综合测井在桃山地区地热资源勘查中的应用

黄建学

(1.南京大学地球科学与工程学院，江苏 南京 210093;2.江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京 210007)

0 引言

21世纪以来，地热作为一种资源正引起越来越多的国家和人们的关注。开发利用地热资源具有很多突出优点(郑敏，2007;毕玉荣，2011;汪在君，2003;谭世燕等，2001;隋学文等，2009)。

桃山地区位于黑龙江省铁力市东南，属桃山镇管辖(图1)。由于铁力市位于小兴安岭南麓的高寒地带，冬季燃煤取暖，不仅消耗量大，而且污染大气环境。为了发展经济，保护环境，当地政府欲利用地热来替代燃煤取暖，以达到既节约燃煤又减少大气污染的目的。为此，在桃山镇南、呼兰河北岸钻探了井深1 907 m的桃1井，旨在评价桃山地区的地热资源潜力。

以桃1井200～1 885 m井段的自然伽马、电阻率、地温测井3种测井方法数据、部分井段的岩屑为基础，分析了桃山地区的地热地质条件，以便给资源的开发利用提供基础资料。

1 区域地质概况

桃山地区位于松辽盆地东侧边缘，与小兴安岭褶皱带相邻，第四系广为覆盖。中生代以前，桃山地区位于乌兰浩特—哈尔滨地层分区、伊春—尚志地层分区的交界部位;中生代以后，桃山地区位于松辽地层分区、张广才岭—南楼山地层分区的交界部位，所以区域上地层层序不完整，本区及周边地区地层见图1、表1(陈秉麟等，1993;曲关生，1997;朱春生等，2003)。

岩浆岩分布于桃1井的东部和南部(图1)，为海西晚期的花岗岩(γ34)与白岗质花岗岩(X3γ4)。前者灰色、中粗粒结构、含黑云母花岗岩;后者橙红色，粗—中粒结构，白岗质花岗岩与白岗岩。

2 桃1井测井及地质解释

利用测井资料能划分出被测井的岩性、地层、地温梯度、地下热水储层等(施尚明等，1998;王祝文等，2000)，由于桃1井仅有部分井段有岩屑录井，因此只能通过200～1 885 m井段的电阻率、自然伽马测井资料，结合区域地质来划分该井的岩性、地层等(表2)。

(1)第四系和古近系丁山村组。无测井资料，但井深85 m岩屑呈紫红色。由于丁山村组岩石颜色紫红色，第四系以黄色为主，故将该岩屑划为丁山村组，结合区域地层厚度，将0～20 m井段划为第四系，20～80 m井段划为丁山村组。

表1 桃山地区及周边地层简表

图1 桃山地区地质及交通位置图

(2)白垩系。5 m为间隔的电阻率统计显示:① 80～395 m井段平均电阻率6.3 Ω·m，井深360 m岩屑为灰色泥岩，因此把80～395 m井段划属青山口组，厚315 m。②395～940 m井段平均电阻率12.7 Ω·m，加上700～940 m井段间的6份岩屑是红色粉砂岩与灰色、红色泥岩，因此把395～940 m井段划为泉头组，厚545 m。③根据泉头组砂岩、粉砂岩与泥岩互层的特点，将电阻率小于14 Ω·m的井段划为泥岩，而把电阻率大于14 Ω·m的井段划为砂岩、粉砂岩，则统计出砂岩、粉砂岩总厚110 m，占该井段的20%。④登楼库组以砾岩、粗—细砂岩为主，其电阻率比泉头组的电阻率应有明显的升高，但电阻率曲线没有出现这一现象，故推测登楼库组在桃1井中缺失。

5 m为间隔的自然伽马统计显示:白垩系自然伽马曲线总体上表现为平稳直线特征，最小值为30 API，最大值为137 API，变化率约12.5%。

(3)侏罗系。5 m为间隔的电阻率统计显示:井段940 m以下电阻率升高，至1 080 m处电阻率达到538 Ω·m，平均电阻率233 Ω·m。加上1 020，1 045，1 075 m岩屑为火山岩夹粉砂岩，所以把940～1 080 m井段划为太安屯组，厚140 m。

5 m为间隔的自然伽马统计显示:侏罗系自然伽马曲线总体上也表现为平稳直线渐变特征，侏罗系中间、孔深1 000 m处自然伽马为155 API，侏罗系最底部、孔深1 080 m处自然伽马为165 API，变化率与白垩系自然伽马变化率几乎一致。

(4)花岗岩。1 080～1 885 m井段，自然伽马曲线呈强烈起伏的变化特征，一般起伏于140～210 γ，局部尖锋跳跃至500 API，最高达750 API，反映该井段岩石放射性较强，与其上地层自然伽马曲线的直线特征完全不同。该段电阻率也以高阻为特征，达到了300～1 200 Ω·m。因此，1 080 m以下至井底定为花岗岩。

另外，花岗岩井段电阻率800～1 200 Ω·m，其中1 080～1 160，1 225～1 310，1 655 ～1 670，1 845～1 855 m 井段电阻率300 ～500 Ω·m。另外，在上述井段的岩屑中发现磨圆度较好的砾石及钙质成分，推测上述低阻井段为花岗岩内部的破碎带。

3 桃山地区地热地质条件分析

3.1 地温

表3是对200～1 880 m井段、以20 m为间隔统计出来的桃1井地温梯度。表3显示:①青山口组地温梯度最高，为30℃/km。②火成岩地温梯度也较高。③ 桃1井是温水、温热水井，地热资源能被用于理疗、洗浴、温室和养殖等(地热资源地质勘查规范，2010)。

表2 桃1井地层、岩性解释表

表3 桃1井地温梯度表

3.2 热水储层

根据桃1井的岩性、地温梯度分析解释(表2、表3)，该井主要有2类热水储层:破碎带、砂岩和粉砂岩。破碎带热水储层分布于花岗岩与围岩的接触带或内部，破碎带总厚度190 m，最大层厚达到了85 m，属温热水;砂岩和粉砂岩热水储层主要赋存于泉头组中，砂岩、粉砂岩总厚度110 m，占该井段的20%，其中单层最大厚度达到了40 m，属温水。

3.3 补给、径流条件

桃山地区位于松辽盆地与小兴安岭褶皱带相触部位，区域上位置较低，处于汇水的有利部位，水通过孔隙、裂隙向本区径流。另外，呼兰河从桃山镇南边流过，大气降水和地表水会通过地层中的孔隙和裂隙径流到桃山地区。因此，地下水补给、径流条件好。

4 完井试验

在桃1井施工时地下水自溢。泥浆沉淀后地下水自喷，水量5 m3/h，井口水温39℃。洗井后下泵举升，水量 300 m3/d，水温60℃。水化学类型HCO3-Ca·Na，矿化度 1.1 g/L。

5 结论

桃山地区地热资源埋藏深度小于2 000 m，开采成本低，是低温地热资源区(地热资源地质勘查规范，2010)，可以充分利用地热资源为本地区的生产和生活服务:200～1 880 m井段平均地温梯度25℃，下部花岗岩段地温梯度明显升高，说明该地区地温条件较好;桃山地区热水储层赋存于泉头组和花岗岩中。因此，不仅储层类型多，而且储层厚度大。

以常规的自然伽马、电阻率、地温测井为基础，结合岩屑录井，可以基本查明被测井的地层岩性、地温梯度、地下热水储层等。

建议在桃1井附近布置适当的电法工作量，利用电法工作成果布设新的钻井，以扩大资源的利用程度，为当地经济发展和居民生活服务。

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