧，距主孔250m。干扰群井最大落程时观测孔水位降深是单井时的2.44-2.53倍，说明在垂向上，群井抽水时的降水漏斗深度更深，影响程度更大；单井试验时右侧 GCK2 降深约为左侧 GCK1 降深的3.083.44倍，说明水平方向主井两侧含水层的富水性存在非均质特征，右侧影响半径更大，富水性相对较差。4 结语通过对比抽水试验分析，干扰井群抽水对单井的干扰系数为6.89%，在实际抽水过程中干扰井群的影响还会收到其他多因素干扰，受试验条件限制，未做其他落程的对比试验；通过观测孔水位降深比较，降水漏斗深度及影响范围的差异性反映出测区含水层的富水性在水平、纵向上存在明显的非均质特征；通过简单概化含水地层分析单井试验数据，计算潜水层、承压水层的渗透系数，与区内以往试验获取资料无明显差异。参考文献：1马黎春.罗布泊盐湖“大耳朵”盐盘特征、成因及古环境意义.沉积学报.2011.12刘成林，焦鹏程.2020.罗布泊盐湖钾盐矿床形成条件与规律.科学出版社.3刘成林，焦鹏程，孙小虹，吕风琳，张华.罗布泊盐湖成钾规律研究与找矿进展.地质学报.2018.8收稿：2022-10-26图1Q-f（s）、q-f（s）关系曲线图29