準(zhǔn)噶爾盆地古爾班通古特沙漠地區(qū)水文地質(zhì)特征及對石油開發(fā)的建議

王才川　張革新　周曉萌

摘 要：古爾班通古特沙漠地下水類型包括松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，其潛水資源富水性極弱，不具開發(fā)條件;承壓水厚度較大，分布范圍廣，補(bǔ)給量比較穩(wěn)定，具有一定的開發(fā)潛力;承壓含水層總厚度較穩(wěn)定，由北向南、由西向東逐漸變薄;滲透系數(shù)較低，整體由北向南、由西向東逐漸變大;富水性整體中等;徑流速度小，運(yùn)移遲緩，地下水水質(zhì)較差，整體由東向西、由南向北逐漸變大。承壓含水層從根本上解決了區(qū)內(nèi)石油開發(fā)的用水問題，起著至關(guān)重要的作用，在地下水開發(fā)的同時(shí)，必須重視地下水資源的安全問題。

關(guān)鍵詞：古爾班通古特沙漠;水文地質(zhì);油田

中圖分類號：X171文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2018）26-0074-03

1 古爾班通古特沙漠概況

古爾班通古特沙漠位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地中央，瑪納斯河以東及烏倫古河以南，是中國第二大沙漠，同時(shí)也是中國面積最大的固定、半固定沙漠。古爾班通古特沙漠面積有大約4.88×104km2，海拔300～600m。沙漠內(nèi)部絕大部分為固定和半固定沙丘，固定沙丘上植被覆蓋度40%～50%，半固定沙丘達(dá)15%～25%。

古爾班通古特沙漠蘊(yùn)藏著豐富的煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)資源，區(qū)內(nèi)分布有陸梁、石西、石南、莫北、沙南、克拉美麗等油氣田，至今區(qū)內(nèi)石油、天然氣的開發(fā)建設(shè)已具有一定的規(guī)模，隨之而來的對水資源的依賴程度也逐漸變大。通過對沙漠地區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行分析，揭示沙漠地區(qū)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)和基本特征，對區(qū)內(nèi)石油開發(fā)及合理利用區(qū)內(nèi)地下水水資源具有重要的意義。

2 地質(zhì)構(gòu)造背景

古爾班通古特沙漠在大地構(gòu)造上屬于準(zhǔn)噶爾地塊的中央準(zhǔn)噶爾中-新代坳陷，以克拉瑪依-白堿灘-烏爾禾斷裂為西界，南部以基底隱伏斷裂與烏魯木齊山前坳陷為鄰，呈向南緩傾的斜坡。形成于二疊紀(jì)末，接受第三紀(jì)、第四紀(jì)的全部沉積，第三紀(jì)末的新構(gòu)造運(yùn)動使基底由北向南傾斜，沉積中心移向南緣。拗陷幅度為1 000～2 000m，由北向南，拗陷越來越深。沉積地層全且厚度大，下第三系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系和石炭系等地層均存在，沉積最厚可達(dá)15 000m。

區(qū)內(nèi)第三系地層廣泛分布，巖性主要以泥巖、砂巖等互層，沉積厚度較穩(wěn)定，據(jù)鉆孔揭示，厚度達(dá)300～500m，為陸相碎屑湖、河沉積物;地表為第四系風(fēng)沙層覆蓋。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 地下水類別與含水巖組劃分

古爾班通古特沙漠地下水類型包括松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類孔隙裂隙承壓水兩類。

松散巖類孔隙潛水主要分布在古爾班通古特沙漠邊緣地區(qū)與布克河、烏倫古河等河流的交界部位，含水層結(jié)構(gòu)單一，分布極不均勻，具有單一結(jié)構(gòu)孔隙含水層的性質(zhì)，其富水性極弱。

雙層或多層結(jié)構(gòu)碎屑巖類孔隙裂隙承壓水，遍布整個(gè)沙漠地區(qū)，承壓水含水層巖性為第三系粉砂巖、細(xì)砂巖和礫巖與泥巖組成雙層或多層結(jié)構(gòu)，地下水埋深48.3～283m，彩南地區(qū)埋深最大271～283m;含水層總厚度較穩(wěn)定74.2～141m;滲透系數(shù)0.096～0.926m/d;富水性整體中等偏較弱，單井（鉆井口徑33cm，降深5m）涌水量為43～399m3/d。

3.2 地下水化學(xué)特征

潛水地下水位埋藏淺，分布不一，徑流條件差，地下水運(yùn)移緩慢，地面蒸發(fā)及植物蒸騰作用強(qiáng)烈，水質(zhì)較差，地下水類型較復(fù)雜。

碎屑巖類孔隙裂隙承壓水水化學(xué)類型主要為Cl-CaMg、Cl-Na、Cl·SO4-Na型水，礦化度0.699～5.48g/L，整體水質(zhì)較差。

3.3 補(bǔ)、徑、排條件

3.3.1 補(bǔ)給。潛水主要接受河渠補(bǔ)給和大氣降水補(bǔ)給，其中在沙漠邊緣地區(qū)的潛水補(bǔ)給途徑主要為平原區(qū)的河渠入滲補(bǔ)給。在洪水季節(jié)，河流主要以垂直滲漏及側(cè)滲方式補(bǔ)給地下水。在平、枯水季節(jié)，主要以河床垂直滲漏的方式補(bǔ)給地下水，其補(bǔ)給量隨地表徑流量的季節(jié)變化而改變。沙漠腹地的潛水則主要接受大氣降水、淺層承壓水越流補(bǔ)給，大氣降水對地下水補(bǔ)給能力較弱，但集中降雨對地下水也具一定的補(bǔ)給作用。承壓水的補(bǔ)給途徑主要是盆地周圍河流的入滲補(bǔ)給和上游地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。

根據(jù)前人的研究可知[1]，沙漠地區(qū)主要接受東部阜康-奇臺東部亞系統(tǒng)，南部烏魯木齊河-三屯河亞系統(tǒng)、呼圖壁河-納斯河亞系統(tǒng)及北部和布克賽爾河亞系統(tǒng)等的補(bǔ)給，側(cè)向補(bǔ)給量為27 429.94×104m3/a，補(bǔ)給量比較穩(wěn)定[2]。

3.3.2 徑流與排泄。沙漠地區(qū)地下水整體由東向西徑流（見圖1），最終匯向瑪納斯湖，地下水的水力坡度較小，徑流速度小，運(yùn)移遲緩。

地下水排泄主要以側(cè)向徑流、人工開采、蒸發(fā)蒸騰等方式排泄。潛水一部分以地下側(cè)向徑流方式排泄于區(qū)外，另有一部分則以蒸發(fā)、植物蒸騰及人工開采等形式進(jìn)行垂向排泄;承壓水主要以側(cè)向徑流、人工開采等進(jìn)行排泄，淺層承壓水因隔水頂板不穩(wěn)定，也有少部分以越流方式向潛水含水層排泄[3]。

4 水文地質(zhì)特征

古爾班通古特沙漠地區(qū)水文地質(zhì)工作程度較低，其潛水資源富水性雖極弱，不具開發(fā)條件，第三系孔隙裂隙承壓水厚度較大，含水層巖性為第三系粉砂巖、細(xì)砂巖和礫巖與泥巖組成雙層或多層結(jié)構(gòu)，分布范圍廣，補(bǔ)給量比較穩(wěn)定具有一定的開發(fā)潛力，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件具有以下幾個(gè)特征。

含水層總厚度較穩(wěn)定，由北向南、由西向東逐漸變薄，西北部陸梁地區(qū)含水層總厚度可達(dá)122～141m，往南石南、石西地區(qū)總厚度為83.95～121m，而到了莫北地區(qū)的含水層厚度為81.8～100m，東部地區(qū)的滴水泉、彩南地區(qū)含水層總厚度為74.2～102m[4]。

滲透系數(shù)較低，均小于1m/d，整體由北向南、由西向東逐漸變大，西北部陸梁地區(qū)滲透系數(shù)為0.261～0.352m/d，石南地區(qū)滲透系數(shù)較小為0.146～0.165m/d，往南石西地區(qū)滲透系數(shù)為0.591～0.662 4m/d，而到了莫北地區(qū)的滲透系數(shù)達(dá)到為0.727 6～0.926m/d，而東部地區(qū)的滴水泉、彩南地區(qū)滲透系數(shù)則低至0.096～0.387m/d[5]。

富水性整體中等，陸梁地區(qū)的涌水量為209～316m3/d，石南地區(qū)涌水量較小，為103～114m3/d，石西地區(qū)的涌水量為231～399m3/d，莫北地區(qū)涌水量較穩(wěn)定，為368～380m3/d，東部地區(qū)滴水泉地區(qū)涌水量較不穩(wěn)定，為43～289m3/d，彩南地區(qū)的涌水量為100～143m3/d。

徑流速度小，運(yùn)移遲緩，地下水水質(zhì)較差，整體由東向西、由南向北逐漸變大，東部彩南地區(qū)礦化度為0.699～2.035g/L，滴水泉地區(qū)為1.28～2.84g/L，西部莫北地區(qū)礦化度為1.635～2.139g/L，石西地區(qū)礦化度為1.476～3.398g/L，石南、陸梁地區(qū)達(dá)4.183～5.482g/L[6]。

5 對石油開發(fā)的意義

通過分析古爾班通古特沙漠地區(qū)存在較穩(wěn)定的第三系含水巖組，其富水性中等-較弱，存在一定的開發(fā)潛力。目前，石油注水開發(fā)所用的水源主要來自兩方面：第一是地下水開采，第二是經(jīng)凈化處理達(dá)標(biāo)后的采出水（油層水）。第三系含水層對區(qū)內(nèi)油氣開采起著至關(guān)重要的作用，從根本上解決了油氣開發(fā)的用水問題[7]。

6 建議

隨著區(qū)內(nèi)石油開發(fā)程度的深入，對地下水資源的依賴程度也將越來越高，在地下水開采的同時(shí)，同樣必須重視地下水資源的安全問題，現(xiàn)針對這些問題提出幾點(diǎn)建議。

①節(jié)約用水，從根源上控制對地下水的利用，提高采出水的利用率和各油田的合理調(diào)配，達(dá)到循環(huán)利用的效果。

②沙漠地區(qū)儲油地層較深，其埋深一般大于1 000m，采油工程鉆井會穿過含水地層，鉆井工藝中對含水層結(jié)構(gòu)的破壞，主要表現(xiàn)在鉆井過程中對含水層的擾動破壞，必須做好防滲處理，實(shí)施固井工藝分隔地下水各含水層，防止油層和含水層、各含水層之間的貫通。

③古爾班通古特沙漠地區(qū)水文地質(zhì)工作程度較低，其潛水資源富水性雖極弱，基本為透水不含水層，但沙漠表層包氣帶的水分特征對區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用[8]?？碧竭^程中嚴(yán)格按照要求施工，盡量減少表層土壤的擾動，嚴(yán)格控制排污，泥漿池做好防滲處理，及時(shí)處理鉆井泥漿及巖屑等，生產(chǎn)過程中及時(shí)處理落地原油等污染物。

④目前，沙漠地區(qū)水文地質(zhì)工作程度低，建議對古爾班通古特沙漠整體或局部地區(qū)進(jìn)行專門的水文地質(zhì)調(diào)查工作，系統(tǒng)查清區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)情況，并開展地下水監(jiān)測長效機(jī)制，可為以后地下水合理開發(fā)利用提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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