劉明博 陳軼平

摘 要：洛香湖地?zé)峋挥谌A南褶皺帶西南端，地處洛香河一級階地，周邊構(gòu)造復(fù)雜，且老地層大面積出露，開發(fā)地?zé)豳Y源存在水量不足的風(fēng)險。通過野外地質(zhì)勘查和CSAMT勘查相結(jié)合的方法，查明地?zé)岬刭|(zhì)條件、導(dǎo)熱導(dǎo)水?dāng)嗔?、判斷斷裂形態(tài)、選擇井位。地?zé)峋孔罱K為411m3/d，出水井口溫度41℃，水質(zhì)呈重碳酸鈉型，含氟、鍶、偏硅酸型淡溫泉水。物探解譯推斷Fw3為F2次級斷裂，且被F1錯斷，規(guī)模較小，但可為導(dǎo)熱導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)的一部分;根據(jù)測井?dāng)?shù)據(jù)和巖屑對比，巖層地溫率低，其中灰?guī)r地段0.85℃/100m～1.26℃/100m，頁巖地段1.36℃/100m～2.25℃/100m，砂巖地段1.11℃/100m～1.58℃/100m，井底溫度大于69℃，井口溫度41℃，熱損失較為嚴(yán)重。

關(guān)鍵詞：地?zé)峋?地質(zhì)勘查;CSAMT;地?zé)豳Y源;地溫率

Exploration of Geothermal Resources in Luoxiang Area of Southeast Guizhou Province—Taking Luoxiang Lake Geothermal Well as an Example

LIU Mingbo， CHEN Yiping

（The Sixth General Team， Guizhou Nonferrous Metals and Nuclear Industry Geological Exploration Bureau， Kaili， Guizhou 556000）

Abstract： The Luoxiang Lake geothermal well is located at the southwest end of South China fold belt， which is on the first-grade terrace of the Luoxiang River. The surrounding structure is complex， and old strata are exposed in a large area， so there is a risk of insufficient water quantity in geothermal resources development. On the basis of previous geological data， and the combination of field geological exploration and CSAMT exploration， the geothermal geological conditions， thermal conductivity and water fracture have been made clear. For example， the water yield of geothermal wells is 411m3/d， the outlet wellhead temperature is 41℃， the water quality is sodium bicarbonate type， containing fluorine， strontium， metasilicic acid type fresh spring water. For the working area being covered by Quaternary sediments， the arrangement of CSAMT survey line and data interpretation are particularly important. The interpretation of fracture pattern and the selection of well location are the focus of this work. The water quality was sodium bicarbonate type， which contains fluoride， strontium and metasilicate type fresh spring water. Based on the geophysical interpretation， it deduces that Fw3 is a secondary fault of F2， being broken by F1. It is small in scale， but it could be a part of the heat-conducting water network. According to the comparison of logging data and cuttings， the geothermal gradient of rock strata is low. Among them， the limestone section is 0.85～1.26℃/100m， the shale section is 1.36～2.25℃/100m， the sandstone section is 1.11～1.58℃/100m， the bottom holes temperature is greater than 69℃， the top holes temperature is 41℃， and the heat loss is serious.

Keywords： Geothermal well; Geological exploration; CSAMT; Geothermal resources; Geothermal gradient

0 前言

地?zé)崾堑厍騼?nèi)部的能量資源，其來源一般認(rèn)為是地球內(nèi)部放射性元素衰變釋放的熱量，具有清潔、儲量豐富、可再生等特點(diǎn)（朱斗圣等，2018）。我國目前利用的地?zé)崮芊譃闇\層地?zé)崮?、水熱型地?zé)崮芎透蔁釒r，其中以淺層地?zé)崮埽照{(diào)系統(tǒng)中熱交換體）和水熱型地?zé)崮埽ㄉ顚拥責(zé)釡厝╅_發(fā)利用最為廣泛。貴州省近年來提出了建設(shè)“公園省”和“溫泉省”的戰(zhàn)略目標(biāo)，省內(nèi)地?zé)釡厝拈_發(fā)利用已經(jīng)成為研究重點(diǎn)（朱斗圣等，2018;楊榮康等，2018）。黔東南地區(qū)變質(zhì)巖分布廣泛，熱儲類型為帶狀熱儲，具有勘探開發(fā)難度大的特點(diǎn)（孟凡濤，2015）。

洛香湖地?zé)峋挥谇瓥|南苗族侗族自治州從江縣洛香鎮(zhèn)洛香河一級階地上，在以往地質(zhì)工作的基礎(chǔ)上，對洛香鎮(zhèn)周邊33km2范圍內(nèi)開展1∶2.5萬地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查和局部重點(diǎn)范圍內(nèi)的物探勘查。查明了區(qū)內(nèi)地層時代、巖性特征、厚度、地質(zhì)構(gòu)造、可能控制或影響地?zé)豳Y源形成的主要斷裂的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、力學(xué)性質(zhì)及其組合關(guān)系。分析地?zé)岬刭|(zhì)條件，預(yù)測鉆遇地層、熱儲以及蓋層情況，并最終成功開鑿地?zé)峋?/p>

1 區(qū)域地質(zhì)條件

工作區(qū)位于貴州省南東部，區(qū)域上屬華南（江南）褶皺帶西南端，華南褶皺帶是貴州省內(nèi)與揚(yáng)子地臺并列的一個一級構(gòu)造單元，兩者的分界在銅仁—玉屏—凱里—三都一線，沿線斷續(xù)分布有一些規(guī)模較大的斷裂，東南面跨入湖南和廣西境內(nèi)（戴傳固等，2015;范祥發(fā)，1998）。在地質(zhì)歷史的進(jìn)程中，經(jīng)歷了四堡、加里東、印支、燕山-喜馬拉雅等運(yùn)動，形成多期次、不同級別構(gòu)造（尤其是斷裂構(gòu)造）的疊加（戴傳固等，2015）。斷裂在加里東期較為發(fā)育，其次為燕山期，分北東向、北西向、南北向和少量近東西向四組走向。

區(qū)域內(nèi)出露的地層從老到新有青白口系板溪群、震旦系、石炭系、二疊系和第四系等。第四系與下伏地層呈角度不整合接觸。

2 地?zé)岬刭|(zhì)條件

（1）熱源及導(dǎo)熱、導(dǎo)水通道

從貴州省地下熱水資源地?zé)嵝纬傻臉?gòu)造條件看，地?zé)岙惓｜c(diǎn)主要分布于區(qū)域性大斷裂束、褶皺束帶及短軸狀背斜傾伏端，北東向多期復(fù)合斷裂與燕山期形成的不同方向的構(gòu)造帶（區(qū)）復(fù)合部位常見熱礦泉出露。在這些部位，往往經(jīng)過多次構(gòu)造運(yùn)動，應(yīng)力經(jīng)過多次重新分布，改變了含水介質(zhì)條件及熱傳導(dǎo)條件，從而在一定條件下形成地下熱水資源，多具有補(bǔ)給范圍廣、運(yùn)移途徑長、歷經(jīng)時間久的特點(diǎn)（張成忠，2016;高福興，2018）。工作區(qū)主要有肇興—洛香—郎寨近東西-北西西向斷層（F1）、龍圖—干團(tuán)—郎寨一線北東向斷層（F2）、得卡—盤羊—雞色北西西向斷層（F3）以及工作區(qū)東邊寨柳向斜（圖1）。且F1與F2相互切割，F(xiàn)2與F3相互切割，大小型斷裂相互貫通，同時亦位于區(qū)域?qū)針?gòu)造網(wǎng)絡(luò)中，并導(dǎo)通上下含水層，有利于導(dǎo)水以及熱對流，因此工作區(qū)具備導(dǎo)熱導(dǎo)水通道，地?zé)豳Y源熱儲為帶狀形式。

（2）熱儲和蓋層

熱儲層為板溪群拱洞組，地層厚度大，巖性為板巖、千枚巖為主，局部夾變質(zhì)砂巖。拱洞組地層巖性致密且為脆性，易形成構(gòu)造裂隙，基巖裂隙水發(fā)育，是較好的熱儲層。

蓋層為第四系、震旦系富祿組、長安組。富祿組、長安組地層以砂巖為主，局部夾黏土巖、頁巖地層，巖性致密，厚度巨大，尤其是黏土巖、頁巖地層隔水性較好，是區(qū)域內(nèi)很好的蓋層。

3 地?zé)峋辈榉椒?/p>

由于工作區(qū)內(nèi)熱儲為板溪群拱洞組致密巖性，且為中低溫帶狀熱儲（II-2），因此，地?zé)峋木贿x擇至關(guān)重要。洛香湖地?zé)峋木恢饕Q于斷裂的位置，而斷裂位置的定位依賴于野外地質(zhì)構(gòu)造勘查和物探（CSAMT）勘查。

3.1 野外地質(zhì)構(gòu)造勘查

從貴州省地下熱水資源形成的構(gòu)造條件看，地?zé)岙惓｜c(diǎn)主要分布于區(qū)域性大斷裂束、褶皺束帶及短軸狀背斜傾伏端，北東向多期復(fù)合斷裂與燕山期形成的不同方向的構(gòu)造帶（區(qū)）復(fù)合部位常見熱礦泉出露。在這些部位，往往經(jīng)過多次構(gòu)造運(yùn)動，應(yīng)力經(jīng)過多次重新分布，改變了含水介質(zhì)條件及熱傳導(dǎo)條件，從而在一定條件下形成地下熱水資源，多具有補(bǔ)給范圍廣、運(yùn)移途徑長、歷經(jīng)時間久的特點(diǎn)（張成忠，2016;高福興，2018）。工作區(qū)受F1、F2和F3斷裂的影響，次級構(gòu)造較為發(fā)育，大小型斷裂相互貫通，同時亦位于區(qū)域?qū)針?gòu)造網(wǎng)絡(luò)中，并導(dǎo)通上下含水層，有利于導(dǎo)水以及熱對流，因此工作區(qū)具備導(dǎo)熱導(dǎo)水通道。

通過對重點(diǎn)工作區(qū)內(nèi)25個構(gòu)造點(diǎn)詳細(xì)地質(zhì)調(diào)查分析，推斷出Fd1、Fd2、Fd3和Fd4斷層（圖2），其中除Fd1為北西走向外，其余為北東東-北東向，結(jié)合地質(zhì)資料、地形地貌，綜合分析認(rèn)為：Fd2、Fd3和Fd4斷層上盤為地?zé)豳Y源開發(fā)有利區(qū)域。

3.2 可控源音頻大地電磁（CSAMT）法勘查

（1）設(shè)備使用和測線布置

測地工作使用南方測繪生產(chǎn)的靈銳S86型GPS進(jìn)行測網(wǎng)布設(shè)。電法工作使用美國Zonge公司生產(chǎn)的GDP-32Ⅱ多功能電法儀。共布設(shè)6條可控源音頻大地電磁（CSAMT）法測線，測線編號為1、2、4、6、8、10，共計(jì)完成11.3km，其中2、4、6、8和10線剖面方向128°，1線剖面方向360°。測線布置如圖2所示（王軍成，2018;黃立勇等，2015）。

（2）數(shù)據(jù)解譯

斷層往往造成地層間相互錯動，在電阻率斷面圖上斷層兩側(cè)會出現(xiàn)電阻率橫向間斷現(xiàn)象。有時斷層活動使斷層層面及附近出現(xiàn)斷裂破碎帶，斷裂破碎帶往往呈現(xiàn)相對低阻，一定產(chǎn)狀的低阻異常帶也是判斷斷層存在的重要標(biāo)志（黃力軍，2007）。本文只對6和10線作范例解譯，其余不一一列舉。

圖3為6線剖面可控源音頻大地電磁測深勘查綜合斷面圖，忽略斷裂構(gòu)造產(chǎn)生的低阻，剖面通過地段反演電阻率曲線為A型。剖面地表處為相對低阻，過了淺部低阻層隨著深度增加電阻率逐漸升高。x=200m和x=750m附近出現(xiàn)明顯縱向低阻帶，x=500m附近出現(xiàn)電阻率橫向梯度帶，推斷這3處電阻率異常為編號Fw3、Fw2和Fw1斷裂構(gòu)造產(chǎn)生。

圖4為10線剖面可控源音頻大地電磁測深勘查綜合斷面圖。忽略斷裂構(gòu)造產(chǎn)生的低阻，剖面通過地段反演電阻率曲線主體為A型。剖面地表處為相對低阻，過了淺部低阻層隨著深度增加電阻率逐漸升高。x=200m附近出現(xiàn)明顯縱向低阻帶，x=500m附近出現(xiàn)電阻率橫向梯度帶，x=900m附近出現(xiàn)微弱縱向低阻帶，推斷這3處電阻率異常為編號Fw3、Fw1和Fw2斷裂構(gòu)造產(chǎn)生。

圖3和圖4是6線和10線地質(zhì)解釋剖面圖。根據(jù)反演電阻率推斷淺部低阻應(yīng)為第四系（Q）產(chǎn)生，第四系厚度應(yīng)不足50m，第四系以下應(yīng)為上古生界碳酸鹽巖，上古生界下部為新元古代沉積巖。全區(qū)反演電阻率斷面看出，大多數(shù)剖面電阻率沒有明顯層狀特征，也無法對這些剖面進(jìn)行電性分層。

通過6條可控源音頻大地電磁測深勘查綜合斷面圖的數(shù)據(jù)及形態(tài)解譯，推斷出Fw3、Fw1和Fw2斷裂北東走向，傾向北西，推斷斷裂地表平面示意圖如圖5所示。

3.3 綜合井位

根據(jù)野外地質(zhì)構(gòu)造勘查推斷出Fd1、Fd2、Fd3和Fd4斷層，CSAMT推斷的Fw1、Fw2和Fw3，以及斷層形態(tài)，綜合認(rèn)為：Fd3與Fw3吻合程度較高（圖2，最終井位推薦如圖5所示ZK1、ZK2和ZK3。

4 完井分析

地?zé)峋蛔罱K定在ZK3附近。

（1）井身結(jié)構(gòu)

該地?zé)峋O(shè)計(jì)二開結(jié)構(gòu)，但在成井過程中由于對取水段的增加，最終采用三開結(jié)構(gòu)，成井深度2402m一開0～560m，井徑?311.1mm，下J55×244.5mm套管，下放深度0～560m，并采用水泥全井段封固;二開561～2240m，井徑?215.9mm，下J55×177.8mm套管，下放深度527～2240m，重疊33m，采用穿鞋帶帽固井;三開采用?152.4mm鉆頭裸眼成井，深度至2402m（李奇龍，2016;王虎等，2017）。

（2）熱儲與蓋層條件

該地?zé)峋臏y井成果報(bào)告由“江漢油田駟聯(lián)石油技術(shù)潛江有限公司”提供，鉆遇地層特征如表1所示。

由表1可知：鉆遇地層的平均增溫率在1.42℃/100m。同時將測井?dāng)?shù)據(jù)與巖屑對比，灰?guī)r地段增溫率在0.85℃/100m～1.26℃/100m，隔熱保溫效果較弱;頁巖地段增溫率在1.36℃/100m～2.25℃/100m，具有較好的隔熱保溫作用;砂巖地段增溫率在1.11℃/100m～1.58℃/100m，也有一定的隔熱保溫效果（趙連海等，2018）。

（3）水溫和水量

地?zé)峋M(jìn)行了兩次抽水試驗(yàn)，第一次280m3/d，井口溫度47℃;第二次采取增水措施（井深加深、洗井和射孔）后（王洪偉，2015），水量達(dá)到411m3/d，井口溫度41℃，最大降深為760m，最大降深值的影響半徑為341m，平均滲透系數(shù)為0.00047m/d。

（4）地?zé)崴瘜W(xué)特征

地?zé)峋鏊跍囟?1℃，屬低溫地?zé)豳Y源水。水質(zhì)檢測報(bào)告由貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室提供，pH為8.01，重碳酸鈉型、含氟、鍶、偏硅酸（30.93mg/L）淡溫泉水，指標(biāo)達(dá)到礦水濃度熱礦水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具有理療、洗浴、恒溫游泳、采暖、溫室等多種用途。

5 結(jié)論

（1）經(jīng)過野外地質(zhì)調(diào)查和勘查，基本查清洛香湖地?zé)峋牡責(zé)岬刭|(zhì)條件，第四系、石炭系和震旦系為蓋層，熱儲為青白口系板溪群拱洞組致密巖層破碎帶。地?zé)峋巺^(qū)域受多期構(gòu)造作用影響，次級構(gòu)造較為發(fā)育，大小型斷裂相互貫通，同時亦位于區(qū)域?qū)針?gòu)造網(wǎng)絡(luò)中，并導(dǎo)通上下含水層，有利于導(dǎo)水以及熱對流，具備導(dǎo)熱導(dǎo)水通道。熱儲類型為中低溫帶狀熱儲（II-2），具備成礦條件。

（2）采取野外地質(zhì)勘查與CSAMT勘查相結(jié)合的方法，對比分析地質(zhì)推斷斷層與物探推斷斷層，進(jìn)而在吻合程度高的斷層（Fd3與Fw3）上定出地?zé)峋弧?/p>

（3）洛香湖地?zé)峋罱K采用三開結(jié)構(gòu)，井深2402m，并完成物探測井，基本查明了工作區(qū)內(nèi)垂向的地層結(jié)構(gòu)，地?zé)岬刭|(zhì)條件以及對應(yīng)巖層的地溫率。

（4）洛香湖地?zé)峋孔罱K為411m3/d，井口出水溫度41℃，最大降深值的影響半徑為341m，平均滲透系數(shù)為0.00047m/d。水質(zhì)為重碳酸鈉型，含氟、鍶、偏硅酸型淡溫泉水，具有理療、洗浴、恒溫游泳、采暖、溫室等多種用途。

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