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用普奇天电打井找水仪探测深层地下热水的成功案例剖析

时间 : 2022-05-05 点击量 : 19

山东潍坊诸城市竹山风景区为开发旅游资源需要打一眼深层地热井,开发商购买了我们一台PQWT-TC1200自动成图天电(深井)打井找水仪,并邀请我们进行现场技术指导和物探测量,成功的打出了一眼每小时出水量35吨的地热井。该仪器是用天然电场选頻法原理开发出的一款专门测量深水井的物探仪,最大测量深度1500米,共设置了98个频率,平均15米测量一个深度,测量精度可达0.001毫伏,不需借助电脑用手指点一点便可以自动生成原始曲线图、原始剖面图、处理剖面图、处理曲线图四种图件(最经常用的是前三种)。当打井深度不需要那么深时可以调整到最大测量深度900米或600米。现将我们是如何利用该仪器探测深层地下热剖析如下。

1. 竹山风景区深层地热条件分析。

深层地热的热源来自于地壳深部,“热储”温度的高低一是取决于它下伏的基底的导热条件,热导率越大温度越高。二是取决于热储上覆的盖层的地热条件,上覆层起到了一个保温的作用,它的热导率越小保温效果越好。热储的温度是基底供给的热量与盖层散失的热量动态平衡的结果。

反映上述热动态平衡的两个具体指标分别是大地热流值和地热增温级(即地温梯度)。经查,潍坊地区距竹山风景区(经119.58°,纬35.93°)最近的已知点(经119°10′08″纬36°39′29″)的数据为:地温梯度2.25℃╱hm,大地热流值67.4mw╱㎡,在山东都数于中上水平,可做为参考。潍坊地区恒温带深度120米左右,以下为增温带,恒温带地下水温度大都在16℃左右,过去打井从未发现有浅层地热水,因此该地利用地热应主要考虑地温梯度大小,如果寻求不低于40度的地下水,适宜打井深度应为1500~2000米。

图一是竹山风景区周边的地质图。风景区所在地的地层为下白垩系青山群石前庄组一套流纹质火山岩系,层型剖面厚951米。风景区北面的两片红色区域(K¹ηπ)是下白垩系侵入的二长花岗斑岩,与围岩呈侵入接触,我们分析认为风景区火山岩之下可能也是侵入岩。在风景区东北方向有两条互相垂直的断层,南面还有一条断距更大的断层(红线所示)。有数条断层和侵入岩的存在,说明当地区域构造条件较好,容易产生构造裂隙,打到深层水的可能性较大。

图一

2. 三种不同的地电图各有所长,需要“三图联读”。

常用的三种地电图的作用分别是:

2-1. 原始曲线图(如图二)。纵坐标表示数值大小,每一条曲线代表同一个频率在各个测点所测数值的连线。数值大的线在上,数值小的线在下,在上或在下与深度无关,或者说在曲线图上是看不出曲线所处的深度的。曲线图是数值线而不是等值线,在图中可以互相交叉。如果是找断层裂隙带等低值异常点,它在该图中的表现永远是如图二中8号和10号点的正V字形。如果是找岩脉等高值异常点,它在该图中的表现永远是倒V字形(如9号点)。

曲线图的主要作用是用以分析各测点在横向上的变化规律,找地质异常点。如果电性在横向上没有变化,而是在纵向上有所变化,在该图上是反映不出来的,它的表现形式就是水平线,需要在剖面图上观察。

图二

2-2. 原始剖面图(如图三)。纵坐标表示深度,每条线都是一条如同地形等高线那样的等值线。每两条等值线之间着一种颜色,每一种颜色代表一个数值区间,数值大小可以比照图的右边色块旁边的数字大致可以确定。

在曲线图中的正V字形低值异常反映在剖面图上不完全都是正V字形。在剖面图中当从浅到深数值是由小变大时,它仍然是正V字形。当从浅到深数值是由大变小时,它就如同图三的8号和10号点那样变成了倒V字形(高值异常点在两个图中的表现与低值异常点正好相反)。异常的深度在图三的纵坐标上可以看出来,把图二和图三联系起来看,图二中的正V字形的深度也就知道了。

在纵向上电性的变化在曲线图上看不出来,但在剖面图上可以根据色区是连续变化还是不连续的突变看的很清楚。

图三

2-3. 处理剖面图(如图四)。当数值很小,原始图中的深蓝色区太大时,仪器会自动改变一种算法,着重处理深蓝色区的颜色,使其对电性层划分的更细,层次更分明,纵横两个方向的异常更明显。

图四

从上述介绍可知,在使用普奇找水仪找水时,最好把这三种图件联系起来分析,进行“三图联读”。

3. 浅层地下水状况分析。

在图二上部的几条高值曲线显示,8和10号测点都是正V字形,说明它是低值异常点,可能是有裂隙的反映,但具体深度看不出来。再从图三看,300米以上是高值层,从浅到深数值由大变小,8号和10点都是倒V字形,根据第2节的介绍,它和图二的正V字形是同一种低值异常的表现,都是300米以上浅层裂隙水的反映。从图四看,600米左右高低值变层明显,也可能是含水层。

本案例测点间距为2米,井位在10号点,实打结果,211米是一个低温水层(413和696米也有水),因水温低不予利用。

4. 深层地下水状况分析。

开发深层地热,不仅需要研究水温,更要研究水量。如果没有含水层,温度再高也是废井。

从图三、图四可以看出,在1000米以下出现了若干条黑色的水平条带,其中以1300米左右的水平条带颜色最黑,与上下层的颜色差异最大,分析认为这是主要含水层。“水平多层,有水不少”,这是我们总结出的含水层在天电图中的表现形式之一。这样的水平条带在曲线图上都显示为水平线,在横向上看不出异常。在剖面图中水平条带越多,它与上下层的电性差异越大越好。水平条带的成因显然是岩石在垂向上电阻率的突变造成的,电阻率的突变可能预示着岩石裂隙率的变化或结构构造、矿物成分的改变,都容易形成含水层。在这种情况下井位定在几号点都会有深层水。综合分析各层黑色条带的明显程度,我们把井位定在了10号点,由于黑色条带在横向上宽度较大,即使井打的偏斜一点也没有关系。

目前井深1720米,900米之下由火山岩变成了花岗岩。当打到1500米时做了一次综合测井,内容包括电阻率丶声波时差丶孔隙度丶渗透率丶泥质含量丶井温等,确定1105~1108和1319~1323米是两个深部的含水层,这两层的水温分别为39.9和43.0℃。

下管后经抽水试验,实测水温43℃,出水量35吨╱小时,水温与1323米测井得出的含水层水温一致,可见1319~1323米是一个主要的含水层,这与剖面图反映是基本一致的。根据1323米含水层的深度和水温,我们反演了该井实际的地热梯度如下:

(43-16)/(1323-120)*100=2.24(℃/hm)