B市A区c园公园地区地热资源勘查方案

B B 市市 A A 区区 c c 园园公公园园地地区区 地地热热资资源源勘勘查查实实施施方方案案 B B 市地质工程设计研究院市地质工程设计研究院 二 一一年五月 B B 市市市市 A A 区区 c c 园公园地区园公园地区 地热资源勘查实施方案地热资源勘查实施方案 报批稿 项目负责 编 写 审 核 审 定 总工程师 院 长 提交单位 B 市市地质工程设计研究院 提交时间 二 一一年五月 1 目目 录录 1 绪言 1 1 1 基本情况 1 1 2 勘查目的和任务 2 1 3 勘查区地理位置 交通条件及社会经济状况 2 2 勘查区以往地质工作程度 3 3 勘查区地质情况 3 3 1 区域地质及构造背景 3 3 1 1 断裂 6 3 1 2 地层 8 3 2 勘查区地质构造特征与地热地质条件和环境影响因素 9 3 2 1 构造条件 10 3 2 2 盖层条件 10 3 2 3 热储层条件 10 3 2 4 地热井的成井可能性 风险预测及影响 12 3 3 拟定井位及主要热储层 13 3 4 拟定井井深设计和水温 水量 水质推测 16 3 4 1 井深设计 16 3 4 2 温度 16 3 4 3 水量 17 3 4 4 水质 17 3 5 井孔结构 17 4 勘查工作部署 17 4 1 总体工作部署 17 4 2 年度工作安排 18 5 主要工作方法手段及技术要求 18 5 1 地质调查 18 5 2 地球物理勘查 18 5 2 1 测量工作 19 5 2 2 各种方法原理概述 20 5 2 3 资料整理 22 5 2 4 综合解释 23 5 2 5 误差分析及质量评述 24 5 2 6 勘探结论 25 5 3 钻探勘查 26 5 3 1 施工流程 26 5 3 2 技术要求 27 5 3 3 施工组织及相关技术 27 5 4 地球物理测井 32 5 4 1 方法 32 5 4 2 工作量 32 5 5 地质录井 33 5 6 洗井 33 5 7 抽水试验 34 5 8 地热流体与岩土试验分析 34 5 8 1 地热流体的化学全分析 34 5 8 2 气体的化学分析 34 5 8 3 岩石鉴定 34 5 9 水质检验及取样要求 35 II 6 经费预算 35 6 1 编制说明 35 6 2 编制依据 35 6 3 编制方法 35 7 预期成果 37 8 保障措施 37 8 1 组织管理及人员组成分工 37 8 1 1 项目管理组织 37 8 1 2 主要组成职责分工说明 37 8 2 经费保障措施 39 8 3 质量保障措施 39 8 3 1 项目质量控制目标 39 8 3 2 建立质量保证体系 40 8 3 3 质量保证措施 40 8 4 安全保障措施 41 8 4 1 安全文明保证措施 41 8 4 2 现场施工安全文明生产措施 41 8 4 3 施工机械设备安全措施 42 9 附图附表 42 附图 1B 市市 c 园地区氡 汞测量位置图 2B 市市 c 园地区氡气测量剖面图 3B 市市 c 园地区热释汞测量剖面图 附表 附表 1c 园测区物探测量点位坐标表 附件 附件 1c 园水井钻凿施工合同书 附件 2 营业执照及地质勘查资质证书 附件 3B 市市国土资源局关于申请矿产资源勘查 地热 的答复意见 附件 4 钻井设计书 1 1 绪言绪言 c 园公园位于 B 市市 A 区平房乡 c 园村北侧 B 市市 A 区平房乡 c 园村经 济合作社为了开发 c 园地区地热资源 利用地下热水资源用于温室养殖 植 洗浴 供暖等 提升 B 市市 A 区平房乡 c 园村经济合作社旅游和观光农业的整 体档次 培植优势区域支柱产业新的经济增长点 促进经济的可持续发展 1 1 基本情况基本情况 委托单位 B 市市 A 区平房乡 c 园村经济合作社 作为该项目的建设方 具有独立法人资格 其所作的地热资源勘查论证委 托具有法律依据 为了在区域发展中发挥重要的示范与带动作用 为平房地区的经济发展 社会基础设施建设提供科学依据 B 市市 A 区平房乡 c 园经济合作社拟开发地 热资源 利用地热能资源提升地区经济和带动周边居民的生活档次 勘查项目申请探矿权类型 新立 勘查矿种 地热 勘查项目位置 场地位于 B 市市 A 区平房乡 c 园公园 勘查面积 0 66km2 拐点坐标如下 承担单位 B 市市地质工程设计研究院 B 市市地质工程设计研究院是 B 市市工商局注册 国土资源部颁发的矿产 地质勘查单位 是 B 市市进行地质矿产资源勘察评价 研究与开发利用的专业 队伍 资料丰富 准确 技术力量雄厚 对 B 市市的地质 水文地质条件和矿 产资源的研究程度较高 2 1 2 勘查目的和任务勘查目的和任务 为了开发区内地热资源 利用地下热水资源为村经济发展提供新的亮点 受 B 市市 A 区 c 园村委会委托 B 市市地质工程设计研究院 B 市市 E 大队 进 行地热资源勘查及钻井的前期论证工作 本次工作的主要任务是 1 进行地热地质和地热物探勘查工作 通过搜集区域地质构造 物探 资料 附近井群资料 结合多项物探手段 进行综合研究分析确定工作区内断 裂构造展布位置和深部地层结构 查明地热地质条件 2 若具备地热开采条件 确定最佳地热井井位 拟定地热勘查井井深 及井孔结构 预计出水量及出水温度 3 提交 B 市市 A 区 c 园公园地区地热资源勘查报告 1 3 勘查区地理位置 交通条件及社会经济状况勘查区地理位置 交通条件及社会经济状况 c 园公园位于 B 市市 A 区平房乡 c 园村北侧 景色宜人 交通方便 为附 近居民的休闲娱乐提供了便利 图图 1 11 1 c c 园公园地理位置图园公园地理位置图 2 勘查区以往地质工作程度勘查区以往地质工作程度 从 20 世纪 60 年代后期开始 工区及周边地区曾经开展过多项地质 水文 地质 物探和钻探勘查工作 为本次地热勘查提供了宝贵 有益的基础地质资 料 勘查区以往主要的地质和水文地质及地热工作成果 1 B 市市 A 区地下水勘察报告 1961 年提交 2 B 市供水水文地质勘探报告 1958 年提交 3 1956 年 B 市市附近供水水文地质勘测报告 1956 年提交 4 勘查区周边已知的地热井有京热 171 及京热灌 16 井 京热 185 及京 热灌 15 井 京热 187 井 京热 195 井 京热 176 井 京热 155 井等 3 3 勘查区地质情况勘查区地质情况 3 1 区域地质及构造背景区域地质及构造背景 c 园地区大地构造位置 见图 3 1 位于中朝准地台 级构造单元 华 北断拗 级构造单元 B 市迭断陷 级构造单元 北东部 东坝凹陷 级构造单元 南部地带 图图 3 13 1 B B 市市区域地质构造简图市市区域地质构造简图 在区域地质构造分析上以重力勘探及地磁勘探为主要辅助手段 重力勘探以各岩石之间存在密度差别为基础来解决地质问题 在查明具有 明显密度差异的岩性界面和掌握区域地层组合 分层 视厚度等条件下 对高 密度岩层的埋藏深度进行半定量计算 凹陷两翼重力值逐渐升高 表明向两翼 高密度地层埋藏深度逐渐变浅的趋势 在收集的工作区附近的重力布伽异常等值线平面图 图 3 2 清楚地展现 了以高碑店 定福庄北西一线为零值区 是南苑 通县断裂的反映 左侧半圆形 为呼家楼凸起 右侧半圆形是何家坟凸起 平房凹陷最深部位置在酒仙桥 东坝 一带 图图 3 23 2 重力布伽异常等值线平面图重力布伽异常等值线平面图 工区内具有磁性的岩石主要为侏罗系 白垩系安山岩 安山质角砾岩 该 类岩石为中 基性岩浆岩 磁性较强 可引起几十到几百纳特的磁异常 玄武 岩具有较强磁性 但此类基性喷出岩厚度不大 不能引起较大的磁异常 安山 岩为主要的中性喷出岩 磁性虽弱于玄武岩 但厚度较大 可引起较大的磁异 常 工区内具有磁性的岩石主要为安山岩和安山质角砾岩 在收集的平房地区地磁异常等值线图 图 3 3 零磁区在平房以南 大致 呈东西向的平房南断裂相吻合 东侧零磁线基本上与东坝断裂及葛渠村断裂相 4 重合 图幅左上有呈北东向的高磁密集带 是顺义断裂带的反映 图图 3 33 3 东坝东坝 平房地区地磁异常等值线图平房地区地磁异常等值线图 3 1 13 1 1 断裂断裂 区内地层为单斜地层 褶皱构造不发育 断裂构造主要有近北东向 1 良乡 前门断裂 走向北东 长 50 构成地热田主要断裂之一 断裂两侧热储层顶板埋深差达 1320m 西北一侧热储层埋深较大 渗透性差 上覆第三系厚度大 下部并见白垩系 该断裂是区域性的控制断裂 2 南苑 通县断裂 走向北东 构成 B 市地热田的东南边界 界内热 储层埋深为 700 800m 是 B 市东南城区地热田开发利用较为经济的地段 界 外为大兴凸起 基底埋深渐浅 地热水温度渐低 3 崇文门 呼家楼断裂是地热田内部的主要断裂 经勘探证实 断裂 沿线是第三纪玄武岩岩浆活动中心 断裂带附近为热储层较富水 热水温度较 高地带 推测该断裂是热田的主要导水导热构造 4 平房断裂 走向近北东向 在工作区南侧穿过 为该区的主要导水导 热构造 5 图图 3 43 4 B B 市市市市 c c 园地区构造地质图园地区构造地质图 从平面图可以看出 工作区处于顺义迭凹陷的东坝 平房凹陷的南缘 其南 界以平房断裂为边界与白家楼凸起相邻 再往南以南苑 通县断裂交界与大兴隆 起相接 东侧以东坝断裂和葛渠村断裂交界与何家坟凸起相连 北侧以顺义断 裂交界与来广营凸起相连 3 1 23 1 2 地层地层 出露地层由新到老有第四系 Q 上第三系 N E 白垩系夏庄组 Kx 6 白垩系芦尚坟 K1l 白垩系坨里组 Kt 白垩系东岭台组 K1d 侏罗系 J 蓟县系洪水庄组 Jxh 蓟县系雾迷山组 Jxw 蓟县系杨庄组 Jxy 长城系高于庄组 Chg 分述如下 1 第四系 Q 全新统中部尹各庄组 Q4y 冲积物 灰褐 褐灰砂粘 粘砂夹泥炭 淤泥 上更新统通县组上段 Q3t3 冲积物 土黄色砂粘及红棕色粘土 2 第三系 N E 在 B 市凹陷发育了巨厚的河湖相碎屑沉积夹数层玄武岩 含丰富微体化石 包括介形类 孢粉 轮藻等 根据钻孔和物探资料证明 第三系隐伏地下几十 米至 800 米 最大深度在凤河营地区大于 3000m B 市凹陷中心区 700 1600m B 市凹陷的东北部顺义地区大于 300m 与下伏老地层不整合接触 3 白垩系 K 夏庄组 Kx 以粉砂岩 页岩砂岩为主 夹有砾岩及泥灰岩 上部紫色 粉砂岩中夹有多层石膏层 芦尚坟组 K1l 主要由粉砂岩 岩屑砂岩及砾岩等陆相碎屑组成 坨里组 Kt 由灰紫色 黄绿色 黄褐色厚层砾岩 含砾粗砂岩和各粒 级砂岩等多个旋回性基本层序组成 东岭台组 K1d 以流纹质熔结凝灰岩 流纹岩和石英粗面岩为主 间夹 安山岩 粗安岩和少量紫红色砂砾岩层 4 侏罗系 J 侏罗系主要由两套性质完全不同的地层组成 一套为窑坡组与龙门组组成 的含煤层系 另一套为火山沉积岩系 5 蓟县系 Jx 洪水庄组 Jxh 主演为深灰 灰黑色粉砂质页岩 含炭质粉砂质页岩为 主 顶部为泥质泥晶白云岩与白云质泥质粉砂岩互层 底部为灰白色白云质泥 质页岩夹泥质泥晶白云岩 雾迷山组 Jxw 灰 灰白色泥晶 细粉晶白云岩 燧石条带白云岩为主 夹砂质白云岩 石英砂岩 7 杨庄组 Jxy 红色或红 白相间颜色的含粉砂泥状白云岩 夹燧石白云 岩 白云质灰岩及沥青质白云岩的岩石地层 6 长城系 Ch 高于庄组 Chg 岩性主要为厚至薄层白云岩和白云质灰岩 其底部为含 砾粗砂岩和含长石石英岩装砂岩 下部多含陆源碎屑 并含多层叠层石 3 2 勘查区地质构造特征与地热地质条件和环境影响因素勘查区地质构造特征与地热地质条件和环境影响因素 B 市地热田是一个隐伏地热田 位于 B 市市区东南部 东部为天竺地热田 热储层主要为蓟县系铁岭组和雾迷山组碳酸盐岩 隐伏于新生界第三系 第四 系地层之下 埋藏深度 600 2000m 地热水温度 40 70 c 园公园位于两地 热田的交汇部分 地热开发区域在构造上处于 B 市凹陷中侧南段 该凹陷为南西 北东向的 长条型凹陷盆地 西北以黄庄 高丽营断裂为界 与京西北隆起毗邻 东南以 南苑 通县断裂为界 与大兴凸起相接 其间宽约 15 轴长约 60 工作区 所处部位是 B 市凹陷中心线以南紧靠南苑 通县断裂的部位 经勘探证实 基 底岩层为主储热层 为中元古界蓟县系铁岭组及雾迷山组白云岩 浅埋区位于 A 区呼家楼一带 埋藏深度仅 700 800m 向西南 东北方向埋深渐增至 2000m 以上 这套地层与 B 市西北部山区广泛分布的同类岩层有构造和水力上的联系 当这些岩层在西北部山区接受降水补给后 向东南运移至 B 市凹陷增温 在凹 陷区第三系地层阻水隔热保温作用下 使地热水在碳酸盐岩层中富集 贮存 而形成今日可开发利用的隐伏地热田 B 市地热田热储层与其覆盖层地热增温率有较大的差别 热储盖层地热增 温率由上而下渐增 平均值为 4 05 100m 其中第四系平均为 1 95 100m 第三系平均 3 99 100m 白垩系 侏罗系平均为 1 58 100m 蓟县系页岩隔 层平均为 6 85 100m 热储层地热增温率仅 1 77 100m 明显低于上部盖层 反映出热储盖层地热增温的热传导性质 越靠近热储层 地热增温率越高 热 储层则有热对流作用 导致在热储层埋藏浅的地区 出现地热异常 在相同深 度内可获得比相邻地段温度高的地热水 热储层系硅质白云岩及白云岩类裂隙岩溶含水系统 富水性受岩溶裂隙发 育的影响 B 市地热的地热水属低矿化 矿化度一般介于 500 700 L 的 8 HCO3 SO42 Ca2 Na 型水 PH 值 7 1 7 9 F Ra Rn HBO3 SiO2 H2S 等 组分含量较浅层常温地下水高 有的达到矿泉水浓度标准 是高品质的保健洗 浴地热水 3 2 13 2 1 构造条件构造条件 前已述及 东坝凹陷南侧的断裂构造显著发育 且多呈北东走向 倾向北 西 绝大部分为正断裂 属构造活动地区 工区位于良乡 前门断裂与南苑 通 县断裂之间 二断裂均为沟通深部热源的良好通道 这样的构造条件对于地热 开发十分有利 3 2 23 2 2 盖层条件盖层条件 上述地层覆盖层厚度约 2150 米 具有良好的保温层 区域资料显示盖层 平均增温梯度约 1 69 100m 表明盖层保温作用较好 3 2 33 2 3 热储层条件热储层条件 覆盖层之下即为长城系高于庄组热储层 长城系高于庄组是 B 市市地热开 发的主要热储层 场地内该组岩石处于南苑 通县断裂北侧 岩溶裂隙相对发育 赋水性及连通性均较好 详见工作区附近的热储层顶板埋深等值线图 图图 3 53 5 c c 园地区热储层顶板埋深等值线图及剖面图园地区热储层顶板埋深等值线图及剖面图 另外 区域资料显示 附近具明显的地热开采条件 其温度随深度增加而 增高 拟建工作区北侧的 JR155 及靠近南侧断裂的 JR185 温度 水量均比较理 想 表表 3 13 1 JR155JR155 JR185JR185 实测钻孔资料实测钻孔资料 井号测温深度 m 测温结果 JR155269568 6 9 JR185164756 0 3 2 43 2 4 地热井的成井可能性 风险预测及影响地热井的成井可能性 风险预测及影响 1 可行性分析 根据相邻地热田 井群资料 拟定井具备了保温层 热储层 导水断裂三 个必备地质条件 场区范围内具有地热成井条件 热水井施工是可行的 成井 井深 2600m 左右 预计日出水量 600 800m3左右 考虑到拟建井井深问题及抽 水时热能损耗情况 预计出水温度 45 左右 2 风险性 由于地下深部地质条件的复杂性和难以预见性及物探工作的多解性 致使 推断解释结果与实际情况会有一定差异 所以出水水温 水量存在一定的风险 工作区范围开发地热能资源的成井深度较大 成井施工工艺的各项技术保 障是成井的关键 3 影响 由于该项目开采热储目的层为雾迷山组 杨庄组地层 并开采量较小 可 保持地层的压力平衡 对周围地热井不存在影响 4 结论 物探揭示了本区地层的分布 埋深与起伏 断裂分布与产状 为本区的地 热勘探提供了基础资料 本区具备了开发地热资源保温层 热储层 导水断裂 的基本条件 成井深度 2600m 考虑到拟建井井深问题及抽水时热能损耗情况 预计出水温度在 45C 左右 水量可达 600 800m3 d 可应用于采暖 洗浴 医 疗 水产养殖 温室种植等方面 5 建议 加强现场地质钻井技术管理 严格按设计精心施工 加强岩屑录井 随 时观察地层变化情况 保证钻凿地热井的成功 地下热水是一种宝贵的资源 地热开发单位应遵守有关地热开发政策 综合利用地下热水 不浪费能源 广泛应用于采暖 洗浴 医疗 水产养殖 温室种植 饮用矿泉水等梯级利用 10 地热成井后 应进行专人管理 定期对水质 水位进行监测 采集数据 资料 为地质部门能够更精确地对区域地热资源评价提供基础资料 3 3 拟定井位及主要热储层拟定井位及主要热储层 拟定开采井位 1 井 选择在 1 号线 23 27 点 回灌井位 2 井 位于 开采井南侧 200m 的 c 园公园内 主要热储层为蓟县系雾迷山组 Jxw 与长城 系高于庄组 Chg 厚层白云岩 参见拟建井区域地质剖面线 A A 从上述资 料分析看 场地具备地下热水的形成及开发条件 可以钻凿地热井 开发地下 热水 以满足建设单位利用热水需求 根据相邻地热田 井群资料 场区范围内具有地热成井条件 白垩系覆盖层之下即为长城系高于庄组热储层 长城系高于庄组是 B 市市 地热开发的主要热储层 工作区靠近南苑 通县断裂 含水层岩溶裂隙相对发育 赋水性及连通性均较好 11 3 4 拟定井井深设计和水温 水量 水质推测拟定井井深设计和水温 水量 水质推测 3 4 13 4 1 井深设计井深设计 由物探成果和区域地质资料反映本区的地层结构为第四系 新老第三系 白垩系 侏罗系和蓟县系雾迷山组 其中第四系约 320m 厚 岩性为粘性土 中粗砂 卵砾石地层 新老第三系厚度约 300m 岩性为半胶结的粉砂岩 泥岩 地层 白垩系 侏罗系约 1530m 厚 岩性为安山岩 角砾凝灰岩和砾岩 第四 系 新老第三系 白垩系 侏罗系是热储盖层 蓟县系 长城系为热储层 岩 性为硅质白云岩 设计井深 2600m 拟蓟县系雾迷山组 杨庄组作取水层 揭 露蓟县系雾迷山组 杨庄组热储层 150m 长城系高于庄组 Chg 为蓟县系杨 庄组的下覆地层 预计井孔地层岩性及埋藏深度见下表 表表 3 23 2 拟钻井区域预计揭露地层特征表拟钻井区域预计揭露地层特征表 地层年代岩性厚度 m 底层深度 m 第四系 Q 粘性土 砂砾石 320320 第三系 R 砂砾石 300620 白垩系 侏罗系 K J 凝灰岩 砂砾岩 15302150 蓟县系 Jx 泥晶 粉砂白云岩 1502300 长城系 Ch 白云质灰岩 3002600 3 4 23 4 2 温度温度 根据 B 市地区地热增温梯度经验值 第四系和第三系地层增温梯度为 3 0 100m 白垩系 侏罗系地层增温梯度为 1 5 100m 蓟县系地层增温梯 度为 1 100m 假定地表以下 100 m 内为恒温层 采用公式 t 14 埋深 100 100 增温梯度值 可推算该地区热储层顶板温度 当侏罗系底界与取水层蓟县系白云岩埋深 为 2150 m 时 温度为 50 蓟县系与长城系埋深界面为 2600 m 时 推算孔底 温度为 56 考虑到地热水在提取过程中的温度损耗 因此估计地热水出水温 度 45 12 3 4 33 4 3 水量水量 参照区域蓟县系地层井的出水能力 预测该井出水量可达 600 800m3 d 3 4 43 4 4 水质水质 由前所述 水质类型属低矿化 矿化度一般介于 500 700 L 的 HCO3 SO42 Ca2 Na 型水 PH 值 7 1 7 9 F Ra Rn HBO3 SiO2 H2S 等组分 含量较浅层常温地下水高 有的达到矿泉水浓度标准 是高品质的保健洗浴地 热水 成井后进行水质分析后将提供详细的水质分析报告和对水质进行评价 3 5 井孔结构井孔结构 根据一般地热井的施工工艺 设计开采井与回灌井 1 2 井 采用 四 径成井 四道管径 井身结构 一开用 445mm 牙轮钻头 优质泥浆钻至 320m 下入 340mm J55 井壁钢管 井壁管外 G 级油井水泥封闭 二开用 311mm 牙轮钻头 优质泥浆钻至 1000m 下入 245mm J55 井壁钢管 重叠 部分不小于 30m 井壁管外 G 级油井水泥封闭 三开用 216mm 牙轮钻头 优质稀泥浆钻至 2150m 下入 178mm J55 井壁钢管 重叠部分不小于 30m 四开用 152mm 牙轮钻头 优质稀泥浆钻至设计深度 视地层稳定性决定是否 下入 127mm 滤水钢管 见 钻井设计书 实际的钻井结构依据实钻地层进行调整 4 勘查工作部署勘查工作部署 4 1 总体工作部署总体工作部署 根据工作任务要求 在调查分析工作区附近水文地质和地热地质资料基础 上 依据本区区域地质情况及地球物理特征 工作区周边地下电缆 架空电缆 太多 电磁场对电法勘探干扰较大 因此选择了氡气 热释汞勘查工作方法 经过综合分析区域资料 在本次地球物理勘探的基础上分析工作区的地热 地质条件 13 4 2 年度工作安排年度工作安排 依据总体工作部署 地表调查面积约 2 0 Km2 第一年度下半年进行地表调查 地球物理勘探 手续报批工作 各项调查 工作综合进行 第二年度上半年完成开采井 1 井 钻探施工 综合安排场区建筑物的能 源综合利用方案 第三年度上半年完成回灌井 2 井 钻探施工 5 主要工作方法手段及技术要求主要工作方法手段及技术要求 5 15 1 地质调查地质调查 在收集区域地质 物探资料的基础上 结合野外地质 水文地质调查 为 查明北北东向区域内分布断裂的产状 限定其走向延伸 了解其延伸规模 同 时搜集了工作区周边地热井资料 进一步了解工作区深部地层层序以及水文地 质和地热地质条件 重点探测南苑 通县断裂上盘工作区范围内沉积岩蓟县系 埋藏深度 视厚度 及下伏基岩深部地层岩性 探测两地 3000 米深度内含水 性 根据勘查 工作区周边地下电缆 架空电缆太多 电磁场对可控源音频大 地电磁测探的干扰较大 成果资料受干扰较大 因此报告中选择了氡气 热释 汞勘查工作方法 综合分析该地区的地质条件 指出探测区地热水开发的有利 地段 5 2 地球物理勘查地球物理勘查 本次物探工作的野外数据采集始于 2010 年 8 月 3 日 于 8 月 20 日结束 完成测线 2 条 每条长度 1km 工作量见表 5 1 项目实施分为三个阶段 1 野外数据采集 2 室内资料处理 3 资料 解释 14 2010 年 8 月 资料进入处理解释阶段 收集有关资料 整理分析 进行资 料处理与解释 拟编图件 编制成果报告 表表 5 15 1 B B 市市市市 c c 园物探工作量一览表园物探工作量一览表 线 号 氡气测量 m 热释汞测量 m 测线布置 m 1100010001000 2100010001000 合 计 200020004000 5 2 15 2 1 测量工测量工作作 本次物探工作采用剖面测量方式 布设剖面 2 条 图 5 1 测量点距为 25m 测量路线以实际行走轨迹为准 点位测量用 GPS 和测绳控制 各剖面的起 点与终点坐标见表 5 2 图图 5 15 1 布线位置图布线位置图 表表 5 25 2 剖面端点坐标表剖面端点坐标表 起点终点 剖面 X m Y m X m Y m 1 号线 2 号线 5 2 25 2 2 各种方法原理概述各种方法原理概述 1 静电阿尔发卡方法原理 静电阿尔发卡 氡气测量 法是一片直径为 40mm 的金属片 在工作之前 将其放在带静电高压充电器的储气室里 然后 将取样器插入地下抽气 抽毕 关闭储气室阀门 以防止气体泄漏 之后 按下高压开关 使卡片一边充电一 边吸附 粒子 经过一段时间 然后 将该片取出立即放入专用的阿尔发辐 射仪里测量卡片上的阿尔发射线强度 籍此确定氡的异常 用来发现铀矿床 1 号线号线2 号线号线 100m0200m 15 寻找地下蓄水构造或探测油气田 阿尔发卡片 聚集器 能聚集氡的子体主要有两个原因 放射性衰变产物的原子多是带正电的 在有氡的空间里 其衰变子体也 多是带正电的 很容易附着在空气中的尘埃上 形成放射性气容胶 在这种空 间里引入带负电的卡片 电极 由于电场的作用 离子很容易聚集在卡片上 能形成所谓的 放射性薄层 任何固体表面都有从其周围气体中吸附分子 原子或离子的能力 这是 因为固体表面的分子或原子没有被其它相似的分子或原子所包围 而存在未饱 和的价键力 也叫范德华力 的缘故 所以 将固体卡片放在储气室里 其表 面就会吸附氡子体 也能形成 放射性薄层 如卡片上带负电 则能加速形 成该 放射性薄层 静电阿尔发卡法有如下特点 灵敏度高 本底近于零 峰底比大 异常突出 野外周期短 能在现场出结果 有累积法测氡的优点 干扰因素较少 优于瞬时氡气测量 可以区分铀钍 浮土覆盖几十米甚至上百米时 也可得到信息 异常系氡的子体 218Po 引起 元素单一 有利于解释 能为发现断裂构 造提供信息 工作时不受电磁场干扰 由于氡的运移规律受气侯 季节等因素影响较大 所以阿尔发卡法得到的 结果重现性较差 但总的变化趋势是一样的 2 热释汞地球化学测量原理 近年来 人们从大量的实践中发现地表汞异常与地层构造破碎带关系密切 土壤汞异常的浓度 规模与矿体的存在与否没有必然的联系 已知矿床实验中 所发现的汞异常只能证明矿体赋存在构造破碎带中 或有构造破碎带穿过了矿 体 更多的实验证明 土壤汞气异常的分布十分广范 它与构造破碎带的分布 一样 几乎无处不在 有一种假设 提出汞还可能来源于上地幔 地幔中的汞在高温高压下沿深 16 大断裂向上迁移 从而形成地表土壤中的汞异常 这要求断裂深达数公里的上 地幔 而很多并不具备这一深度的构造破碎带也同样有清晰的汞异常 因此上 地幔可能是汞异常形成的原因之一 而不是全部 土壤中汞异常在不同的地质条件下可能具有不同的来源 但无论是来源于 矿体 上地幔或地层断裂本身 汞气是沿构造破碎带这个通道向上迁移 目前 根据单一的土壤测汞方法 尚不能对土壤中汞异常来源作出明确的判断 但根 据汞异常判断土壤覆盖下的构造破碎带则是明确的 而这正是水文地质和工程 地质要解决的重要科题之一 基于迁移通道的认识及实践 土壤测汞方法并非 对所有的断裂构造均有显著的效果 它需要破碎的 容水的通道条件 例如 对压性构造 地层较为完整的 或被岩脉冲填胶结的构造 由于通道条件变差 土壤汞异常微弱而窄小 而对于张性构造 容水条件好的构造 则异常清晰 强度高 范围大 气态汞在厚层第四纪土壤中具有垂直迁移的特点 因此 土壤汞异常的峰 值往往指示地层断裂构造的顶部或断层上盘的投影位置 可以确认的是 气态 汞在第四纪覆盖的土壤中可以迁移很大距离 有的实例达到 200 米以上 表层 的土壤汞异常只能指示断裂的相对位置 而不能指示汞气在第四纪土壤中迁移 的距离 应当说明 断裂的深度 倾向 倾角等要素的确定 主要还应依靠物 探及工程方法 测汞方法仅仅是在厚层沉积覆盖地区快速低成本的指出断裂破 碎带的相对位置 展现断裂在工作区的分布范围 以及走向 为水文地质 工 程地质 矿产勘查及地热勘探提供勘探靶区 5 2 35 2 3 资料整理资料整理 此次工作测量内容分别对其进行了统计计算 编制了各方法的剖面图 剖 面图用 grapher 软件绘制 将各种方法的测量值剔除大于三倍平均数以上的值和小于平均数三分之 一以下的值 然后对其进行统计 求出底数 X 和均方差 具体做法如 下 1 将所有参加统计的值分成十三组 求出组中值 2 求出每组的频数 即该组的样本数占全部样本数的百分数 3 利用上述组中值和样本的百分数做出累积概率展直图 17 4 从图上查出累积概率为百分之五十时所对应的样本平均值即为底数 X 累积盖率为百分之八十四所对应的样本平均值与 X 的差值就是 然后 用 X X X 2 X 3 四个值分别对应底数 偏高场 高场和异常场 氡 气和热释汞两种方法通过上述计算和处理得到的值如下表所示 表表 5 35 3 B B 市市市市 c c 园测区氡 汞参数统计表园测区氡 汞参数统计表 注 cpm 表示每分钟的计数 ppb 表示千万分之一汞含量 关于异常和异常段确定的原则 根据 做如下规定 将大于等于三倍底数之值定为异常值 周围必须有连续两个或两个以上异常点才能划为异常段 需要说明的是 所谓的平均数是指所有测量值的平均值 而底数是将高于 三倍平均数之值和低于三分之一平均数之值剔除后 经过统计求出的 二者一 般不同 但有时可能相同 即在数值分布集中时相同 而异常场的下限值和 异常值 有时相同有时不同 当底数加三倍均方差大于等于三倍底数时 则二 者相同 否则不同 底数的三倍为异常值 底数加三倍的均方差称为异常场 一般异常值大于异常场的下限值 但也有相反的情况 静电阿尔发卡测量 为了增加测量精度 所得数据是每两分钟读取的脉冲 数 然后归一化成每一分钟的脉冲数 最后经过剔除底数 编制成剖面图 热释汞测量是采用土壤汞测量 首先取的野外样品 在室内风干 然后加 工成 100 目以细的粉面 放入热释汞炉里加热 测量每个样品汞蒸气的含量 尔后将其编制成剖面图 线 号测量方法 X X X 2 X 3 氡气测量 6cpm6cpm12cpm18cpm24cpm 1 号 线 热释汞测量 97ppb81ppb178ppb259ppb340ppb 氡气测量 6 6cpm6cpm12 6cpm18 6cpm24 6cpm 2 号 线 热释汞测量 115ppb78ppb193ppb271ppb349ppb 18 5 2 45 2 4 综合解释综合解释 1 解释依据 由于断裂构造是氡和汞气的良好通道 所以在断裂上方能测到很高的氡 汞异常 一般在同样点位都有氡 汞的异常场时 才确定为断裂穿过的部位 有时一种方法有异常 另一种方法在同样地段有连续的偏高场 或高场 也可以确定为断裂穿过的部位 2 物理场描述与解释 c 园测区两条走向南北向剖面 西部 1 号剖面 北端 1 0 号点 南端 1 40 号点 全长约 1000 米 东部 2 号剖面 也是 1000 米 详见 附图 1 通过分 析发现该地区综合物探曲线有如下特点 1 号线氡浓度的底数 X 为 6cpm 均方差 为 6cpm 偏高场为 12cpm 高场为 18cpm 异常场为 24cpm 异常定为 18cpm 1 号线热释汞的底 数 X 为 97ppb 均方差 为 81ppb 偏高场为 178ppb 高场为 259ppb 异常场为 340ppb 异常定为 281ppb 2 号线氡浓度的底数 X 为 6 6cpm 均方差 为 6cpm 偏高场为 12 6cpm 高场为 18 6cpm 异常场为 24 6cpm 异常定为 19 8cpm 2 号线热 释汞的底数 X 为 115ppb 均方差 为 78ppb 偏高场为 193ppb 高场 为 271ppb 异常场为 349ppb 异常定为 345ppb 西部 1 号氡剖面在 6 8 号点有两点大于底数点 一般都在正常场上下变 化 到末段 32 37 号点出现异常场 18cpm 是典型的断裂反映 而 1 号 线热释汞异常的出现与氡异常具有良好的位置对应关系 同样反映了断裂的存 在 东部 2 号氡剖面在前段反映也处于正常底数上下变化 同样 在 28 33 号点之间有一大于 20cpm 的异常段出现 对应的 2 号热释汞剖面 在 0 20 号 点之前仅出现 1 个孤立的异常峰 而在 27 号 33 号点有一段高场出现 反 映了断裂的存在 通过上述分析 综两种物探方法实测结果得出如下结论 连接西部 1 号剖面的 1 32 号点和东部 2 号剖面的 2 28 号点与连接 1 号 19 剖面的 1 37 号 2 号剖面的 2 33 号点 形成一条北东东向断裂破碎带 F 详见附图 1 2 3 5 2 55 2 5 误差分析及质量评述误差分析及质量评述 全测区测了 82 个氡测点 82 个热释汞测点 做 6 个氡检查点和 6 个汞检 查点 检查工作量满足设计要求 在汞分析时 每隔 10 个样 进行一次标样 检查 测量的精度采用平均相对误差来衡量 其公式如下 相对误差 X1 X2 X1 X2 2 其中 X1为测量数据 X2为检查数据 表表 5 45 4 误差统计表误差统计表 由上表看出氡 汞浓度测量值在各测区平均相对误差均小于 10 满足规 范要求 本次工作用测绳和 GPS 定点 罗盘定方向 点位误差控制在 1 米以内 仪 器工作前经辐射检测人员严格标定 工作中自检正常 热释汞测量每测 10 个 样品用标样进行检查一次 5 2 65 2 6 勘探结论勘探结论 1 本次工作在 c 园测区发现了一条北东东向断裂破碎带 F 详见附 氡气测量热释汞测量 点号 X1X2 X1X2 1 033079 284 31 56 1 522052 856 81 82 1 1022057 251 82 48 2 1011026 2424 31 92 2 15347 1452 4848 32 07 2 2822185 0 平 均 相 对 误 差 2 02 321 3311 40 78 平 均 相 对 误 差 1 77 20 图 1 2 3 2 拟建井位置与 JR155 JR185 处于同一地质构造单元 具有相似的盖 层 储层 导热 导水等地质条件 和 B 市地区划定的十个地热田城区地热田 东北部位 具有良好的地热赋水构造 详见表 5 5 的拟钻井区域钻孔揭露地层 层序表及综合分析的 c 园地区地质构造图 依据上述综合分析的结果 认为工 作区具备开发深部地热的条件 表表 5 55 5 拟钻井区域钻孔揭露地层层序表拟钻井区域钻孔揭露地层层序表 JR155JR185JR195 第四系 Q 341302340 第三系 R 750498761 白垩系 侏罗系 K J 269516471907 蓟县系 Jx 3251 8823872382 长城系 Ch 28102519 79 图图 5 25 2 c c 园公园地区区域构造地质图园公园地区区域构造地质图 5 3 钻探勘查钻探勘查 5 3 15 3 1 施工流程施工流程 根据作业文件 地热井施工工艺流程 HQ SZ402 2008 确定拟钻井施 工流程 井 号 深 度 m 地 层 年 代代 21 图图 5 3 地热井施工工艺流程图地热井施工工艺流程图 5 3 25 3 2 技术要求技术要求 1 设计井深 2600 米 2 设计出水量 600 800 立方米 天 3 设计出水温度 45 左右 4 成井质量要求 井深误差 不超过千分之一 300m 以上井斜不大于 1 1000m 井斜不大于 5 2000m 及以下井斜不大 于 7 2600m 井底一般不大于 10 保证工程质量的情况下 井斜可以适当 增大 5 3 35 3 3 施工组织及相关技术施工组织及相关技术 钻井主要设备钻井主要设备 表表 5 6 钻井主要设备一览表钻井主要设备一览表 序号名 称型 号数 量单 位备 注 1钻机TSJ2600 6601台 2钻塔SM311台 3泥浆泵BW1200 7B2台功率 185kw 4搅拌机NJ 6001台 5震动筛 DS 2 2台3 8kw 6电焊机BS 3001台 钻具组合钻具组合 表表 5 7 钻具组合一览表钻具组合一览表 序号孔段 m 钻 具 组 合 一开0 320 445mm 钻头 203mmDC 3 根 178mmDC 6 根 89mm 钻杆 22 二开320 1000 311mm 钻头 203mmDC 3 根 178mmDC 6 根 159mmDC 12 根 89mmDP 三开1000 2150 216mm 钻头 159mmDC 12 根 121mmDC 6 根 89mmDP 四开2150 2600 152mm 钻头 121mmDC 15 根 89mmDP 73mmDP 钻井参数钻井参数 表表 5 8 钻井参数一览表钻井参数一览表 钻进方法及口径钻压 t 转速 r min 泵量 L min 备注 445mm 牙轮 5 1463 931200钻铤加压 311mm 牙轮 8 12 63 93 1200钻铤加压 216mm 牙轮 6 10 63 93 630 1200钻铤加压 152mm 牙轮 4 6 63 93 630 1200钻铤加压 钻井液性能参数设计钻井液性能参数设计 根据地层的不同和钻孔口径的不同 采用不同的钻井液配方和性能参数 1 0 620m 以第四系 第三系的粘性土和砂砾石地层为主 而且钻孔口 径大 采用高粘度 高比重 悬浮力强 防塌性能好的泥浆 其参数及配方见 下表 表表 5 95 9 第四系地层钻井液配方和性能参数第四系地层钻井液配方和性能参数 泥 浆 性 能泥 浆 配 方 每立米用量 粘度 s 失水量 ml 30min 比重 PH 值 含砂量膨润土Na2CO3CMCPHP 32 35 151 05 1 18 5 9 4 8 6 16 90 177kg 0 4 4 2 4 4kg 0 3 0 5 3 5 5 25kg 20PPm 40PPm 2 4kg 1 浓度 2 620 2150m 以白垩系和侏罗系的角砾凝灰岩和砂砾岩等地层为主 采 用低比重 低失水 选择性絮凝性能泥浆 以防止钻孔坍塌掉块为主 其参数 及配方见下表 表表 5 105 10 白垩系 侏罗系地层钻井液配方和性能参数白垩系 侏罗系地层钻井液配方和性能参数 23 泥 浆 性 能泥 浆 配 方 每立米用量 粘 度 S 失水量 ml 30min 比 重PH 值含砂量人工钠土CMCPHP 20 22 81 04 1 068 9 4 7 10 73 110 kg 0 4 0 6 4 24 6 24kg 40PPm 60PPm 4 6kg 1 浓度 3 2150 2600 m 为蓟县系雾迷山组 杨庄组和长城系高于庄组的泥晶 粉砂白云岩储热层 采用抗高温稀释泥浆 保证在 60 范围泥浆性能不破坏 其性能参数及配比见下表 表表 5 115 11 热储层地层钻井液配方和性能参数热储层地层钻井液配方和性能参数 泥 浆 性 能泥 浆 配 方 每立米用量 粘 度 S 失水量 ml 30min 比 重PH 值 含砂 量 人工钠土Na2CO3 FcLs 铁铬盐 PHP 18 22 15 1 02 1 0 4 9 5 1 0 4 3 6 7 3 37 75kg 0 2 0 4 2 kg 4 kg 0 3 0 5 3 6 5 2kg 20PPm 40PPm 2 4kg 1 浓度 固井设计固井设计 1 套管柱设计 表表 5 125 12 套管柱设计套管柱设计 强 度 及 安 全 系 数 序 号 套 管 外 径 井 段 长 度 钢 级 壁 厚 扣 型 单 重 累 计 重 量 抗拉强度 抗拉系数 抗挤强度 外挤力 抗挤系数 内压强度 mmmmmmkg mkN tMPaMPaMPa 1 339 7 0 320 320J559 65 长 圆 81 1238 43244 310 07 723 302 3419 22 2244 5 290 1000 730J5510 03 长 圆 59 52425 81236 05 4316 813 031 2927 76 3177 8 970 2150 1180N809 19 长 圆 38 69390 54235 375 9127 317 981 3550 88 备 注 抗挤强度数值已考虑轴向拉应力的影响 安全系数 抗拉 1 8 抗挤 1 125 2 水泥用量设计 表表 5 135 13 水泥用量水泥用量 套管程序 套管 尺寸 mm 固井泥浆 密度 g cm3 水泥上返 戴帽高度 m 水泥浆 密度 g cm3 注水 泥量 t 水泥 型号 备注 24 表层套管339 7原浆返至地面1 8530普硅 42 5R 技术套管244 5原浆500 1001 8528普硅 42 5R 技术套管177 8原浆500 1001 8512华油 G 级 3 下管注意事项 1 下管时要有专人指挥 各工序要紧密配合 工作井然有序 2 下管前要检查连接丝扣 涂丝扣油 下管连接丝扣要上紧 3 每级套管串底端必须带引鞋 旋流管 浮箍或阻流环 以满足下管 固井安全要求 4 下管过程中 若遇阻下不去 应查明原因后再做处理 不要盲目处理 5 井管到孔底后要给予一定的提拉力 使井管保持垂直 4 固井止水 1 339 7mm 井管段固井 该井段较浅 注浆压力低 可采用泥浆泵或 固井车固井 固井时 钻杆下到阻流环上方 10m 左右 并在井口将钻杆与井 管之间的环隙用钢板焊接封闭牢固 在注水泥浆前 先大泵量注入清水冲孔 清除环隙内岩粉和泥浆 使固井间隙畅通 待返出清水后再压入水灰比为 0 5 的水泥浆 水泥浆返出孔口后压入一定量的清水 排出钻杆和井管内的水泥浆 计算注清水量时井管内应保留 5m 左右的水泥浆 待水泥浆初凝后 割开 井口环隙封闭圆盘 提出钻具 2 244 5mm 177 8mm 井管段固井 244 5mm 177 8mm 井管 由于下入深度较大 固井压力大 必须采用固井车固井 套管串用正反丝接头 和大小头与钻杆连接下至井底 固井前根据水泥浆返高先计算水泥浆用量 干 水泥用量及替清水量 注水泥浆前同样先大泵量注入清水冲孔 清除环隙内岩 粉和泥浆 使固井间隙畅通 然后压入水灰比为 0 5 的水泥浆 水泥浆注入后 再按替清水量注入清水排出钻杆及套管内的水泥浆 等待 1 小时后返出孔内钻 杆 待水泥浆凝固一天后钻杆下到井管上端 10m 左右 并在井口将钻杆与表 25 层井管之间的环隙用钢板焊接封闭牢固 进行套管上端戴帽 压完水泥浆后压 入一定量的清水 排出钻杆的水泥浆 待水泥浆初凝后 割开井口环隙封闭圆 盘 提出钻具 5 固井有关计算 固井水泥选用该井施工允许的高标号水泥或者油井水泥 水灰比 0 5 1 理论水泥浆量 VC 4 K1 D2 d2 H d12h VC 水泥浆量 K1 水泥附加系数 D 固井段孔身内径 d 井管外径 d1 井管内径 H 固井段总长 h 预定水泥塞高度 取 15m 2 干水泥用量 配制 1m3密度为 1 85g cm3水泥浆需干水泥 1 245 吨 依此计算干水泥用 量 6 固井注意事项 1 固井管汇系统必须耐高压 管道内径尽量一致 2 深井段必须使用耐高温油井水泥 3 钻杆丝扣必须密封 而且接头要锁紧 防止固井过程中钻杆在高压高 流速下产生激荡振动松扣掉入井内 4 表层套管及二 三层套管戴帽时孔口必须密封牢固 在固井前先泵水 试压 发现漏气 漏水应进行处理 26 5 固井前应先大泵量压入清水循环 清除井管外环隙内岩粉及泥浆 使 固井环隙畅通 防止水泥浆窜槽 保证固井质量 6 由于固井后需待水泥浆初凝后方能割开井口密封提钻 所以固井后必 须压入清水替换钻杆内水泥浆和井管内大部分水泥浆 7 每层套管串旋流管上头必须设阻流环 防止固井