3000米高海拔山谷自涌高温地热井 ——MT-VCT深层探测仪在西藏察雅县地热勘探定...

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                      3000米高海拔山谷自涌高温地热井
    ——MT-VCT深层探测仪在西藏察雅县地热勘探定井成功案例
                     郑州地象科技有限公司
                                寇伟  寇通

    2017年7月，甲方与西藏昌都地区察雅县签定地热资源风险勘探合同，保底出水温度42oC、日出水量500方（20.8方/小时）。我们应用地象科技MT-VCT大地电磁成像深层探测仪在察雅县城范围内勘探十余天并确定地热井位，设计凿井深度1900米。2018年1月1日凿井进尺至1330米开始自涌，出水量约15方/小时，井口自流水温已达46 oC。因多种因素影响凿井中断时间较长，拖至2019年8月继续凿井至1460米终孔下管固井。至2019年10月察雅县组织验收，测井结果为井底水温71.2 oC，井口自涌水温53 oC，日出水量650方（27方/小时）。虽然该井一直自涌、且水温和出水量均已超出保底指标，但是若能继续凿井穿过1680—1885米赋水较好、厚度较大的含水层，该地热井的出水温度将会更高、出水量会更大，非常遗憾。
    一、西藏高海拔山区勘探定井特点
    1、地形地貌特征。察雅县县城依麦曲河北侧山谷而建，处在典型的深切“Ⅴ”型峡谷地貌的谷地内，城区长度约4公里，最宽处不足700米，海拔在3100--3200之间。
    2、地质特点。勘探定井区域为侏罗系中统东大桥组J2d地层，岩性构成以砂岩为主，中间夹有泥页岩、石英细砂岩、粉砂岩、白云岩、砾岩及介壳灰岩，厚度约2583米，赋水条件一般。
    3、勘探难度大。地质图上确实标明沿麦曲河走向有一条东西向断裂带，但横切山谷可探测线路仅有300米左右，两侧山壁陡峭根本上不去，县城内较宽处都是房屋和供电线路，电磁干扰大，很难在垂直于断裂带方向布线勘探。

    二、地热勘探定井实施及凿井效果
    1、MT-VCT-4000M大地电磁成像深层探测仪性能指标：单点探测深度4000米，纵深分辨率0—2000米深度内5米/层、2000—3000米深度内10米/层、3000—4000米深度内15米/层；单点探测时间56秒钟。按照5米点间距进行地面高精度勘探，一天可以完成400点、2000米长的线剖面探测任务。
    2、在察雅县勘查范围内合计探测了16条线路、2636个探测点，每个探测点都包含了自地面到地下4000米深度的567个分层信息，全部探测数据约有149.46万个。
    3、根据探测分析结果，在离县城主城区西部近4公里处有一条规模略小的南北向山谷与麦曲河所在东西向山谷交汇处，显示断裂构造清晰、破碎聚水层明显，我们将此处作为靶区进行了详细勘探。根据分析结果及甲方可征地打井范围，我们在16线41点确定为地热井孔位。
    4、根据剖面图显示含水裂隙和V形聚水层，预测在900米以下深度可能遇到含水较好的出水层为：900—960米、1120—1135米、1155—1185米、1230—1325米、1300—1320米、1490—1540米、1680—1885米、1995—2120米。
    5、设计凿井深度在穿过深层赋水较好、厚度较大的1680—1885米断裂破碎带含水层后至1900米终孔。因凿井施工到1330米开始自涌，出水量约15方/小时，时隔两年自流出水量一直未减，后钻至1460米终孔。最后测井结论解释的含水层与定井报告预测结果基本一致。
    遗憾的是该地热井由于各种原因没有继续打到建议的1900米钻孔深度，不然的话出水量将会更大、出水温度会更高。委托我们做地热勘探定井的新疆乌鲁木齐紫鑫源地矿技术咨询有限公司唐xx，其承担该地热井风险勘探钻井工程，现在已经拿到全部工程款，不光是欠我们的勘探费余款不给，而且连钻井公司的欠款也不给，钻井工人陆陆续续干了两年多工资都拿不到，实在是缺德。

    三、高海拔山区地热勘探定井的经验
    1、证明镜像测深理论符合实际。MT-VCT大地电磁镜像测深法认为在地表采集到的大地电磁场源以电磁波形式穿过地壳传播到地面的电磁波剩余能量值，完全符合镜像法中原求解区域所满足的泊松或拉普拉斯方程和边界条件不变的唯一性定理要求，采集信号中不同波长（频率）的测值，就是该波长对应于地下一个波长深度介质层的电磁波能量值的镜像值。察雅县海拔高度为3129米的地热井验证出地下各深度层含水层与剖面图显示情况完全吻合，而以往所定且成井的海拔几米、几十米的地热井测井结果吻合度也非常一致，说明无论海拔高低、所测值都是自地表到地下一个波长深度层介质电磁反应的镜像值。
    2、证明分层深度一致性很好。我们在每个地热资源勘探定井报告中都会附上所定井位线路详细的VCT成像剖面图，写明预测凿井可能遇到的每一个含水层的深度、厚度及赋水程度，以便让甲方清楚了解地下地质构造及含水情况、基本明了凿井后大致的结果。察雅地热井测井报告所示含水层都与定井报告预测结果基本一致；而在2020年打的最深3650米的地热井，在3400多米遇到的含水层与勘探定井报告预测的仅差30米，说明依据镜像理论确立的地下深度分层序列与实际深度的吻合度很好。
    3、准确查找断裂构造中心是成功的关键。地热资源勘探的目的就是寻找地下深部张性含水断裂构造、在最佳位置凿井深层取水。只要断裂张开的足够大、含水层就足够深，深层比重和密度都较小的高温水通过对流作用向上增温，使得地下不同深度含水层水温明显高出同深度地温值。所以，能否抽取出足够热度的水，关键是要找到深层含水构造、在恰当位置凿井取到深层的水。
    4、在山谷中进行地热勘探定井工作，重点要放在两侧有沟谷与山谷交汇的区块，找到山谷主断裂构造中心与两侧沟谷次级断裂深层交汇处，既有多层V形含水裂隙聚合形成的含水层，又有同层低测值连通较宽、中间或夹有明显高测值点的富水破碎带，成井效果最佳。
    5、在高海拔山区的峡谷中定井，一定要考虑到高海拔、高落差在断裂带中形成的承压水明显要好于低压差地区。在显示同样含水构造的MT-VCT成像剖面图中，高海拔地区的出水量会明显增大，高落差会使得断裂带内含水层承压更大、含水通道更为通畅；而来自峡谷两侧山下同层地下水，因其相对深度更大、水温相对较高，导致地热井内水温明显高于低海拔地区。

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