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浙江象山地区地热赋存条件与资源勘查研究

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浙江象山地区地热赋存条件与资源勘查研究
【摘要】针对浙江地区地热资源赋存条件与资源勘查研究问题,以浙江象山爵溪地热温泉资源区为例,采用地质调查测绘、浅层地层温度测量、字型可控源音频大地电磁测深法探测工作,查明勘查区域的地质和构造条件,分析判断地下水的赋存条件。为类似工程的设计、施工及风险控制提供依据,尤其是对于宁波地区地热温泉井钻探提供了技术基础,具有长期借鉴作用。
标签浙江地区;地热资源;赋存条件;资源勘查1引言
随着社会不断发展,地热资源的开发利用日益受到人们的广泛重视。一般情况下地热资源埋藏较深,开采风险很大。本文以浙江象山爵溪地热温泉资源区为例,采用地质调查测绘、浅层地层温度测量、字型可控源音频大地电磁测深CSAMT)法探测工作,测深达3000m,并取得了大量珍贵的深部地质信息,查明勘查区域的地质和构造条件,分析判断地下水的赋存条件,为地热温泉井钻探提供了技术基础。
2地质背景
浙江省宁波市象山县爵溪镇位于象山半岛沿海中部偏北,东临太平洋,地理坐标为:东经122°5542”122°1524”,北纬29°2230”29°3119”,由大陆和沿海岛礁组成。地质勘查区位于爵溪海边,为海蚀地貌,海岸线犬牙交错,地势较为险峻,有七湾八岗之美称,港湾中往往堆积黄色沙滩,区域标高050米。花岗岩体为燕山期侵入的花岗岩,面积全区分布。地质勘查区位于花岗岩体东侧沿海边缘。总的岩体分布区大于50平方公里。区域上北东向断裂发育,后期东西向次生断裂,组成字型断裂构造格局。勘查区为花岗岩体,垂直节理多组发肓,有利地下水上下深部循环;燕山期花岗岩在成岩时,会产生大量收缩裂隙,北东向断裂发育使基岩含水裂隙沟通、汇合,花岗岩与围岩的接触带,有利于地下水的汇集和富集。
3地热温泉赋存条件分析3.1浅钻孔地温测量
当地下热源平均分布时,理论上等埋深的地温应当相等,当有断裂(导水、导热通道)或岩体性质不均时,地温在水平面上会有所反映,可圈定地热异常区,在垂直上可推算地层增温率。开孔口径Φ150下入高密度聚乙烯管(HDPEΦ32底部及顶部封盖,深度30m管壁与孔壁之间用灰浆封闭。采用仪器为WMZ-03测温仪,读数误差±0.1℃。地面以下16m以内温度变化较大,该深度范围内温度受太阳辐射影响较大,为变温带;1623m温度基本稳定,为恒温带;23m以下温度逐渐升高,为增为带,增温率为1.39/100m
3.2地质测绘
在收集工作区已有的地质、地球物理、地球化学资料基础上,重点对规划区、井位预选区开展野外地质、水文地质测绘调查,调查控制比例尺为1:10000。对典型的节理面测量,节理走向以北西向为主,其次北东向,倾角都比较陡,平均倾角73度。陡峻的倾角有利于地下水的垂直方向循环。海岸线、环岛四周潮间带的节理和裂隙,有利于海水的渗入。
3.3物探工作
根据本次勘查的目的任务,结合本区地质、地球物理特征及工作程度,选用

可控源音频大地电磁法CASMT法)剖面采用字型布置,布置三条北西向探测剖面(编号为246,及四条近东西向探测剖面(编号为1357其目的是找到深部的低阻体(岩石破碎断裂带含水层带),为地热温泉井定位提供地质依据。

1F1线电性解译剖面图

2F4线电性解译剖面图
F1电性解译剖面自地表0米~100米区间地段为低电阻层,厚度100米,1电性分层。推断为第四系粘土与花岗岩浅地表强全风化含水层。100米以下为高电阻层,其电阻率值1000Ωm7000Ωm,厚度大于2900米,为第二电性分层。推断为花岗岩岩层,两端宽缓低阻是断裂破碎影响带。F1横向650号点,纵向2400米深度出现低阻异常Yc2,此处应视为富集热水有利部位,日涌水量800立方左右,水温约为51.36度。
1地热井位优选排位表序号所在
剖面横向纵向编号水量水温1F16502400YC280051.36第一优选2F46102000YC130045.80第二优选4地热资源勘查研究4.1地热资源勘查设计4.1.1勘查孔位置
根据地球物理勘查中,地热勘探井有利位置的结论,综合分析地质勘查的资料,并结合投资方规划的要求,勘探井位拟定于可控源音频大地电磁测深的F1线横向650号点,可沿断层F1,即向F2线1100号点方向,适当移动,范围不宜超过25米。实际确定点位时,应当用GPS精确定位。
4.1.2勘查孔结构
地热温泉勘探井的主要出水层段在2400米左右,考虑到物探和解译的误差,钻探设备和资材的配置,设计地热温泉勘探井深度为3000米,终孔深度视钻遇的实际地层情况和出水量而定。根据地层结构和岩性特点,地热温泉勘探井的结构为四开:
(1一开:孔径Φ445毫米,护壁技术套管直径339.7毫米,约50m(2二开:孔径Φ311毫米,井管直径244.5毫米,约1500m
(3三开:孔径Φ215.9毫米,裸孔或视地层破碎情况下入直径177.8毫米的井管和滤水管,约800m
(4四开:孔径Φ152.4毫米,裸孔,约700m4.2地热资源勘查施工4.2.1钻井要求
(1要求每钻进100米校正一次孔深,在下入套管前及终孔后各校正孔深一次,孔深误差不超过千分之一,若误差超过要求,必须查明原因及时纠正。同时100米测量孔斜一次,要求每百米不超过0.5度,终孔不超过5度,终孔水平位移小于30米。
(2在基岩钻进过程中,进行简易水文地质观测,每次起钻后,下钻前观测水位一次,并作好记录。(3对钻进过程中的冲洗液消耗量,应特别注意详细记

录,并绘制冲洗液消耗量与钻进深度关系曲线。当发生严重漏失时,应及时上报,不准单方决定堵漏。
(4钻进中每小时测循环泥浆的密度、粘度、出口温度,温度误差±0.1度,8小时测泥浆全套性能一次并记录,温度误差±0.1度。钻井所用泥浆,必须符合环保要求,不得对环境产生污染。
(5详细记录变层、溶洞、裂隙及破碎带顶、底面深度,并详细描述充填物成分及其胶结状态,进行裂隙率的统计。
4.2.2成井施工
一开进入新鲜基岩面3m下入Φ339.7的技术套管;二开结束经测井后,Φ244.5的井管,井管应高出地面0.5米,便于以后井泵安装;三开原则上裸孔,视岩层破碎下入Φ177.8的井管或滤水管;四开达到终孔深度,或揭露理想含水段。
采用两次下套管,两次固井成井。一开、二开井壁与套管之间用水泥进行固井,水泥浆密度不小于1.80。水泥固井前,施工前应作好固井设计,设计中应有水泥试验报告、固井作业方案,施工必须按固井设计作业,以保证固井质量。
4.2.3洗井工艺
采用酸泡、机械活塞、CO2洗井等综合方法。成井后用清水替换泥浆,用焦磷酸钠浸泡1624小时。采用CO2及空压机联合洗井,一定要做到水路畅通、水清砂尽,以及空压机正常压力均无异常变化,一般实际洗井时间宜控制在72小时以上。并在洗井后期应对动水位、水量、水温进行观测记录,为正式抽水试验提供依据。洗井结束后即进行静止水位的观测,观测间隔为每小时一次。要求水位变化连续12小时内不出现持续上升或下降。
5结论及建议
本文以浙江象山爵溪地热温泉资源区为例,采用测绘及物探手段初步查明勘查区域的地质和构造条件,分析判断地下水的赋存条件,为地热温泉井钻探提供了技术基础,勘查区地热温泉资源勘查得出以下结论与建议:
1)勘查区测得的地热平均增温率为1.39/100m,常温带温度18℃左右。勘查区无深大断裂构成导热、导水构造,不具备构造型温泉的产出条件,仅存在地层地温型温泉。
2地热温泉赋存于花岗岩体的断层破碎带中,第一推荐的地热温泉井位,在爵溪1线横向650号点,纵向2400米深度。分析判断此异常富水性较好,日涌水量约800立方米左右,水温约51.36度,设计深度为3000米,四开结构。
3)在基岩地层中开发地热温泉,对于勘查区的规模地质构造把握度尚显不够,可开展详细勘查工作,探测深度重点为10003000m层段,进行优化比较合理选定井位,以降低钻探投资风险。
4)地热温泉井的钻探应当提出详细的地质设计和施工组织设计,由专业的勘探施工队伍,严格按设计,精心施工,符合孔斜要求。矿产资源属国家所有,勘查开发地热温泉必须取得政府颁发的勘查许可证、采矿许可证,获得排它性的探矿权,以保护自己的矿权,开发中应当寻求地方政府在用地、规划、政策等方面的支持。
参考文献
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与化探.2007.31(1:9-13.[3]林黎,赵苏民,李平等.天津地热资源可持续开发利用对策[J].中国国土资源经济,18(12,2005:7-10.[4]徐光辉,黄力军,陆桂福.应用可控源音频大地电磁测深于北京水文地质勘[J].物探与化探,2005,29(6.

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