温泉钻探井位论证报告.doc

某某省温江某某地区温泉钻探
井位论证报告

某某大学
二〇〇六年四月

某某省温江某某地区温泉钻探
井位论证报告

1.前言
井位论证区域位于某某温江金马镇,地处成都平原腹心, 距成都市中心20公里。由于该区气候温和，空气清新，且有古温泉记载，因此，如能在开发温泉，对促进该区旅游发展具有重要的意义。受某某中渝物业发展有限公司委托，某某大学承担在温江某某地区选择温泉钻探井位的工作。
2.钻井井位
井位位于行政区域隶属于某某省温江县金马镇。区域内地形起伏变化不大，海拔高度大致为500-600米左右。在大地构造上位于某某盆地西缘新华夏系川西拗陷区中腹。川西拗陷区北西邻龙门山隆褶带，南东接川中块状隆起区，南西连峨嵋—凉山隆起区，为一继承性的新生代沉降盆地。该区基底存在褶皱构造－温江背斜。井位论证区位于某某温江背斜南东翼，具体井位位置如下：
井名：中渝二井

地理位置: 某某省温江县金马镇以西
构造位置: 温江背斜核部
井口坐标: X：3392380.520 Y：18384348.265
H：520.8m

3.钻井目的任务
部署该井的主要目的：
（1）以白垩系天马山(K1t)、侏罗系上部（J3p）砂岩含水层为主要目的层，建成一口生产井，获得水量约200—400 m3/d，水温约34－36℃的温泉。
（2）探索温江背斜南东翼刘家壕地区白垩系天马山(K1t)、侏罗系上部（J3p）砂岩热储层中温泉的发育情况。
4.地质研究及勘探现状
4.1 主要成果简述
一九九七年五月，某某地勘局攀枝花地质队开展某某盆地西部地热调查研究工作。研究区域包括成都市及其所辖的崇州市、彭州市、都江堰市、温江、大邑、郫县、新都、双流等五县的全部或部分地区。在广泛收集研究区区域地质、水文地质、航磁、重力、电法、遥感及石油钻井资料的基础上，对地下可能成为热水含水层的中生代红层进行了划分对比及含水性分析，对航磁、重力、电法和遥感资料进行了综合地质解释。根据地热水形成条件和控水构造因素进行了地热靶区的圈定、分类和排序。全区共圈出A类地热靶区6个（温江、天回镇、唐昌镇、道明、双流和新繁）、B类3个（沙河堡、太平场、河屯）、C类2个（郫县、太平），并对各类靶区进行了逐个评价，认为温江靶区是该研究区内最有希望的靶区。
1997年，某某大学等有关单位于在温江某某地区相继开展了地表水热异常调查和电磁测深勘查研究，选择了以蒙桥为中心的勘探靶区，并在靶区内确定了金泉一井的钻探井位。
1998年12月至1999年5月，某某地勘局攀枝花地质队及113地质队在温江蒙桥施工金泉一井。钻获了可供开发的低温热矿水。
4.2对勘探区地热资源的认识
4.2.1地热类型
温江在构造上位于成都断陷盆地中腹地带，温江地区地热属热传导类—断陷盆地型类型。按其所处的构造位置，依据我国地热系统类型的划分原则和方法（表4－1）。 结合地质条件分析，认为温江地区地热属Ⅱ－3，地热田兼有层状热储和带状热储特征，彼此存在成生关系，地质构造条件比较复杂。
表4－1 地热田勘查类型
类
型
主 要 特 征
高温地热田（Ⅰ）
Ⅰ－1
热储呈层状，岩性和厚度变化不大或呈规则变化，构造条件一般比较简单
Ⅰ－2
热储呈带状，受断裂构造控制，地质构造条件比较复杂
Ⅰ－3
地热田兼有层状热储和带状热储特征，彼此存在成生关系，地质构造条件复杂
中低温地热田（Ⅱ）
Ⅱ－1
热储呈层状，分布面积广，岩性、厚度稳定或呈规则变化，构造条件一般比较简单
Ⅱ－2
热储呈带状，受断裂构造控制，地热田规模较小，地面多有温、热泉出露
Ⅱ－3
地热田兼有层状热储和带状热储特征，彼此存在成生关系，地质构造条件比较复杂
4.2.2成都平原地热储层
据区域水文地质资料，区域上热水含水层主要有白垩系灌口组（K3g）、夹关组（K2j）、天马山(K1t)、侏罗系蓬莱镇组（J3P）等砂岩含水层。从金泉一井揭露的含水层，钻探及地球物理测井等资料看，揭露的白垩系灌口组（K3g）、夹关组（K2j）、天马山(K1t)、侏罗系蓬莱镇组（J3P）砂岩含水层均为热水层，表明研究区含热水的地层与区域上是一致的。大量地热热水探测表明，在成都平原地区，特别是平原西部白垩系天马山(K1t)、侏罗系蓬莱镇组（J3P）砂岩含水层是主要的热水储层之一。
4.2.3区域地温场
某某盆地大地构造属杨子地台，其地温梯度低于全球3℃/100m的平均值，据某某盆地地温梯度等值线图（图4-1），成都平原地温梯度为1.7－1.9℃/100m，低于全球平均值3℃/100m，总体决定了平原地热资源的低温特征。成都平原地热寻找有赖于详细研究构造和岩性差异对热传导方式的影响，确定局部环境中有利的热储类型。

⑴ 沉积断裂构造对地温梯度的影响
实践证明，无论是热对流类热田还是热传导类热田均与构造有着密切的关系。岩石热导率具有各向异性的特点，即平行层面的热导率要高于垂直岩层层面的热导率。因此，纵弯褶皱作用形成的背斜轴部热流容易汇集。一般在背斜轴部位(凹中凸)地温梯度相对高，而在向斜轴部位地温梯度相对较低。
断裂构造为地壳深部热流向浅部释放提供了快捷的通道，且不受低热导率岩层的影响，地温梯度与断裂构造关系密切。

图4-1 某某盆地地温等值线及地温梯度图

⑵ 岩性热导率对地温梯度的影响
深部热流的运动总是沿阻力小的方向进行，一般新生界地层比时代老的地层热导率大，因此，新生界松散类热储地区值得重视。
⑶ 局部地带地温梯度分布的差异
成都平原温泉勘探实践表明，在第四系深覆盖平原地温梯度的分布存在不均匀性，局部有地温梯度高异常带存在。如温江金马、绵竹等地都发现有地温梯度高于2.5℃的地带。
4.2.4成都平原温泉开发情况
自96年以来，成都平原地热开发进入一个较热的时期，经过多年的研究、探索，有失败，也取得了成功。目前进行过勘探的地区有：都江堰、绵竹、什邡、金堂、新津、温江、双流牧马山、邛崃等，其分布位置如图4-2。

图4-2成都平原温泉开发位置分布图
由图4-2可以看出，钻探成功的有绵竹、什邡、邛崃、温江、郫县、大邑，未成功的有金堂、新津、双流牧马山。从其分布位置看，钻探成功都靠近平原西侧，龙门山断裂带，而未成功的多靠近平原东侧，龙泉山褶皱带。当然，都江堰虽在平原西侧，但多次钻探仍然未成功。这説明在平原西侧温泉勘探成功率较高，而在平原东侧温泉勘探风险较大。平原西侧温泉勘探成功率较高，固然有其地质上的原因，一是构造上，靠近龙门山断裂带一侧的地区是在盆地的外环带，构造相对发育、地形高差大，地下水的水力坡度大，使地下水具有较好的深循环条件；而靠近龙泉山断裂带一侧的地区或盆地中部，相对与龙
门山断裂带，构造没有西侧发育。地形高差变小，地下水水力坡度变的很小，水循环交替缓慢，虽有利于大地热流对水的传导加温，但对热储层的发育不利。其二，地层沉积时，物源来自西侧，因此，西侧地层沉积物颗粒较粗，因而孔隙度较大，富水性较强，有利于地下水的赋存。而由西至东，沉积物颗粒变细，地下水赋水性变差。
4.2.5温江金马地热田潜力分析
结合勘探区研究成果，通过对温江某某地区地热储层条件的分析，综合研究表明该区具备以下优越地热形成地质条件：
（1）具有较丰富的补给源。
（2）位于区域构造有利部位。
（3）地热田面积较大，有利于地下热水的聚集。
（4）断裂与构造有较好的配置关系。
因此，温江金马地热田具有进一步开发的潜力。
5.地热形成条件分析
5.1温江地热田基本特征
5.1.1 热储层基本特征
成都平原，新生代为广盆式河流—浅湖淡水沉积建造，在这套地层中，有分布面积和沉积厚度均很大的淡水相沉积，且其砂、泥岩交互叠置的沉积构造为地下热水的储集和积热提供了良好的条件。含水性较好的砂岩层（含水砂体）是温江地区主要的地热储层。根据温江
附近地质、钻探资料初步分析，在温江地区可能存在的热储有三种类型:
（1）中生代“红层”的层状热储
根据区域地层、钻探资料分析，温江地区第四系下覆地层涉及灌口组、夹关组、天马山组和蓬莱镇组。岩层的岩性差异较大，包括膏盐沉积，含可溶盐砂岩及页岩、厚层砂岩及薄层砂岩等外。含水介质类型包括裂隙、岩溶裂隙及岩溶等。金泉一井在300～1818m井段揭露多个含水层，各含水层（段）地下水化学组分及温度差异较大。地下水主要接受盆地边缘地下水的补给。
（2）封存水含水体系热储
在深部厚层砂岩（体）或砂砾岩层可能存在深凹陷形成时期的封存水，或者在漫长的地质年代里，地下水处于交替强烈条件下，在径流过程中受岩温加热后补给或者形成的深层热水，它与现今浅部地下水补给关系不大。
（3）受断裂破碎带控制的带状热储
地质分析、遥感解译、地热异常研究表明，研究区地质背景是以活动断裂为边界的抬隆断块,断块内断裂纵横交错呈密集的网格状。盆地内可能存在受张性断裂控制的热水含水体系，在成都平原中部及东部，这种受张性断裂控制的热水含水体系是平原区地热的重要类型之一。构造导致坚硬岩层裂隙发育，成为热水储层；它可能沟通深部封存水含水体系，使深部热源导入浅部，形成浅部热储。
5.1.2蓄水构造
温江金马中渝二井在构造上位于断裂构造—温江背斜核部（见图5-1研究区构造位置图）。从地质上分析温江背斜核部深部破碎带含水体系是温江金马温泉的蓄水构造。

图5-1 研究区构造位置图
温江背斜两翼倾角约为15°，呈短轴状，研究区正好处于背斜轴部上。在背斜南东翼上距轴部约10公里处，发育有一小型构造盆地，其轴面产状与背斜相同，两翼同样十分平缓，倾角小于1度。在穹隆构造及构造盆地周围部分层位上，发育有两条规模较大断裂构造，均为逆断层。其中一条为南北向F1断层，另一条为北东—南西F2断层。
F1断层位于本区中部穹隆构造与构造盆地之间，温江县城以西，金马镇及刘家濠以东，骆家碾以西，向正北、正南方向延伸，发育于蓬莱镇组及其以上地层内。见图5-2。在埋深900——1000米处，断层面产状90º∠55º，延伸长约10公里，水平地层断距约26米，铅直地层断距约29米。继续往深部延伸，断层面倾角逐渐变小。至1300米左右，断层面产状变为90º∠37º，延伸长约8.4公里，水平地层断距约22米，铅直地层断距约23米。再往深部，断层面渐趋于水平，且断层两盘断距逐渐变小，至1400米以下，断层逐渐消失，最终湮灭于蓬莱镇组地层内。

图5-2 F1断层地震剖面
F2断层位于本区中部偏南东，骆家碾以西，文家场以南，泉水凼以北，向北东、南西方向延伸，发育于沙溪庙组及其以上地层内。在埋深900——1000米处，断层面产状120º∠52º，延伸长约6.7公里，水平地层断距约35米，铅直地层断距约23米。往下延伸，断层渐延其走向向北东移动，且断层面倾角逐渐变小，在夹关组地层内断层面倾角至7度，而后逐渐变大，至天马山组地层，埋深约1200米处，断层移动约2公里。此处断层面产状120º∠30º，延伸长约6.7公里，水平地层断距约78米，铅直地层断距约50米。断层继续往下延伸，倾角也逐渐变大，但两盘断距开始变小，至埋深1400米以下，断层面产状变为120º∠35º，延伸长约5公里，到蓬莱镇组一二段顶部处，断层面产状变为120º∠44º，延伸长约5.8公里，水平地层断距减小为28米，铅直地层断距减小为26米。断层再往下延伸，其倾角再度变小，两盘断距继续减少，至埋深2500以下，断层面倾角减小到30度以下，断距减小到10米以下，并逐渐消失，最终断层湮灭于沙溪庙组地层内。
5.1.3盖层
温江地区地层以砂岩、砾岩及泥岩不等厚互层组成。第三系和白垩系灌口组的泥岩构成温江地区热储的主要盖层。根据揭露地层显示，灌口组（K2g）及夹关组（K2j）的砂岩含水层，由于层间粘土物质和泥岩等相对隔水层的存在，其相互间没有明显的水力联系。温泉出水段上下的泥岩也将温泉和上部水分开，构成了保温储水承压层。
5.2热水形成原因
根据温江金马温泉井所处的地质环境分析，温江地下热水形成可用沉积盆地热水形成的机制来解释，基本上可用层控热储—侧向径流补给—地热流供热的模式来概括。结合温江地区具体的地质构造特征，温江地下热水的形成以层状热储和带状热储为主的地热形成模式。在构造、特别是张性构造发育的地区，断裂构造发育有裂缝形成的连通网络，形成以裂缝一孔隙型热储层。如图5－3。
根据平原已有的地热井资料，不同的模式地下热水形成的条件差异很大，主要表现在水量差异，如温江金泉一井揭露断层破碎带，水量较大，达600m3/d以上，郫县望丛寺地热井为揭露断层，水量较小，仅200余m3/d。

图5-3 温江地下热水形成模式（层状热储和带状热储）
5.3温泉补给、径流、排泄特征
5.3.1补给
温江地区深部地下水的富水性受岩性、裂隙（或构造破碎带）、地层组合、埋深等控制，深部地下热水的可能来源有三个方面：
（1）龙门山、龙泉山红层露头远距离补给
温江位于平原中腹，虽然地下水径流交替缓慢，但对一些砂岩厚度较大的地层，如果构造裂隙发育，有可能成为区域上较为稳定的含水层。从平原地热钻探揭露的情况看，平原中部K3g，K2j，J3p中的砂岩含水层相对是弱含水层，其水化学组成，反映水来源于大气降水补给。
（2）地下水通过切层裂隙带和构造破碎带补给
在一些构造发育的地区，断裂构造可以使浅部地下水通过断层向深部运移的迳流补给，在一定范围内形成局部的地下水径流系统。断裂也可以使深部水向浅部运移。
（3）封存水
成都平原在一些构造不发育的砂层（砂体）的沉积水也可能成为地下热水的来源。
5.3.2径流
研究区地下热水接受龙门山、龙泉山红层露头由浅部向深部径流
补给。补给通道主要是切层裂隙带和构造破碎带，靠裂隙及碎屑孔隙迳流。该区砂、泥岩交互叠置的沉积构造为地下热水的径流和储集提供了良好的条件。从补给区到温泉井，地下水径流的方向受控于温江背斜，背斜附近断裂的相对发育，为地下水的储存和运移提供了空间和通道。
5.3.3排泄
温江浅层地下水靠大气降水和地表水补给，靠孔隙连通并以井（钻孔）的形式抽排。深部地下水靠龙门山、龙泉山红层露头远距离补给和第四系、第三系松散层孔隙水越层补给，并以深井的形式抽排。
5.4地热田形成的关键控制因素
温江金马地热田是在特殊地质条件形成的，这里进一步分析控制温江金马地热田形成的关键因素。
某某地区位于北东—南西走向温江背斜的南东翼，温江背斜两翼倾角约为15°，呈短轴状，研究区正好处于背斜轴部上。背斜核部附近相对发育的断裂为地下水的储存和运移提供了空间和通道，是控制温江金马地热田形成的构造因素。
白垩系天马山(K1t)、侏罗系上部（J3p）砂岩含水层具有良好储水空间。温江金马地热田能形成地热水，主要受K1t和J3p地层层位中的构造（断裂）的控制。

6.布井原则及布井依据
6.1布井原则
根据对温江金马地热田地质条件、包括地热田构造、储层、主控因素的分析，井位布置遵循以下几条原则：
（1）张性断裂带或多组断层的交汇处。
（2）断隆和断陷的交接地带且靠断陷一侧或断块差异升降运动较强的地带。
（3）地层中砂岩层厚度较大或砂体较发育的地段。
（4）地温梯度较大或异常的地区。
（5）地球化学异常明显的地方。
6.2布井依据
温江金马温泉布井主要依据以下几个方面调查、分析：
（1）地质调查及构造分析
本次井位论证对论证区进行地形地貌、地质、遥感地质解译和综合研究。地形地貌调查为选择适宜其结果形成了井位选择的重要依据。
地质调查进一步测量了该区及附近地区的地层产状、岩性，为判断所处地区的构造部位提供依据。
遥感地质解译进一步分析了该区隐伏构造，为准确判断隐伏断裂部位提供了依据。
水文地质、地球化学调查为确定地热异常区分布, 判断地热活动特征提供了依据。

图6-1温江金马区地质图
（2）地震资料解释分析
根据西南石油地质局地震资料，对本地区二维地震资料进行了解释，对井区主要热储层的顶面构造形态及断裂发育进行分析，见图6-2。

图6-2a 研究区天马山组顶部构造图

图6-2b 研究区蓬莱镇组三段顶部构造图

图6-2c 研究区蓬莱镇组一、二段顶部构造图
根据对6-2分析，本次拟选井位区域位于温江背斜核部，主要热储层天马山组（K1t）地层顶面标高范围为-550—-1400米，与下伏蓬莱镇组整合接触，地层厚150～200米。蓬莱镇组（J3p）第三段顶面标高范围为-700—-1550米；蓬莱镇组一二段顶层面标高范围为-1000—-1950米；三段之间整合接触，地层厚度750～850米。深部发育两条规模较大的断裂，均为逆断层。一条断层南北走向的F1断层，另一条为北东—南西F2断层。
(3)大地电磁测深及大地电场岩性测深
根据大地电磁测深、大地电场岩性测深结果，对地震资料解译的结果进行验证。认为温江基底存在褶皱构造—温江背斜，研究区位于温江背斜南东翼。区内有三条断层（图6—1），其中F1、F3为张扭性断层，为地热形成提供了较为有利的条件。
(4)金泉一井

本次井位确定，对比研究了金泉一井钻探揭露的地层，地层岩性、水热显示。
综合以上地形、地质、深部构造、热储条件等因素，确定了温江金马中渝二井位置。见图6-1。
7.井位及预测分析
7.1钻探井位
钻探井位基本数据：
井 名：中渝二井
钻井性质：生产井
井位坐标：X：3392380.520 Y：18384348.265 H：520.8m
构造位置：温江背斜核部
设计井深：1800m
钻探目的层： 白垩系天马山(K1t)、侏罗系蓬莱镇组（J3p）砂岩含水层
预测水层深度：1210m、1300m、1400m、1500m

7.2预测分析
7.2.1钻探揭露的地层预测
根据确定的温江金马中渝二井位置，与金泉一井进行对比，得到其剖面图见7-7。

图7-7中渝二井剖面图

表7-1 预测钻探地层厚度及岩性一览表
地层
深度段
（m）
层厚
（m）
主要岩性描述
故障提示
第四系
0-190
190
地表为可耕土壤，向下为多个砂卵砾石层旋回层和泥质－砂砾层旋回层
防漏、防塌
上第三系
190-279
89
河流冲积相沉积，巨厚的砂质－砾石层旋回层
防漏、防塌
灌口组
279-970
691
泥岩、砂岩夹芒硝及膏盐
泥、膏岩
防塌、防卡
夹关组
970-1140
170
泥岩、粉砂岩－长石岩屑砂岩、砾岩旋回层
防塌
天马山组
1140-1280
140
泥岩、页岩－长石岩屑砂岩，砾岩旋回层
防掉钻、防卡、防塌
蓬莱镇组上段
1280-1620
340
厚层～块状砂岩、泥岩、页岩旋回地层
防掉钻、防卡、防塌
蓬莱镇组
中、下段
1620-2080
460
泥岩、砂岩、页岩旋回地层
防掉钻、防卡、防塌
遂宁组
2080-2460
380
砂岩、粉细砂岩
防塌
沙溪庙组

未见底
泥岩、岩屑砂岩、粉砂岩
防塌
7.2.2钻遇热水层及水量分析
（1）钻遇热水层预测
根据与金泉一井对比和地质分析，温江金马中渝二井可能钻遇的热水层见表7-2。

表7-2 预测地热水气显示
层位
显示井段
（m）
显示
类别
邻井显示简述
灌口组
900-910
水层
金泉一井在925-980m、1054-1060m测井解释为含气层，钻遇热水。
夹关组
1000-1080
热水层
金泉一井在1054-1060m测井解释为含气层，钻遇热水。
天马山组
1210-1225
热水层
金泉一井在1220-1230m测井解释为热水层，钻遇热水。
蓬莱镇组
1300-1315、
1400-1410、
1500-1510
热水层
金泉一井在1465-1474m、1580-1590m、测井解释为热水层，钻遇38℃热水。
（2）水量、水温预测分析
温江金马中渝二井与金泉一井相距不远，所处的构造部位相似，各地层出露深度相当。 中渝二井水量由断层破碎带热水和破碎带以下的层状热水组成，再结合金泉一井钻遇热水层的水量，预测中渝二井产水量200-400m3/d。水温根据地热增温计算预计在34-36℃。
（3）风险分析
温江金马位于成都平原中腹，是地层、构造都相对稳定的区域，属地热勘探“冷区”。中新生代沉积厚度大，地热形成条件相对较差，地下热水开发的难度、风险都相对较大。其主要原因有：
（1）位于川西断陷盆地中心地带，地质情况复杂，地下水交替缓慢。
（2）缺乏有利（厚度较大、储水性较好）的储层。
（3）盆地地温梯度低。
（4）热水形成多受断裂控制，勘探难度大，勘探成本高。

8.施工条件
中渝二井位于某某温江金马镇以西，有简易公路，交通条件法方便，施工条件便利。
9.施工要求
中渝二井以最大限度的获得温泉产量为主要目的。由于热储埋深较大，钻井施工难度高。因此，除应按规范和设计要求，在钻遇良好热水显示时，应及时观测，合理配置泥浆比重，使热水显示得以充分揭露。准确获取水文地质试验资料，为资源储量计算提供依据。

钻井部署建议综合表
井 号
中渝二井
井位坐标
X：3392380.520 Y：18384348.265 H：520.8m
构造位置
温江背斜核部
地理位置
某某省温江县金马镇以西
井位类型
生产井
设计井深（m）
1800m
目的层位
白垩系天马山(K1t)、侏罗系上部（J3p）砂岩含水层
目的层位
预测深度（m）
1210m、1300m、1400m、1500m
目的意义
以钻探温江某某地区白垩系天马山(K1t)、侏罗系上部（J3p）砂岩含水层为主要目的，建成一口生产井。
主要依据
1、位于温江背斜核部，是构造有利于热水形成的部位。
2、建议井位可能位于多组断裂的交汇地带部位。
3、位于热水形成综合预测有利富集区。
风险分析
1、 中渝二井位于温江背斜核部，判断地热田范围是根据地质资料推测，具有一定风险性。
2、深部地质勘探存在许多不确定因素，本身具有高风险性。钻探深度较大，对工程、工艺技术水平要求高、顺利完成全部工作存在一定风险。
3、预测深度与实钻深度可能存在误差。