MT-VCT深层探测仪在西藏察雅县地热勘探定井应用心得寇通寇伟郑州地象科技有限公司摘要：2017年7月我们应用MT-VCT大地
电磁成像深层探测仪在西藏昌都的察雅县进行地热勘探定井，凿井1330米时自涌出水量15吨/时、水温46oC，测井结果与定井报告预测
含水层吻合度较高，对高海拔山区查找断裂构造定地热井取得了一定经验和心得体会。关键词：大地电磁法，地热勘探，地热井，断裂构造201
7年7月，甲方与西藏昌都地区察雅县签定地热资源风险勘探合同，保底出水温度42oC、日出水量500方。我们应用地象科技MT-VCT大
地电磁成像深层探测仪在察雅县城范围内勘探十余天并确定地热井位，设计凿井深度1900米。2018年1月1日凿井进尺至1330米开始自
涌，出水量约15方/小时，井口自流水温已达46oC。因多种因素影响凿井中断时间较长，拖至2019年8月继续凿井至1460米终孔下
管固井。至2019年10月察雅县组织验收，测井结果为井底水温71.2oC，井口自涌水温53oC，出水量27方/小时。虽然该井一
直自涌、且水温和出水量均已超出保底指标，但是若能继续凿井穿过1680—1885米赋水较好、厚度较大的含水层，该地热井的出水温度和出
水量将会更高、更大，非常遗憾。在此对应用MT-VCT大地电磁成像深层探测仪在高海拔山区进行物探工作及体会加以总结，以供参考。一、
高海拔山区勘探定井特点1、地形地貌特征。察雅县位于西藏自治区东部、昌都市东南部，地理环境特征为总体地势高、地形切割深。县城依麦曲
河北侧山谷而建，处在典型的深切“Ⅴ”型峡谷地貌的谷地内，城区长度约4公里，最宽处不足700米，海拔在3100--3200之间，南北
两侧山高约4000米，地形切割深度约800—1000米。2、地质特点。地质图显示，察雅县城区域内多为侏罗系下统汪布组J1w地层，
岩性构成为石英细砂岩与泥页岩互层，厚度约2583米，石英细砂岩赋水条件一般，泥页岩则起隔水层作用；县城西面为侏罗系中统东大桥组J2
d地层，岩性构成以砂岩为主，中间夹有泥页岩、石英细砂岩、粉砂岩、白云岩、砾岩及介壳灰岩，厚度约2583米，赋水条件总体好于侏罗系下
统汪布组J1w地层。而其下有可能为三叠系上统波里拉组T3b地层，岩性构成为灰岩夹生物碎屑灰岩、白云岩，厚度约1228米，因其地层深
度已超出了预计凿井深度，即使是其赋水性较好、但对于勘探定井的位置选择影响不是很大。3、地热资源特点。根据勘查区域高海拔群山深沟为主
的地质特征，地热资源肯定属于在断裂构造内形成热储层的断控型。要找深层地热水就必须找到一定规模断裂构造，在构造内选择破碎程度高、赋水
性好的位置定井。虽然勘查区域内侏罗系地层赋水性并不是很好，但在断裂构造内的含水裂隙较为发育，这些含水裂隙既能形成地表水向下渗透的导
水通道、确保深部断裂构造空间蓄水供给、形成可持续利用的热储层，亦成为深部地热向上传导的主要导热通道、使构造内水温增热明显高于一般地
温增热的作用。4、勘探难度大。一般山区隐伏断裂都是沿山谷走向，高山峡谷更是如此，而在地质图上确实标明沿麦曲河走向有一条东西向断裂
带。若使用V8中大地电磁法MT或CSAMT方法在此处肯定难以开展勘探工作，两侧山上根本上不去，县城内较宽处都是房屋和供电线路，很难
在垂直于断裂带方向布线勘探，而且即使不用探测也知道两侧山上是高阻、谷内是低阻。勘探的目的是要通过低测值含水的聚集分布形态、多少和位
置来了解深层裂隙赋水情况，先找到断裂构造及其内破碎程度大、含水层多且深的位置，经过详细勘探准确找到断裂构造的中心和深层赋水好的点位
确定地热井位。因此，既需要克服地形困扰和地面电磁干扰，又需要按照5或10米的点间距加密勘探、提高横向线路和纵向分层的分辨率，以确保
地热井凿井成功并超出既定保底指标。二、地热勘探设计及实施1、MT-VCT大地电磁成像深层探测仪性能指标。在察雅勘查区用于地热
资源勘探的是MT-VCT-4000M深层探测仪，其性能指标：单点探测深度4000米，纵深精度为0—2000米深度内层间隔5米、20
00—3000米深度内层间隔10米，3000—4000米深度内层间隔15米；单点探测时间56秒钟，若按照5米点间距进行地面高精度勘
探，4个小时就可以完成200点、1000米长的剖面探测任务。无论是探测速度还是采集数据分辨率均远高于其它物探方法。2、地热勘探的
首要目标是找到赋水性好、有较大规模的断裂构造。根据地质构造的特点和我们应用MT-VCT深层探测仪在地热资源勘探定井实践中的经验与认
知，认为在地壳中深层仍有含水裂隙和赋水层的地质构造必然是较大的张性断裂构造，即使是同一断裂带内因地层岩性不同、断裂破碎程度不同、次
生断裂交汇位置不同等因素影响，断裂构造内的赋水性也可能会明显不同。因此，在勘查区域内应该先大范围勘探寻找赋水性好、规模较大的断裂构
造所在区块，锁定靶区后再进一步详细勘探确定地热井位。3、由初步勘探到详细勘探的设计及实施。由于勘查区域不是很大，全部勘探工作都是按
照5米的点间距实施的。初步勘探是先自西头向东头3条线接续起来沿路穿过县城探测一遍，查看一下究竟是哪一段的深层赋水性更好；然后沿勘查
区内仅有的两个南北向山沟垂直于主沟探测了2条线路，一是查看一下主断裂中心的位置，二是观察一下主沟与次沟两条断裂交汇处哪里的破碎程度
大、深层含水更好。经过对初探5条线路1223个探测点VCT成像剖面图的分析，确定将县城西部多瓦村南北向山沟与主沟交汇处附近区域圈定
为靶区。然后，在靶区范围内沿东西向主沟探测了5条线、沿南北向沟内并行探测了3条线，详细探测共计8条线路、1205个探测点。另外，在
多瓦村沟口向北约9公里山沟里有一个自流温泉，该温泉有几个泉眼向地表涌水，每小时涌水量20方左右、水温达60oC以上，为掌握温泉下地
质构造情况在那里进行了3条线计208个探测点的勘探工作。本次在察雅县勘查范围内合计探测了16条线路、2636个探测点，每个探测点都
包含了自地面到地下4000米深度的567个分层信息，全部探测数据约有149.46万个。三、勘探分析定井及实际测井结果1、从区域地
质资料和谷歌地形图上来看，在离县城主城区西部近4公里处有一条规模略小的南北向山谷与麦曲河所在东西向山谷交汇，形成一块稍大面积的平地
，初步探测结果VCT成像剖面图显示此处正是两条断裂的交汇处、中深层赋水情况明显较好，我们将此处作为靶区进行了详细勘探。2、由于山谷
两侧陡峭、谷内时宽时窄，即使是在县城内较宽地带也很难设计500米以上垂直于断裂的探测线路；而沿沟谷探测，基本上都是与断裂并行，在断
裂带之中只能看出探测点所在位置不同深度含水裂隙的宽度和聚水性，得不到垂直于断裂剖面通过观察V形含水裂隙所能看出断裂宽度、深度等效果
。而在通过沿两个山谷多条勘探线路的分析，就可以互为垂直断裂走向、互为观察各线VCT成像剖面图找出V形含水裂隙聚合构造，从而标定两条
断裂带的构造中心交汇位置，在综合考虑多种因素的基础上尽可能把井位定在能够穿过中深层多个V型构造靠聚水层中间的位置。3、根据甲方与
察雅县协商结果，在靶区沿麦曲河北侧的东西走向区域内不能凿井施工，而在沿南北向山谷探测的14、15、16线上只能在28—46点区段之
内选择凿井位置，而由于14线在半坡上、15线靠近山脚陡壁边小路都不适合打井，所以只能在靠近小河边的第16线上定井位。就16线VCT
成像剖面图分析结果来看，23点所穿过含水层位置更好一些，但此处恰好在一小厂院内不能定井，只好选择28—46点区段范围内V形构造较为
明显的41点确定井位。附图二为察雅县勘探16线700—1460米深度层段的VCT成像剖面图和含水层标示图。4、以南北向探测16线剖
面图显示含水裂隙和V形聚水层为主要参考依据，预测在700米以下深度可能遇到含水较好的出水层为：745—815、900—960米、1
120—1135米、1155—1185米、1230—1325米、1300—1320米、1490—1540米、1680—1885米、
1995—2120米。建议凿井深度在穿过深层赋水较好、厚度较大的1680—1885米断裂破碎带含水层后，再下钻至1900米深度后终
孔。实际凿井过程中在钻过预测含水层时都有程度不等的反映，最后测井工作虽然做的不够细致，但所测到的每一层含水层都与定井报告预测结果相
一致。遗憾的是该地热井由于各种原因没有继续打到建议的1900米深度，若是能够穿过1680—1885米这一较厚含水层的话，出水量将会
更大、出水温度会更高。图表一察雅县地热井测井结果与解释结论四、MT-VCT深层探测仪在察雅县地热勘探定井的心得体会1、证明
镜像理论符合实际。MT-VCT大地电磁法认为在地表采集到的是源自地壳之下电磁场源以电磁波形式穿过固定不变的介质层传播到地面的电磁波
剩余能量值，完全符合镜像法中原求解区域所满足的泊松或拉普拉斯方程和边界条件不变的唯一性定理要求，采集信号中不同波长（频率）的测值，
就是该波长对应于地下一个波长深度介质层的电磁波能量值的镜像值。从察雅县海拔高度为3129米的地热井验证出地下各深度层含水层与剖面图
显示情况完全吻合，与以往所定且成井的海拔几十米、几百米的地热井测井结果吻合度非常一致，说明无论海拔高低、所测值都是自地表到地下一个
波长深度层介质电磁反应的镜像值。2、证明分层深度一致性很好。我们在每一次应用MT-VCT成像深层探测仪进行地热资源勘探定井，都会在
勘探定井报告中附上所定井位线路详细的VCT成像剖面图、写明预测凿井可能遇到的每一层含水层的深度、厚度及赋水程度，以便让甲方清楚了解
地下地质构造及含水情况、基本明了凿井后大致的结果。虽然察雅地热井最后测井工作做的不够细致，但所测到的每一层含水层都与定井报告预测结
果基本一致；而以往在其它地区所定地热井较为详细的测井报告与勘探定井报告预测结果的一致性都很好，说明依据镜像理论判定波长（频率）序列
与地下深度分层存在着一一对应关系，而且MT-VCT探测仪系列标定序列深度层与实际的吻合度很好。3、准确查找断裂构造中心是成功的关
键。地热资源勘探的目的就是寻找地下深部张性含水断裂构造、在最佳位置凿井深层取水。只要断裂张开的足够大、含水层就足够深，深层比重和密
度都较小的高温水通过对流作用对上一层含水层增温，使得地下不同深度含水层水温明显高出同深度地温值。所以，能否抽取出足够热度的水，关键
是要找到深层含水构造、在恰当位置凿井取到深层的水。在山谷中进行地热勘探定井工作，重点要放在两侧有沟谷与山谷交汇的区块，找到山谷主断
裂构造中心与两侧沟谷次级断裂深层交汇处，既有多层V形含水裂隙聚合形成的含水层，又有同层低测值连通较宽、中间或夹有明显高测值点的富水
破碎带，成井效果最佳。4、未能考虑到高海拔山区的特殊性。察雅县地热井凿井施工到1330米开始自涌，出水量约15方/小时，而且时隔
两年自流出水量一直未减，这是我们未曾预测到的。在3000米海拔高度以上做地热勘探定井项目这是第一次，定井之前在井位沿沟向北约9公里
、海拔高度3300米的自流温泉做了3条短线的探测以掌握温泉下地质构造情况，在定井分析时也考虑到所定井位与此温泉同处一个断裂带，对成
井温度和出水量会有一定增益，但未曾想还没有打到设计的1680—1885米最好含水层就会有这么大的自涌水量和53oC的较高水温。说明高海拔、高落差在断裂带中形成的承压水会使得断裂带内含水通道更为通畅，在VCT成像剖面图中同样显示的含水构造、其出水量会明显增大。图表二察雅县勘探16线700—1460米深度层段的VCT成像剖面图和含水层标示图。参考文献：【1】寇伟寇通，MT大地电磁法仪与VCT大地电磁成像仪的区别，《工程技术》，2017.12【2】寇伟寇通，浅议地热资源常用物探方法及功效，《工程技术》，2018-1【3】寇伟寇通，论山区地热勘探定井特点及经验，《基层建设》，2019-20期 |
|
