登封市某地热井复探 VCT 成像分析 郑州富士达公司 寇 伟 3013 年 7 月 29 日专程去登封市北某温泉酒店， 使用富士达 VCT 大地电磁电位值成像探水仪对所打成的地热井进行了验证性探测，通过对该地热井的探测及与实际打井情况的对比分析，对于在山区丘陵地质复杂地带如何打地热井问题进行初步的探讨 一、已成地热井情况 该地热井所在区域的地貌地质构造简况：地处嵩山附近中岳庙北东 3 公里，地貌为山间凹地的北西部边缘，地形起伏、冲沟发育，西北高、东南低，地形标高 350-500 米大地构造单元属中朝准地台的嵩、抬隆，基底由太古界、下元古界组成；主构造线方向近南北，多为倒转褶皱该地构造以东西方向为主，主体构造为近东西向的嵩山复式大背斜 原来甲方委托一打井队在此区域打地热井， 该打井队先在附近打了两口废井， 然后就在该井位打了 500 多米，可能是没有信心再打下去就撤了换了一家不包水的打井队，在此井位上接着打成了此地热井 井深结构： 0-654 米的钻孔孔径 311mm,下管为直径 245mm 无缝钢管；654-1866 米段的钻孔孔径为 216mm，654-1060 米段的下管为直径 178mm 的无缝钢管，1060-1866 米为裸眼井段。
钻井与出水情况：因甲方只看结果，没有要求在下管前进行测井，也没有保留砂样和录井资料，地下各层岩性结构无据可查，只有打井结项报告的有关简单描述： （1） “根据钻井砂样和钻探判层等资料，对所揭露地层进行综合分析解释，确定取水段为 1060-1866 米 ” （2）钻井过程一直正常，钻至 1326 米时出现了井涌，24 小时涌水量达到了 1000 立方左右；钻进至1500 米以后，地层太硬，全部都是白云灰岩和花斑灰岩，进尺十分慢 （3）试水情况：第一次下泵深 195 米，抽水 5 小时后开始断断续续出水，水温 29 度；第二次下泵深 272 米，抽水7 小时后开始断断续续出水，水温 29 度；第三次下泵深 357 米，可以保持连续稳定抽水，水温 32 度 （4）成井结果：单井出水量达 25 吨/小时，水温为 43.8 度 按照打井队和甲方的说法，应该是在 1200 米深度和 1800 米深度分别有地热水层存在，但并没有实际录井资料支持，而且他们自己也说打井时没有感觉，只是近处有一家打了一口1200 米深度的地热井、根据地层资料推测在 1800 米左右深度应该有一层基岩裂隙水层以下将根据在热水井位处进行探测后的 VCT 成像剖面图，参考已成井现有资料和数据，进行综合分析和探讨。
二、对已成井复探结果及 VCT 成像分析 在热水井所在地共探测了 3 个剖面，每个剖面探测了 25 点（2 米/点） ，第 1 线是由南向北 15 点过井口，第 2 线向西平移 30 米也是 15 点过井口,第 3 线是转了 90 度由东向西第 8 点过井位探测用长达 50 米的两条南北剖面和一个垂直的东西剖面足以看清井位小范围内的地质构造情况 3 条探测线路的 VCT 成像剖面图如后图所示 现根据 VCT 成像剖面图对复探该地热井的地质构造与水文情况分析如下： 1、潜水层情况该地块属山坡下洼地，潜水层含水量较好，尤其是 15 点左右的含水量较大但由于所要的是地热水，需要把潜水层隔离开，所以水多水少都没有关系 2、承压水层情况整个承压层含水情况基本不错，井口位 15 点下深度 255—310 米为承压含水层，与 16-19 点连接情况较好，按照打井单位所说在 654 米以上已经通过灌水泥浆方式固井，所以对承压水层含水情况暂时也不予考虑 3、断层构造情况从第 1 线南北线 VCT 剖面图可知，在浅层有一条不太连贯的断层，自第 6 点（深度 15 米）到 17 点（深度 200 米） ，倾角为 83.2 度。
在深层有两条清晰可见、且紧邻的断层，上面的一条是从第 3 点到 25 点，深度从 328 米降至 950 米，倾角为 86 度；下面的一条是从第 1 点到 21 点，深度从 374 米降至 1140 米，倾角为 87 度在其西 30 米并列的第 2 条剖面，深部 530-550 米有一平行的断层，说明第一条剖面的断层构造西移过程中已经扭曲、 在五百多米处变为平行的断层构造 沿东西走向第 8 点过井位探测剖面图显示， 在 500-555米深度也有明显的上下起伏较大的无规则断层构造显现 三、 对地热井地质构造及热水源情况的判断 由于没有测井和录井资料，甲乙双方对于地下各层岩性结构都说不清，VCT 成像探测结果与打井结项报告所描述的内容相差较大， 现根据复测结果与结项报告对比情况、 对地热井下地质构造及热水源进行分析和判断： 1、在 1500 米-1866 米深度内不存在基岩裂隙水层从与井口相交的第 1、3 剖面 VCT 成像图来看，1450 米这一层的电位值基本上都在 70 微伏左右，没有异常点，到 1600 米深度层的电位值都在 98-102 微伏之间， 都已经是相当高的电位值了、 且没有异常点， 可以断定在 1450米-1866 米深度范围内不存在裂隙水层。
从与打井队交谈中也得知，钻进至 1500 米以后，全部都是白云灰岩和花斑灰岩，硬度很高，进尺十分慢，坏了好几个钻头，代价很高这也说明了在 1500 米深度以下不可能存在裂隙水层 2、热水源为断层构造热水层按照钻井队描述：钻井过程一直正常，钻至 1326 米时出现了井涌， 24 小时涌水量达到了 1000 立方左右 从第 1 探测剖面的 VCT 成像图可以明显看出，自井南第 1 点深度 374 米开始向北到 21 点的 1330 米， 有一条明显的断层构造， 倾角高达 87.5米，几乎是垂直向下断裂的，自上到下可以看到断层的宽度都在 6 米—10 米左右，而且断层上的电位值 有高有低，说明是含水断层从 VCT 成像图上看出，断层在 810—970 米深度段时的位置是在18—20 点处；断层在 1110—1330 米深度段时的位置是在 21-25 点范围内估计情况是打井向下井筒向北倾斜，正好在 1300 米左右深度时打在 21 点左右位置的断层上，大倾角的断层构造积聚水源一下子从断层开口处进入井筒，在高压作用下涌出井口，形成井涌待断层内积聚的承压水释放溢尽， 只有承压水层的水沿断层逐渐渗流到深部井筒开口处时， 由于水量和水压有限，只会有少量的水自井口涌出。
3、从水温可证实热水源自 1300 米左右深度的断层破碎带内该井实际下泵深度 357 米，试水后期保持连续稳定抽水时的水温为 32℃，成井使用时单井出水量达 25 吨/小时，水温最高为 43.8℃郑州市范围内承压水层的水温大约在 16℃左右，按照地球内热带中地热增温率为 3℃/100 米的规律计算，水温最高在 43.8℃时，300 米以下实际增温约 27.8℃，即增温深度为 930 米、推算深度为 1230 米左右，加上抽水时的温度损失，断层破碎带供水层的实际深度应该在 1300—1350 米范围内， 与出现井涌的打井深度 1326 米非常吻合， 更加确定热水源自断层构造水、而不是 1800 米深度的基岩裂隙水层 四、几点启示 从登封市热水井的探测分析结果，对一般热水井的勘探工作有几点启示： 1、除了地处沉积盆地型地热田范围内的地区以外，一般地区都很少会有在地下 1000 米以下存在一层裂隙型地热含水层， 大多都是断层破碎带构造型地热水， 要打地热水井就必须找到断层构造 2、按照 100 米深度增温率 3℃的规律，断层破碎带约宽、越深，地热水层的水温就越高打井的位置最好定在断层深部，最好是在 1000 米以下。
3、探测地下地质结构时，一是必须找到断层构造，断层的深度、宽度要达到形成地热水的条件；二是要探明断层构造带中的电位值或者电阻率值与同层其它探测点相比，要有高、有低，证实其是含水断层构造；三是要探明断层与承压水层相连、且供水源层含水量足够大 有了以上三点作为保证，打地热井的成功率就会很高 郑州富士达电子机械有限公司 寇伟 ：1961914299 登封市某温泉已成井，2013072901 探测项目第 1 线，自南向北探测，15 点是井位 登封市某温泉已成井，2013072901 探测项目第 2 行，第 1 行西 30 米自南向北并行探测 登封市某温泉已成井，2013072901 探测项目第 3 行，自东向西探测，8 点是井位 登封市某温泉已成井，2013072901 探测项目第 1 行，自南向北探测，15 点是井位 登封市某温泉已成井，2013072901 探测项目第 3 行，自东向西探测，8 点是井位 第 1 线第 15 点（井位）纵深各深度层电位值 第 1 线第 16 点（离井口 1 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 17 点（离井口 2 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 18 点（离井口 3 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 19 点（离井口 4 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 20 点（离井口 5 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 21 点（离井口 6 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 22 点（离井口 7 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 23 点（离井口 8 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 24 点（离井口 9 米）纵深各深度层电位值 第 1 线第 25 点（离井口 10 米）纵深各深度层电位值 。