綜合測井在桃山地區地熱資源勘查中的應用

黃建學

(1.南京大學地球科學與工程學院，江蘇 南京 210093;2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇南京 210007)

0 引言

21世紀以來，地熱作為一種資源正引起越來越多的國家和人們的關注。開發利用地熱資源具有很多突出優點(鄭敏，2007;畢玉榮，2011;汪在君，2003;譚世燕等，2001;隋學文等，2009)。

桃山地區位于黑龍江省鐵力市東南，屬桃山鎮管轄(圖1)。由于鐵力市位于小興安嶺南麓的高寒地帶，冬季燃煤取暖，不僅消耗量大，而且污染大氣環境。為了發展經濟，保護環境，當地政府欲利用地熱來替代燃煤取暖，以達到既節約燃煤又減少大氣污染的目的。為此，在桃山鎮南、呼蘭河北岸鉆探了井深1 907 m的桃1井，旨在評價桃山地區的地熱資源潛力。

以桃1井200～1 885 m井段的自然伽馬、電阻率、地溫測井3種測井方法數據、部分井段的巖屑為基礎，分析了桃山地區的地熱地質條件，以便給資源的開發利用提供基礎資料。

1 區域地質概況

桃山地區位于松遼盆地東側邊緣，與小興安嶺褶皺帶相鄰，第四系廣為覆蓋。中生代以前，桃山地區位于烏蘭浩特—哈爾濱地層分區、伊春—尚志地層分區的交界部位;中生代以后，桃山地區位于松遼地層分區、張廣才嶺—南樓山地層分區的交界部位，所以區域上地層層序不完整，本區及周邊地區地層見圖1、表1(陳秉麟等，1993;曲關生，1997;朱春生等，2003)。

巖漿巖分布于桃1井的東部和南部(圖1)，為海西晚期的花崗巖(γ34)與白崗質花崗巖(X3γ4)。前者灰色、中粗粒結構、含黑云母花崗巖;后者橙紅色，粗—中粒結構，白崗質花崗巖與白崗巖。

2 桃1井測井及地質解釋

利用測井資料能劃分出被測井的巖性、地層、地溫梯度、地下熱水儲層等(施尚明等，1998;王祝文等，2000)，由于桃1井僅有部分井段有巖屑錄井，因此只能通過200～1 885 m井段的電阻率、自然伽馬測井資料，結合區域地質來劃分該井的巖性、地層等(表2)。

(1)第四系和古近系丁山村組。無測井資料，但井深85 m巖屑呈紫紅色。由于丁山村組巖石顏色紫紅色，第四系以黃色為主，故將該巖屑劃為丁山村組，結合區域地層厚度，將0～20 m井段劃為第四系，20～80 m井段劃為丁山村組。

表1 桃山地區及周邊地層簡表

圖1 桃山地區地質及交通位置圖

(2)白堊系。5 m為間隔的電阻率統計顯示:① 80～395 m井段平均電阻率6.3 Ω·m，井深360 m巖屑為灰色泥巖，因此把80～395 m井段劃屬青山口組，厚315 m。②395～940 m井段平均電阻率12.7 Ω·m，加上700～940 m井段間的6份巖屑是紅色粉砂巖與灰色、紅色泥巖，因此把395～940 m井段劃為泉頭組，厚545 m。③根據泉頭組砂巖、粉砂巖與泥巖互層的特點，將電阻率小于14 Ω·m的井段劃為泥巖，而把電阻率大于14 Ω·m的井段劃為砂巖、粉砂巖，則統計出砂巖、粉砂巖總厚110 m，占該井段的20%。④登樓庫組以礫巖、粗—細砂巖為主，其電阻率比泉頭組的電阻率應有明顯的升高，但電阻率曲線沒有出現這一現象，故推測登樓庫組在桃1井中缺失。

5 m為間隔的自然伽馬統計顯示:白堊系自然伽馬曲線總體上表現為平穩直線特征，最小值為30 API，最大值為137 API，變化率約12.5%。

(3)侏羅系。5 m為間隔的電阻率統計顯示:井段940 m以下電阻率升高，至1 080 m處電阻率達到538 Ω·m，平均電阻率233 Ω·m。加上1 020，1 045，1 075 m巖屑為火山巖夾粉砂巖，所以把940～1 080 m井段劃為太安屯組，厚140 m。

5 m為間隔的自然伽馬統計顯示:侏羅系自然伽馬曲線總體上也表現為平穩直線漸變特征，侏羅系中間、孔深1 000 m處自然伽馬為155 API，侏羅系最底部、孔深1 080 m處自然伽馬為165 API，變化率與白堊系自然伽馬變化率幾乎一致。

(4)花崗巖。1 080～1 885 m井段，自然伽馬曲線呈強烈起伏的變化特征，一般起伏于140～210 γ，局部尖鋒跳躍至500 API，最高達750 API，反映該井段巖石放射性較強，與其上地層自然伽馬曲線的直線特征完全不同。該段電阻率也以高阻為特征，達到了300～1 200 Ω·m。因此，1 080 m以下至井底定為花崗巖。

另外，花崗巖井段電阻率800～1 200 Ω·m，其中1 080～1 160，1 225～1 310，1 655 ～1 670，1 845～1 855 m 井段電阻率300 ～500 Ω·m。另外，在上述井段的巖屑中發現磨圓度較好的礫石及鈣質成分，推測上述低阻井段為花崗巖內部的破碎帶。

3 桃山地區地熱地質條件分析

3.1 地溫

表3是對200～1 880 m井段、以20 m為間隔統計出來的桃1井地溫梯度。表3顯示:①青山口組地溫梯度最高，為30℃/km。②火成巖地溫梯度也較高。③ 桃1井是溫水、溫熱水井，地熱資源能被用于理療、洗浴、溫室和養殖等(地熱資源地質勘查規范，2010)。

表2 桃1井地層、巖性解釋表

表3 桃1井地溫梯度表

3.2 熱水儲層

根據桃1井的巖性、地溫梯度分析解釋(表2、表3)，該井主要有2類熱水儲層:破碎帶、砂巖和粉砂巖。破碎帶熱水儲層分布于花崗巖與圍巖的接觸帶或內部，破碎帶總厚度190 m，最大層厚達到了85 m，屬溫熱水;砂巖和粉砂巖熱水儲層主要賦存于泉頭組中，砂巖、粉砂巖總厚度110 m，占該井段的20%，其中單層最大厚度達到了40 m，屬溫水。

3.3 補給、徑流條件

桃山地區位于松遼盆地與小興安嶺褶皺帶相觸部位，區域上位置較低，處于匯水的有利部位，水通過孔隙、裂隙向本區徑流。另外，呼蘭河從桃山鎮南邊流過，大氣降水和地表水會通過地層中的孔隙和裂隙徑流到桃山地區。因此，地下水補給、徑流條件好。

4 完井試驗

在桃1井施工時地下水自溢。泥漿沉淀后地下水自噴，水量5 m3/h，井口水溫39℃。洗井后下泵舉升，水量 300 m3/d，水溫60℃。水化學類型HCO3-Ca·Na，礦化度 1.1 g/L。

5 結論

桃山地區地熱資源埋藏深度小于2 000 m，開采成本低，是低溫地熱資源區(地熱資源地質勘查規范，2010)，可以充分利用地熱資源為本地區的生產和生活服務:200～1 880 m井段平均地溫梯度25℃，下部花崗巖段地溫梯度明顯升高，說明該地區地溫條件較好;桃山地區熱水儲層賦存于泉頭組和花崗巖中。因此，不僅儲層類型多，而且儲層厚度大。

以常規的自然伽馬、電阻率、地溫測井為基礎，結合巖屑錄井，可以基本查明被測井的地層巖性、地溫梯度、地下熱水儲層等。

建議在桃1井附近布置適當的電法工作量，利用電法工作成果布設新的鉆井，以擴大資源的利用程度，為當地經濟發展和居民生活服務。

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