陜西麟游縣城區段地熱資源勘探試驗研究

景宏彬

（陜西省水務集團有限公司，陜西 西安 710075）

1 縣城區域基本概況

1.1 地理位置

麟游縣城區東距西安163 km,西距寶雞110 km，主要交通干道有S306省道及麟眉公路穿過縣城。麟游縣總體地勢南高北低、西高東低，千山余脈將麟游縣分為南北兩部分。最高海拔1650 m為東南部的永安山，最低海拔1010 m為北部杜水河谷。區域內分布有河谷階地、黃土梁峁、中低山與低中山四種地貌形態。

1.2 區域水文地質條件

麟游縣城區域地下水分布不均，依據含水層的巖石性質及地下水在其空間的分布狀態，主要有潛水與承壓水兩類。

第四系全新統黃土狀粉土或亞砂土分布于各河流兩側，下部為含砂的卵石層潛水受地表水和降水補給，面積小，儲量不大而且潛水多被深溝切割疏干；第四系黃土殘塬風積黃土層潛水分布于縣城東部水位埋深50~100 m，泉水流量0.005~0.037 m3/s。

三疊系砂巖、頁巖、礫巖裂隙水分布縣城境內東南部。含水層為厚層狀砂巖，裂隙較為發育，出水量為0.079 m3/s。

承壓水主要分布于奧陶系、二疊系、三疊系砂巖地層的構造裂隙發育地段，三疊系砂巖有細、中、粗結構，鈣質膠結，結構疏松，水位埋深12~50 m，出水量3.894 m3/s。

野外地質調查發現，二疊系千峰組、石盒子組砂巖巖性較粗，具有一定的儲水性能，區內廣泛分布NEE向與NNW向互為共軛的扭裂隙，具有棋盤格式構造的特征，增加了構造裂隙儲水的能力。

1.3 地熱地質條件

麟游縣城區域內以碳酸巖為主的奧陶統三道溝組地層在杜水河一帶埋深于3000 m以下，深度大，論證地熱資源以二疊系碎屑巖作為主要熱儲層。

區域地層出露：下古生界寒武紀-奧陶紀地層出露于麟游縣南分水嶺地帶，厚188~879 m；上古生界二疊系地層出露于下永安-上永安一帶，厚98~395 m；中生界三疊系地層分布于杜水河兩岸，厚333~1000 m；新生界第四系地層杜水河及永安河谷，厚度小于10 m，下栗川-黑山頭梁一帶，厚20~80 m。

熱儲蓋層：第四系全新統粉質粘土、砂礫石層埋深0~10 m，厚10 m；三疊系中統紙坊組細砂巖夾粉砂質泥巖，埋深10~900 m，厚890 m；三疊系下統劉家溝組細砂巖夾泥巖、礫巖，埋深900~1300 m，厚400 m。

熱儲層：麟游縣城區域主要熱儲層考慮二疊系上統及下統碎屑巖、奧陶系上統局部碎屑巖夾碳酸巖巖層段。二疊系上統石千峰群孫家溝組、下統石盒子組粗粒砂巖與砂質泥巖及頁巖互層在杜水河一帶埋深1300~2000 m，厚700 m。

2 地熱資源勘查

為充分論證麟游縣城區域地熱溫泉資源，陜西金石礦業有限公司2011年9~10月采用大地電磁測深法、人工地震法對縣城南康家溝進行了勘查、陜西工程勘察研究院2012年10月至2012年1月采用放射性α卡法、大地電磁測深法、人工地震法（吳家溝）對縣城南吳家溝、楊七家溝、栗川溝、杜水河南岸進行了勘查，陜西省一三九煤田地質水文地質有限公司2017年9~11月采用放射性α卡法、大地電磁測深法對康家溝進行了對比勘查。

2.1 地面調查

通過對論證區50 km2范圍內30km線路、10個地質點、21個水文地質點的野外地面調查，結合搜集到的12套區域相關資料對論證區水文地質進行了填圖，采集巖石標本進行專門的含水性研究，對出露的地表水、泉水、井水選擇有代表性的進行采集化驗研究，測量水溫、礦化度、總硬度及微量元素等。

（1）地表水特征：地表水主要有杜水河、清水河及出露的泉水，化學類型為 HCO3·SO4-Ca·Mg 型，礦化度 0.601~0.73 1g/L，總硬度3745.8~4036.8 mg/L，pH值7.33~7.38。

（2）地下水特征：松散層地下水化學類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型或HCO3-Ca·Mg型，礦化度0.324~0.772 g/L，總硬度112.2~257.8 mg/L，水溫12~15℃。三疊系中統紙坊組地下水（砂巖裂隙水）化學類型為HCO3·SO4-Ca·Mg型或HCO3-Ca·Mg型，礦化度0.483~0.790 g/L，總硬度2337.5~5100.5 mg/L，水溫14~18℃。三疊系下統劉家溝組地下水（砂泥巖裂隙水）化學類型為HCO3·SO4-Ca·Mg 型，礦化度 0.484~0.793 g/L，總硬度 3090.5~5196.5 mg/L，水溫 13~18℃[1]。

依據野外調查分析，麟游縣城區域地下水溫度較為恒定，水質礦化度小于1 g/L、pH值位于6.5~8.5之間為淡水，水質總硬度大于450 mg/L，水質較硬，為特硬水。

2.2 地球物理勘探

（1）放射性α卡法測量

通過在吳家溝、栗川溝、楊七家溝、康家溝布置5條α卡法剖面，對5.4 km長、185個測點的監測、分析及研究，靜電α卡法剖面揭示氡含量的αmax=17個脈沖/min，氡含量的αmin=6個脈沖/min，均值（X）在10.829~11.61個脈沖/min，依據均差與方值分析，剖面范圍氡含量幅值變化小，未有較明顯的幅度變化異常，未發現斷裂異常。

（2）大地電磁測深法

通過在吳家溝、楊七家溝、康家溝布置5條大地電磁測深法剖面，對7.7 km長、74個測深點的監測、分析及研究，區域地質剖面水平方向上電性界面總體向北傾斜，傾斜角度變化很小，總體未見明顯的電性變化梯度異常。0~2000 m視電阻率值＜1000（Ω·M）地層有局部低阻體和不均勻體存在，局部地層不整合；2000 m以下視電阻率值＞1000（Ω·M）地層較完整，界面連續性較好。康家溝有兩個區段橫向電性結構不連續，電性梯度異常，通過加密點監測后，發現兩條北傾正斷層，F1斷裂構造發育在杜水河南岸，最大斷距250 m，F2斷裂構造發育在康家溝內，F2斷裂貫通性較F1斷裂好，F2斷裂最大斷距400 m。

（3）人工地震法

通過在吳家溝、康家溝布置2條人工地震剖面，對4 km長、87個鉆探炮眼的監測、分析及研究，探測區域內第四系覆蓋層較薄，不能形成連續性較好的反射波，依據探測地震波速分析，0~310 m地層波速變化范圍在3600~3800 m/s之間，對應鄰近地質剖面為三疊系中統紙坊組中細粒砂巖、粉砂巖及泥巖；300~790 m地層波速變化范圍在3800~4200 m/s之間，對應鄰近地質剖面為三疊系下統劉家溝組粉砂巖及泥巖組合；630~1230 m地層波速變化范圍在4100~4400 m/s之間，對應鄰近地質剖面為二疊系上統粉細砂巖夾頁巖組合；930~2230 m地層波速變化范圍在4300~4600 m/s之間，對應鄰近地質剖面為奧陶系上統龍門洞組頁巖夾灰巖、凝灰巖、砂巖組合；2230 m以深地層波速變化范圍＞4600 m/s，對應鄰近地質剖面為奧陶系中統三道溝組碳酸鹽巖。地震時間剖面分析，康家溝溝道內覆蓋層300 m以下存在兩條隱伏斷裂構造。

2.3 擬建地熱井參數預測

（1）出水量預測。計算公式：

式中：Q為設計出水量；H為取水段厚度（700 m）；b為基巖砂厚比（15.8%）；s為設計降深（60m）；q為每米砂巖單位降深出水量（0.002 m3/h.m2）。

即：Q=700×15.8/100×0.002×60=13.3 m3/h

擬建地熱井出水量預測10~15 m3/h。

（2）井口水溫預測。計算公式：

式中：T為井口溫度（℃）；t為平均地溫梯度（℃/100 m）（參考麟北煤田勘探孔最低值2.0℃/100 m）；h為開采段中點深度（m），為1650 m；h0為常溫帶深度，為20 m；t0為常溫帶溫度，為15℃；m為水溫損耗值，選用《西安地熱普查報告》，為0.377℃/100 m并按照1.5系數進行修正。

擬建地熱井井口水溫預測35~40℃。

（3）水質預測：地熱探采井擬布置在康家溝溝道內，主要開采層段為二疊系厚層砂巖中的裂隙水。

預測其水化學類型：HCO3·SO4-Ca·Mg型，礦化度為5~10 g/L，屬微硬水和弱堿性水，個別元素可能達到醫療熱礦水命名濃度。該地熱水不能作為飲用水與漁業養殖，農灌水需處理，對鋼結構無明顯腐蝕，對混凝土有弱腐蝕作用。

2.4 鉆孔位的布置

依據地面調查、地球物理勘探成果分析意見，在康家溝溝道內距離溝口150 m處，位于F2斷層處布置1眼地熱探采結合井，并定位開鉆。

3 地熱鉆探成果

麟游縣康家溝1#鉆井2017年3月15日開鉆，2017年8月19日完井驗收，鉆井深2201 m。作為麟游縣第1眼探采結合地熱深井，取得圓滿出水的良好效果[5]。

（1）鉆井：三級成井結構。

一開0.00~450 m井段，井徑為Φ444.5 mm，套管Φ339.7×9.65 mm，全井段水泥封固。

二開450~1596.43 m井段，井徑為Φ245 mm，套管Φ177.8×9.19 mm，長1146.43 mm，與Φ339.7 mm套管銜接采用懸掛式止水器封閉止水。

三開井徑Φ222 mm，1596.43~2201 m井段位604.57 m裸眼。

井段2044.8~2047.8 m采用3 m多脈沖復合射孔，井段2159~2162 m采用3 m爆破作業。

（2）鉆井地質剖面。

三疊系（T）：井深0~450 m，鉆厚450 m，為中三疊統紙坊組，粉砂質泥巖夾頁巖、細砂巖；井深450~690 m，鉆厚240 m，為下三疊統劉家溝組及和尚溝組，砂巖、泥質砂巖、砂質泥巖及不穩定礫巖。

二疊系（P）：井深690~1055 m，鉆厚365 m，為下石盒子組、上石盒子組及孫家溝組，泥巖、粉砂巖、細粒砂巖、中粗砂巖。

奧陶系中統（○2）：井深1055~1580 m，鉆厚525 m，為龍門洞組，頁巖夾灰巖、灰質砂巖及少量白云巖；井深1580~1875 m，鉆厚295 m，為三道溝組，塊狀灰巖、礫屑灰巖夾凝灰巖；井深1875~2200 m，鉆厚325 m（未見底），為水泉嶺組，云質灰巖、厚層塊狀灰巖夾礫屑灰巖。

（3）物探測井：取水段450~2201 m，總厚度1751 m，共21個含水層，含水層總厚度120 m。平均單層厚度5.7 m，單層最大厚度17.0 m，單層最小厚度0.9 m。井溫隨深度增加而增加，井底溫度63.97℃。

（4）抽水試驗:靜水位埋深330 m，動水位埋深443 m，降深113 m，出水量5 m3/h,水溫33℃。

（5）水質檢測：Cl-Na·Ca型水、色度 45度、濁度 27NTU、pH值6.19、總硬度3175 mg/L、溶解性總固體4256 mg/L、礦化度4535 mg/L、鐵 50 mg/L、偏硼酸 4.11 mg/L、偏硅酸 39.33 mg/L及其他指標。

4 結論

（1）通過對麟游縣城區域深井地熱資源勘探,探明地熱出水量120 m3/d，水溫33℃。通過勘探填補了麟游縣城區無地熱溫泉資源的空白。

（2）麟游縣城區域地熱水為氯鈉鈣型水，感官指標、PH值、鐵離子、氯化物、溶解性固體、總硬度不符合《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）要求，不能作為飲用水。

（3）麟游縣城區域地熱水鐵離子、偏硼酸、偏硅酸3項指標達到《理療熱礦水水質標準》（GB/T11615-2010）理療礦泉水標準，對人體有消炎、消毒作用，可緩解心腦血管硬化，防治關節炎、消化系統疾病、調節神經系統紊亂等功效，可作為理療礦泉水開發利用。

[1]陜西金石礦業有限公司.陜西省寶雞市麟游縣地熱水井可行性論證報告.2011.11.

[2]陜西工程勘察研究院.陜西省麟游縣縣城周邊地區地熱資源開發可行性論證報告.2012.1.

[3]長安大學地質工程與測繪學院.陜西省寶雞市麟游縣地熱可行性論證地球物理勘查報告.2012.1.

[4]陜西省一三九煤田地質水文地質有限公司.麟游縣地熱水物探勘察成果匯報.2016.11.

[5]陜西省一三九煤田地質水文地質有限公司.麟游縣康家溝勘探項目地熱井成井報告.2017.8.