物探测井在贵州省兴义市四季花城地热井中的应用研究

2019-04-26宋启文

有色金属设计 2019年1期

宋启文

(贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院，贵州贵阳 550000)

0 引言

研究区位于贵州省兴义市丰都办事处龙潭组，距离兴义市政府直距约4.50 km，东经104°55′21″～104°56′52″，北纬25°03′42″～25°04′26″。本次物探测井工作对象为兴义市文旅城四季花城ZK01地热钻孔，该钻孔深度为3 080.00 m，物探测井总工作量2 857.95 m，测井工作旨在研究井温变化情况，并计算、推断该钻井的温度变化梯度、含水层的位置、岩石完整性、孔隙度及渗透率等参数。

1 研究区地质特征

研究区及其周边出露地层由新至老分别为：第四系(Q)、杨柳井组(T2y)、关岭组(T2g)、嘉陵江组(T1j)、飞仙关组(T1f)、长兴组(P3c)、龙潭组(P3l)、茅口组(P2m)、栖霞组(P2q)。

研究区构造较为发育，区内规模较大的褶皱为兴义背斜，该褶皱走向北西，因受北西向的断层切割，背斜北东翼出露不完整，地层倾角变化大，一般为10°～58°。区内断裂构造主要为响格断层，为区内深大导热断层，该断层位于研究区中部偏东，出露于马岭口—胡家寨一带，走向为北西向，研究区内延伸近5 km，倾向南西，倾角约62°，为逆断层，断距达1 000 m以上。

2 测井技术及要求

本次测井工作采用HK-3S数字测井系统(河北力时力拓)，所采用的方法有电阻率测井法(包含电阻率、自然电位)、放射性测井法(自然伽玛)、补偿时差测井法(补偿时差、孔隙度、渗透率)、井径测井法(井径)，其原理及相关要求分述如下。

2.1 测量技术参数及要求

采样间隔：0.05 m(井温除外，井温只能点测，点距为20 m)。

测量速度：≤10 m/min。

测量方式：连续测量。

测井方法技术涉及仪器除按规定进行标定、性能测试外，在测井现场再进行刻度检查测量和仪器自检工作。

2.2 各参数测量原理及要求

1)井温测量(TEMP)主要是用温度传感器来识别孔内每一个点的温度，应用这些温度来计算出地温梯度，测量时在井口进行温度的校正，只能用点测，点距为20 m，每一个点必须等温度稳定后，再记录数据。

2)补偿声波测井是利用声波在不同的介质中传播速度不同的特性，作为一种物探方法，用来判断岩性、分层及确定岩层的孔隙度等，同时可配合其它方法进行综合分析。通过双发声系统，可以补偿井径变化带来的测量误差，值得一提的是，补偿时差测量时必须用水来作为传输介质。

3)自然伽玛是根据各岩石含放射性元素多与少的差异划分地层界线，划分碳酸盐岩、砂岩、泥岩等的界线，是进行定性划分岩层的主要方法之一，测进时速度不能>8 m/min。该方法是地热测井常用的主要方法之一，同时也是定性、定量划分岩层的主要方法之一；该方法受孔径及井液电阻率的影响较小，探测半径较大，抗干扰能力强。

4)视电阻率测井是根据不同岩石在大自然中的电阻率不同来划分岩性的，测量获得的电阻率1和电阻率2可以相互比较和验证，该方法在灰岩等与上、下围岩的界面上反映清楚，相对异常幅度较大，分辨率较高，能与自然伽玛共同划分出较准确的岩性。

3 钻井地球物理特征及异常解译

3.1 钻井地球物理特征

通过对测井综合成果图的研究，并结合理论以及钻孔柱状图的综合分析，本文认为该钻井主要岩层地球物理特征具体如下：

1)岩石破碎、裂缝含水层(异常层)

电阻率为低阻，一般低于围岩，低于灰岩等岩石，当随着孔隙度增大或破破碎增大，电阻率值不断下降，所测曲线显示该层孔径变大、电阻率为低阻，补偿时差、孔隙度和渗透度都为高值。

2)细砂岩

岩石成份以高电阻矿物为主，泥质含量低且结构致密，故电阻率常呈中—高幅值块状异常，自然伽玛曲线呈低幅值块状异常，伽玛伽玛曲线则在基线附近呈抖动状直线，碎屑岩由于胶结程度、胶结物、孔隙度不同，其电位电阻率变化较大；中粒砂岩、细粒砂岩在测井曲线上有时不易区分，统称细砂岩。

3)粉砂岩、泥质粉砂岩

物理性质介于砂岩与泥岩之间，粉砂岩近于砂岩，泥质粉砂岩则接近于泥岩，故其电阻率异常偏低且往往随薄层泥岩夹层的出现，粉砂岩电阻率异常多呈参差不齐的锯齿状反映。

4)粉砂质泥岩、泥岩

泥岩类岩石的共同特点是电阻率低，自然伽玛强度较高。在正常孔径的情况下，电位电阻率曲线呈低平舒缓状，自然伽玛曲线为稳定的较高幅值异常，尤以泥岩的幅值最为突出。因其吸水膨胀、软化往往垮塌造成孔径扩大，在伽玛(密度)曲线上出现高幅值异常群。

5)灰岩、泥质灰岩

碳酸盐岩类岩石在测井曲线上显示特别突出，在全区煤系地层中电阻率最高、自然伽玛值最低的岩层。泥质灰岩和泥质白云岩由于泥质含量的增加，电阻率值与密度值随之降低，自然伽玛异常增高而区别于灰岩和白云岩。

3.2 测井异常解译

根据所测曲线将含水层分为四个等级，从低到高分别为：干层、低产水层、二类裂缝层、一类裂缝层。其中，干层的孔隙度通常在15%以下，电位电阻率和侧向电阻率相对高，而渗透率相对低；低产水层孔隙度在22%～30%之间，电位电阻率和侧向电阻率相对低时，渗透率相对高，地温梯度变高，推测含热水；二类裂缝层孔隙度在22%～40%之间，电位电阻率和侧向电阻率相对更低一些时，而渗透率更高一些；一类裂缝层孔隙度在22%～60%之间，自然伽玛低、电位电阻率很低时，而渗透率很高，地温梯度变高，推测含热水。根据测井异常特征并结合地质资料，本次研究工作在钻孔ZK1中划分了13个水层，各层特征见表1。

表1 异常特征表

该地热井终孔深度为3 080 m，孔深2 450 m至地表段已固井，由于在后期的流量观测过程中发现目标储水层2 450～3 080 m之间的产水量明显不足，几乎可以定义为干孔。因此，经过多方案的对比研究，最终选用物探测井资料探测孔内具有产水潜力的层位，目前，共对该孔进行了三次全孔物探测井工作；根据测井成果，基本掌握了全孔的含水层位、岩性等信息。综合地质、测井等资料，在以下4段进行了射孔，1 370～1 380 m，1 657～1 667 m (下图为1 370～1 380 m含水段)，通过射孔之后该孔水量达800 t/d，水温约49℃，效果非常明显，显著提升了该地热井的利用价值，假如没有测井资料，就不知道准确的含水段，不知道在那段射孔，干孔的机率非常大，见图1。