王亞璐

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

0 引言

近年來隨著國家生態(tài)文明建設和能源結構戰(zhàn)略性調(diào)整，逐漸由傳統(tǒng)能源逐漸向清潔可再生能源轉(zhuǎn)變，地熱資源的開發(fā)利用逐漸“熱”了起來。新疆是一個地熱資源豐富的地區(qū)，蘊含著大量的熱能，基本上是受構造控制的帶狀熱儲，地下熱水通過巖層中的斷裂破碎帶或局部裂隙交匯破碎導水帶運移至上地表一定深度范圍內(nèi)形熱儲層[1]，通過地熱鉆孔獲取水文地質(zhì)參數(shù)，其中正確劃分含水層和隔水層，確定其層位和厚度以及研究他們之間的關系，這是地熱資源勘查評價資源量的關鍵問題，而常規(guī)的測井方法只有在理想條件下,僅能較準確地劃分出孔內(nèi)出水層的部位，基巖裂隙含水層的結構往往比較復雜,可能存在涌、漏水層同時存在的現(xiàn)象。因此在低裂隙率環(huán)境介質(zhì)中采用常規(guī)的測試手段難以獲得準確的水文地質(zhì)參數(shù)，而應用流量測井方法便能客觀準確地反應出孔內(nèi)含水構造的賦水狀況和變化特征等[2]。

1 自然地理、水文地質(zhì)特征及熱儲特征

工作區(qū)位于溫泉縣境內(nèi)，東經(jīng)80°45′51″～81°08′10″，北緯44°57′10″～45°04′32″；處于別珍套山和阿拉套山之間的山間谷地，總體地勢西高東低，北高南低，南北兩側地形向中間傾斜。屬于大陸性中溫帶半干旱氣候，全年盛行西風，年平均氣溫4.1℃，最高氣溫37.2℃，最低氣溫-35.9℃，由于地理條件的差異，降水則呈現(xiàn)出西北多，東南少，山地多、平原少的特點，各區(qū)域降水量分布不均勻，且差異性懸殊較大，平原地區(qū)年平均降水量為190～210 mm，山區(qū)的年降水量平均為450 mm左右。博爾塔拉河是區(qū)內(nèi)最主要的河流，多年平均徑流量3.82×109m3。

工作區(qū)以博爾塔拉河斷裂為界分處于博樂山間坳陷(Ⅱ38)和賽里木隆起(Ⅲ11)兩個三級構造單元的交界上，受該斷裂及次級構造控制形成工作區(qū)內(nèi)著名的溫泉(圣泉)，溫度21.2℃～62.4℃；地下熱水為基巖裂隙水，受構造控制其單井涌水量10.45～5 877.9 m3/d不等，水化學類型為SO4-Na型，礦化度小于1 g/L，主要受北部高山雪水及大氣降水入滲深循環(huán)補給；熱儲地層主要以古生代巖屑砂巖、凝灰質(zhì)砂巖、石英片巖及不同時期的侵入巖類霏細巖、玄武巖、煌斑巖、閃長巖。

2 鉆孔概況

2014年4月完成礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔AKT1,孔深860.32 m，在0-25.3 m段孔徑為Φ150 mm，下入Φ146 mm套管；25.3～358.91 m段孔徑為Φ122 mm，下入Φ108 mm套管；358.91～860.32 m段孔徑為Φ95 mm，裸眼；揭露地層0～6.5 m為砂礫石，6.5～440.83 m為凝灰質(zhì)粉砂巖，440.83～582.83 m為巖屑砂巖，582.83～770.0 m為石英片巖，770.0～860.3 m為石英砂巖；終孔后用下入潛水泵(流量3 m3/h,揚程100 m)下到86.5 m處進行了2個落程簡易抽水試驗，最大降深60.9 m，最大出水量75.2 m3/d，因受潛水泵功率限制，其出水量值比實際值偏小，導致相關水文地質(zhì)參數(shù)存在一定誤差；水位埋深5.425 m。

3 流量測井

3.1 測井設備

測井儀器采用上海地學儀器研究所研制的JDL-2W流量水位測井儀，其流速測量原理是采用特別設計的交流磁場激勵，在該激勵磁場中，液體的流動會在儀器的電場測量電極上產(chǎn)生感生電動勢，感生電動勢的方向由液體流動方向確定，在鉆孔中可以判斷孔內(nèi)流體的產(chǎn)出或吸入層位，進一步換算得出相應的流量大小。

3.2 測量方法

本次測量采用連續(xù)測量的方法，在AKT1孔完鉆后隨即進行了數(shù)字測井與流量測井，通過絞車控制探管速度，讓探管在孔內(nèi)連續(xù)勻速運動,測得下行流速曲線，下降時按照每0.01 m采取一個數(shù)據(jù)，自動繪制測流曲線。

圖1 礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔AKT1綜合測井曲線圖

3.3 數(shù)據(jù)分析

通過分析流速連續(xù)曲線上的拐點，結合井溫曲線變化段，判斷出水和漏水位置，劃分主要含水層位[3](見圖1)：

從連續(xù)流速曲線分析，0～35.6 m因設備初始下放速率不穩(wěn)定，導致異常；在32～235 m為有流速曲線段；235～260 m、295～305 m、310～340 m、350～385 m、440～465 m、510～550 m、610～630 m、675～695 m為出水井段；700～860 m段為死水井段。地下水流速在-65845-1 788.07 mm/s，平均632.42 mm/s。測量數(shù)據(jù)見表1，因數(shù)據(jù)采集較多，本表只列每50 m測量數(shù)據(jù)。

從連續(xù)流速曲線分析，在239 m、295～297 m、332 m、525～527 m、695 m處流速為負值，表明該段水流向下，為漏水層位；

從溫度曲線分析，在105.7～122 m出現(xiàn)成一個較高的峰值，說明該段為較高質(zhì)量的地下熱水溢出位置；隨后在355～373 m降至最低，說明從122～373 m段無地下熱水溢出或地下熱水漏失嚴重，導致溫度下降；

綜上所述，礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔AKT1揭露主要含水層位(裂隙)為105.7～122 m、355～385 m、440～465 m、510～550 m、610～630 m、675～695 m，共計151.3 m；孔內(nèi)地下水流速平均為632.42 mm/s，計算孔內(nèi)流量為4.48 L/s。

表1 鉆孔AKT1流量測井數(shù)值統(tǒng)計表

3.4 流量測井與巖芯鉆探、數(shù)字測井結果對比

3.4.1 巖芯鉆探

地下水賦存在裂隙發(fā)育，巖體完整極差的地層[4]，結合地質(zhì)編錄統(tǒng)計分析鉆孔RQD值，由表2可知，AKT1裂隙發(fā)育地層厚度247.6 m，相比流量測井含水層厚度增大了96.3 m，說明巖芯鉆探對劃分含水層的厚度偏大，且不能判斷漏水地層，對劃分本孔含水層位置無實際意義。

表2 鉆孔AKT1巖芯RQD值統(tǒng)計表

3.4.2 數(shù)字測井

數(shù)字測井解釋全孔含水層位置14層，累計厚度205.7 m(表3)，占全孔基巖層的24.1%。與流量測井解釋含水層位置相比局部含水層位置、厚度具有一定的吻合性，總體上數(shù)字測井解釋含水層厚度偏大，說明數(shù)字測井結果的存在一定誤差，對劃分本孔含水層僅供參考。

表3 鉆孔AKT1數(shù)字測井含水層解釋成果統(tǒng)計表

表4 鉆孔AKT1周邊地熱井抽水試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

3.5 流量測井結果與周邊地熱井驗證

通過AKT1孔周邊地熱井抽水試驗數(shù)據(jù)分析(表4、圖2)。J32、J33、J35、J36井穩(wěn)定出水量在9.202～13.148 L/s，根據(jù)流量與流速的關系，計算井內(nèi)的地下水流速為570～810 mm/s，其中距離AKT1孔最近的J35井內(nèi)地下水流速為630 mm/s，與本次測量的AKT1孔內(nèi)地下水流速值632.42 mm/s基本一致；其它地熱井受構造影響程度不一，地下水流速存在一定差異，總體與本次測量數(shù)值接近，說明本次測量工作的可靠性、數(shù)據(jù)的準確性。

圖2 礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔AKT1與周邊井位置圖

4 結語

(1)流量測井能準確的劃分井內(nèi)主要含水層位置，相比數(shù)字測井更加精確，而且能夠判斷水文地質(zhì)條件復雜的含水層中漏水層、出水層位置。

(2)流量測井成果將直接彌補礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔(地熱)因為鉆孔結構限制，無法使用大流量的潛水泵進行相應的抽水試驗，而導致相應水文地質(zhì)參數(shù)不準確的缺陷。

(3)流量測井為溫泉縣地熱資源儲量及可開采量計算提供一定數(shù)據(jù)支撐。

(4)流量測井成果可直接預測礦產(chǎn)地質(zhì)鉆孔控制區(qū)域的地下水富水性，為后期地熱生產(chǎn)井固井止水位置及鉆探施工方案具有一定的指導意義。