吐哈油田三塘湖采油厂马56区块水文地质条件分析

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091)

研究区行政区划隶属于新疆维吾尔自治区哈密地区巴里坤县管辖。东南距伊吾县城约77 km，西南距巴里坤县城110 km，南距哈密市140 km。马56区块地处戈壁腹地，可依托的道路为三塘湖油田的矿区内部道路和当地政府在建的牛圈湖至淖毛湖村镇公路。按照吐哈油田三塘湖采油厂马56区块供水井选址要求及地下水补、径、排条件，将研究区确定在采油厂及其附近地段，面积约339 km2。

为了解决三塘湖采油厂马56区块生产生活用水的问题，在对前人资料收集、水文地质补充调查、物探、水样采集测试等工作的基础上，并结合相关研究成果[1-5]，对区内水文地质条件进行分析，并从生活饮用水水质、一般锅炉用水水质以及灌溉用水水质等三方面进行评价，为吐哈油田三塘湖采油厂马56区块供水井选址提供依据。

1 研究区地质条件概况

1.1 气象水文

研究区属大陆性中温带干旱气候，光照充足，夏季炎热，冬季寒冷，昼夜温差大，降水稀少，蒸发强烈，无霜期长，多大风天气，气温年日变化大等气候特点。根据三塘湖气象站资料，研究区多年平均气温8.3℃，最高气温25.7℃，最低气温-12.4℃；多年平均降水量41.6 mm；多年平均蒸发量2 273.7 mm；多年平均相对湿度35%；年平均风速4.6～5.9 m/s，最大风速27～28 m/s，一般以西北风为主；多年平均日照时数为3 373 h。

研究区内无河流、湖泊、水库等地表水系分布，也无渠系，只有泉水出露形成小面积的地表水流。区内地下水主要来源于南部莫钦乌拉山的暴雨洪流及侧向径流补给。

1.2 地形地貌

研究区地势呈西南高东北低，地势开阔、平坦，高程范围为462～1 010 m。地形坡降5%～8%，研究区地处戈壁荒漠，地表局部有胡杨林、湿地，地表植被不发育，无耕地。地貌上属山前冲洪积砾质平原到细土平原区过渡区，地表受人类活动及降水等外力作用，形成宽窄不等的槽、沟、简易道路，沟槽宽1～2 m，深0.2～0.5 m。

1.3 地层岩性

根据区域内地质资料，研究区及其外围主要出露的地层为古生界、中生界及新生界，其中，古生界、中生界零星分布，新生界广泛分布于研究区内外。现由老到新分述如下：

1.3.1 古生界

石炭系下统(C1)主要分布于研究区外东北角及西侧约2 km处。岩性为灰绿色、黄褐色细砂岩、粗砂岩、砾岩为主，厚度849～10 415 m。

1.3.2 中生界

(1)侏罗系中统(J2)

主要分布于研究区的北部，呈条带状分布。岩性为土黄、褐黄、灰色砾岩、砂岩、含砾粗砂岩、紫红色含铁砂岩、褐铁矿、煤层，厚度840～1 154 m。

(2)白垩系下统(K1)

主要分布于研究区的北部，牛圈湖至大沙枣泉一带。岩性为灰色、浅褐色、浅黄色、紫红色砾岩、砂岩、泥岩，厚度60～270 m。

1.3.3 新生界

新生界地层主要包括：①第四系上更新统洪积层(Q3pl)、②第四系上更新统-全新统洪积层(Q3-4pl)、③第四系全新统冲洪积层(Q4apl)、④第四系全新统湖相沉积层(Q4l)、⑤第四系全新统风积层(Q4eol)。

1.4 地质构造

1.4.1 褶皱

根据地质力学，研究区属于西域构造体系的东准噶尔复杂构造带，位于莫钦乌拉山以北，受北东-南西向挤压，构造形迹呈北西-南东向延展。区域内主要褶皱包括条湖复式向斜和额仁山复背斜。

1.4.2 断裂

区域内断裂构造比较发育。从时间上分析，断裂主要形成于泥盆、石炭纪，且在新生代有复活现象；从空间上，由于长期受东西向挤压，多形成北西-南东向断裂。其中，研究区南部发育有下柳树泉断裂，该断裂长度约17 km，是个复活断裂，卫片上呈明显的平直的线状构造，并分布线状草丛带和泉水。该断裂切割石炭系、白垩系、新近系，是倾向北的正断层。

2 研究区水文地质条件

2.1 含水层特征及分布

研究区内赋存有第四系松散岩类孔隙水及新近系、白垩系碎屑岩类孔隙裂隙承压水。

2.1.1 第四系松散岩类孔隙潜水

主要分布在研究区北部的牛圈湖至沙枣泉一带，呈近东西向条带状分布。受研究区北部古近-新近纪地层抬升的影响，松散岩类孔隙水在该地段富集，据(5)-11孔勘探成果，含水层岩性以砂砾石、砂为主，含水层厚度小于10 m，埋藏深度<5 m，渗透系数6.913 m/d，单井涌水量67.22 m3/d,换算涌水量228.68 m3/d，富水性中等，矿化度<1 g/L，水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Na型。

2.1.2 碎屑岩类孔隙裂隙承压水

(1)新近系碎屑岩类孔隙裂隙承压水

该类型水在研究区内广泛分布，根据已有施工钻孔资料，该类型水在200 m勘探深度内可以划分三层含水层：第一承压含水层顶板埋深54.66～60.30 m，含水层岩性为含砾粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩，含水层厚度25.55～38.60 m；第二承压含水层顶板埋深100.26～116.30 m，含水层岩性为含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩，含水层厚度12.70～18.35 m；第三承压含水层顶板埋深148.35～170.73 m，含水层岩性为砾岩、粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、泥质砂岩，含水层厚度13.50～60.45 m。单井涌水量58.8～1 767.84 m3/d，换算涌水量3.34～197.34 m3/d，富水性极弱—中等，渗透系数0.01～0.47 m/d，矿化度0.193～0.557 g/L，水化学类型为HCO3·SO4-Ca·Na型或SO4·HCO3-Ca·Na。

(2)白垩系碎屑岩类孔隙裂隙承压水

分布范围与上覆的新近系碎屑岩类孔隙裂隙承压水范围相同。含水层岩性为粉砂岩、细砂岩，隔水层岩性为泥岩、砂质泥岩。根据已有钻孔资料，白垩系碎屑岩类孔隙裂隙承压水单井涌水量7.92～136.34 m3/d，换算涌水量0.44～44.83 m3/d，富水性极弱-弱，渗透系数0.002～0.167 m/d，矿化度<1 g/L。

2.2 地下水补径排条件

研究区西南部的莫钦乌拉山为地下水的补给区，补给源主要为山区的大气降水和冰雪消融水，通过基岩裂隙水侧向补给、暴雨洪流入渗、河流入渗和河谷潜流补给地下水。地下水径流在洪积平原中上部以水平运动为主，水力坡度19.61‰～47.79‰；在洪积平原中下部以水平和垂直为主，水力坡度12.24‰～20.2‰。地下水径流方向为北东向。地下水排泄以泉水溢出、人工开采、蒸发为主。

新近系、白垩系碎屑岩类孔隙裂隙承压水和基岩裂隙水补给源主要为南部山区的侧向径流补给，补给来源和径流方向与孔隙潜水一致。其排泄方式主要有：受研究区北部断裂的影响，以泉水溢出方式排泄；或是顶托补给上部的孔隙潜水，以蒸发形式消耗。

表1 生活饮用水水质评价表

2.3 地下水化学特征

2.3.1 潜水水化学特征

第四系松散岩类孔隙潜水主要分布在研究区北部牛圈湖至大沙枣泉一带，零星分布于研究区南侧的洪积平原中部。潜水的水化学作用以溶滤作用为主，混合-浓缩作用为副，研究区内洪积平原中部至下部，地下水径流强烈，岩层透水性好，潜水的矿化度相对较小，一般<1 g/L，形成低矿化度水，顺径流方向，水化学类型由HCO3·SO4-Ca·Na型转变为SO4·HCO3-Ca·Na型；研究区西北部的牛圈湖一带，由于古近系-新近系地层抬升，导致地下水埋深变浅，以泉或泉群的形式溢出地表，形成地下水的排泄带，地下水水化学作用以混合-蒸发作用为主，水中离子含量增加，矿化度从<1 g/L变为>1 g/L，水化学类型SO4·HCO3-Ca·Na型转变为SO4-Ca型。

2.3.2 承压水水化学特征

碎屑岩类孔隙裂隙承压水广泛分布于研究区内。该类型水的水化学作用以溶滤作用为主，地下水埋藏深，岩层透水性好，地形坡降大，地下水径流强烈，矿化度相对较小，一般<1 g/L，形成低矿化度水，顺水流方向，水化学类型由HCO3·SO4-Ca·Na型转变为SO4·HCO3-Ca·Na型。

3 研究区地下水水质评价

3.1 毒理学指标评价

经新疆地质工程勘察院试验测试中心测试分析，研究区内采油厂周边水样的各项毒理学指标检测结果中，各项指标均低于国家毒理学评价标准，符合生活饮用水国家标准。

3.2 生活饮用水评价

依据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，对研究区内采油厂周边水样进行分析，其地下水检测指标均低于标准限量，可用作生活饮用。其中QS0631检测结果见表1所示。

3.3 一般锅炉用水水质评价

研究区内地下水具有锅垢很多，具有硬沉淀物、起泡、非腐蚀性水的特点，均需处理后可用作工业锅炉用水，评价结果见表2。

表2 一般(锅炉)用水水质评价结果表

4 结语

(1)按照吐哈油田三塘湖采油厂马56区块供水井选址要求及地下水补、径、排条件，将研究区确定在采油厂及其附近地段，面积约339 km2。其地势呈西南高东北低，地势开阔、平坦，高程范围为462～1 010 m。地貌属于山前冲洪积砾质平原。根据区域内地质资料，研究区及其外围主要出露的地层为古生界、中生界及新生界。

(2)研究区内从南向北依次为山前洪积平原中部第四系基本为透水不含水层，下部第四系为主要含水层段，下伏新近系碎屑岩类孔隙裂隙水为本次取水目的层、主要含水层段，新近系下伏分布有白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水。区内的取水目的层承压水主要接受南部山区的侧向径流补给，由西南向东北方向径流，以泉水溢出方式或是顶托补给上部的孔隙潜水，以蒸发形式消耗。

(3)根据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，研究区内地下水检测指标均低于标准限量，可用作生活饮用；根据《工业锅炉用水标准》评价，研究区内地下水具有锅垢很多，具有硬沉淀物、起泡、非腐蚀性水的特点，均需处理后可用作工业锅炉用水。

[1]白铭, 李续续, 张静,等. 新疆三塘湖盆地地下水赋存控制因素分析[J]. 水文地质工程地质.2015.42(1):000047-52.

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