物探技术在地热井勘探中的应用探讨

魏新安

摘 要：地热井作为一种重要的资源可以大力推进当地的旅游事业，越来越多的旅游景区以地热水作为景区亮点吸引游客。本文将针对物探技术在地热井勘探中的应用进行探讨，并以郑州樱桃沟景区为例展开研究。

关键词：地热井；物探；勘探；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.11.254

1 引言

地热井作为一种重要的资源可以大力推进当地的旅游事业，越来越多的旅游景区以地热水作为景区一大亮点吸引游客。郑州樱桃沟景区位于二七区侯寨乡南部，以樱桃沟为中心，延绵15公里，丘陵起伏，沟壑纵横，深深的沟里布满了青翠繁茂的樱桃树，景色十分宜人。樱桃沟一带先前就有三李温泉、陈顶温泉出露，但由于近几年附近地下水过量开采，目前这几处温泉均已枯竭。为了进一步开发景区的地热资源， 本文将以郑州樱桃溝景区为例针对物探技术在地热井勘探中的应用进行探讨。本次研究分为：初步查明探查区域地热地质条件；圈定地热异常的范围；初步查明地热异常区；在综合分析各类资料基础上，确定凿井位置、井深，并推断井口出水温度。

2 热储类型特征

热储类型及特征根据地热地质调查、综合以往资料研究。依据地热地质勘查规范划分热储类型，区内属于断裂深循环型地热，热储沿断裂呈带状分布。该热储分布于郭小寨断层以南，处于东西向构造带上。该热储裸露地表，热储层岩性为石炭系、奥陶系、寒武系灰岩，盖层以页岩、泥岩为主。热储区断裂构造发育，主要为东西向，其次为北西向和北东向，构造格局形成地垒和地堑。控制本区热储层的断裂有东西向三李北断裂和三李南断裂、北西向郭小寨断裂。泥灰岩岩溶裂隙发育，为地下热水的储存准备了良好的场所。断裂构造的发育，为地下水深循环提供了通道。三李断层以南寒武系、奥陶系出露，岩溶裂隙发育，直接接受大气降水补给，为深循环地下水提供丰富的水源。因而，早期在梨园河河谷地形成三李温泉，在下李河河谷形成了陈顶温泉。两地温泉相距4km多。

3 热储埋藏条件

根据本次对西南三李一带的地热调查，主要受控于三李南断裂和三李北断裂（东西向），郭小寨断裂（北西向）及三李至郭小寨断裂（北东向）。前三组断裂为三李地热提供了深部热水向上循环的通道。而郭小寨断裂，断距80～200 m，其两侧水量差异较大。该断裂在一定程度上阻碍了西南方向地下水向东北方向流动，但三李至郭小寨断裂又为西南方向地下水向东北方向径流提供了良好通道。

4 地球物理特征及解释方法

物性差异是开展物探工作的重要前提，地层电阻率具有从新至老逐渐增大的特征，寒武—奥陶系为高阻层，其值可达数千欧姆·米；新生界电阻率较低。岩矿石电阻率以灰岩、白云岩最高，其值可达数万欧姆·米，其次为砂岩，而断裂带电阻率较低，只有数百欧姆·米，与其围岩有较大的电阻率差异。本次工作所勘探的目的层（基岩断裂破碎带及构造破碎带）与围岩（粘性土层及完整基岩）存在有比较明显的电磁性差异，因此，采用瞬变电磁法、直流电法及大地电磁法进行探测是理想的方法选择。本文选用瞬变电磁法和EH4大地电磁测深法进行物探。瞬变电磁法属于时间域电磁感应法，它利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲场，在一次脉冲场间歇期间利用回线或电偶极接收感应二次场，该二次场是由地下良导地质体受激励引起的涡流所产生的非稳电磁场。本次EH4大地电磁测深法进行物探工作执行中华人民共和国地质矿产行业标准《大地电磁测深法技术规范规程》（DZ/T0173—1997）。EH4大地电磁法共布设了6条测线，分别为四条东西向，两条南北向。瞬变电磁法共布设了6条测线，分别为四条东西向，两条南北向，测线和大地电磁法方向一致。通过分析发现，大地电磁测深法和瞬变电磁法解释结果基本一致，可以互相验证，这说明本次物探工作选择测量方法正确有效，所获得的观测数据质量可靠。

5 预选井位

根据测区地热地质调查及以往资料分析，樱桃沟地区热储类型为断裂深循环型地热，热储沿断裂呈带状分布，热储层岩性为石炭系、奥陶系、寒武系灰岩，热储盖层为页岩、泥岩。据此推荐1#热水井位于小鲁河村南。坐标为：X： 3839500、Y：19736100。选择该处热水井位的优点是该点位于老家印象休闲旅游度假区之内，不存在另外再征地的问题，不足之处是该点热储层埋深较大，开采风险较高。设计井深1000m，根据物探分析结果，结合测区外围地热井资料，预测涌水量10～15T/h，预计井温40℃左右。2#热水井位于陈丁村南。坐标为：X： 3837185、Y：19735826。选择该处热水井位的优点是该处热储层埋藏较浅，易于开采。不足之处是该点不在老家印象旅游度假区范围内。设计井深600m，根据物探资料分析，结合测区外围地热井资料，预测涌水量10～15T/h，预计井温40℃左右。

6 结论

通过本次物探工作，基本查明了测区内地层岩性、结构、断裂构造分布及地热水埋藏条件；圈定了两个地热异常区，两个地热异常区分别位于小庙嘴-小鲁河和刘家沟-郭家嘴；工作区主要热储层为深部寒武系、奥陶系灰岩，盖层以第四系、新近系的粘土、泥岩、页岩为主。通过分析对比，我们优先推荐井位为2#井位，该点位于陈顶村南，其坐标为：X： 3837185、Y：19735826。之所以优先推荐该井位，是因为：a、该点位于陈顶温泉群附近，据早期地热调查，该温泉群温度最高达27℃，一般在20.5～22℃。b、该点与老坟后地热井均位于三李北断层附近，距老坟后地热井约2Km，成井地质条件相对较好。c、大地电磁测深剖面及瞬变电磁剖面均反映该处有断层存在，与地面地质调查及收集资料基本一致，物探反映该处灰岩埋深相对较浅，凿井成本相对较低，成井条件相对较好。由于测区水文地质条件比较复杂，热储埋藏深，建议选择适当的钻探工艺和设备施工。钻探时作好钻探记录，以便最终估算涌水量，确定终孔深度。

参考文献：

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