馬榮圖，李學(xué)森

西安市臨潼區(qū)渭水曲項1-1井儲層特征與地熱資源評價

馬榮圖，李學(xué)森

（桂林理工大學(xué)，桂林 541006）

渭水曲項1-1井位于關(guān)中盆地西安凹陷東部渭南斷階構(gòu)造，揭露藍田灞河組（N2l+b）、高陵群（N1gl）、白鹿塬組（E3b）以及紅河組（E2h）四組儲層；其中白鹿塬組孔隙度高（31.2%）、熱水溫度高（91.21℃），為本井最優(yōu)質(zhì)儲水層，屬新生界砂礫巖-砂巖孔隙裂隙層狀傳導(dǎo)型熱儲系統(tǒng)。渭水曲項1-1井100年內(nèi)預(yù)計產(chǎn)熱量2.35×1016J，相當于標準煤1.35×106t，折合熱能7.35MW。熱水中，氟化物、砷、銅含量較高，不適宜作為飲用水、農(nóng)田灌溉水和漁業(yè)用水。氟、偏硼酸、偏硅酸含量達到命名礦水濃度。

關(guān)中盆地；儲層評價；地熱井；熱量，資源；陜西省

關(guān)中盆地是我國典型的隱伏型中低溫地熱資源分布區(qū)，地熱資源儲量十分豐富，具有很好的開發(fā)利用前景；已成為地熱開發(fā)利用的示范基地。2018年4月，中石化綠源公司在西安市臨潼新區(qū)完鉆的渭水曲項1-1井，井深2830m，出水量3127m3/天，井口熱水最高溫度85℃，顯示較好的開發(fā)前景。本項研究依據(jù)鉆井地質(zhì)資料，對渭水曲項1-1井的熱儲地質(zhì)條件、熱儲層地質(zhì)特征及地熱資源量進行評價和總結(jié)。對認識關(guān)中盆地東部地區(qū)地熱資源分布和熱儲層地質(zhì)特征有理論意義；為地熱開發(fā)方案制定提供重要技術(shù)支撐。

1 渭水曲項1-1井基本情況

1.1 構(gòu)造部位

渭水曲項1-1井位于關(guān)中盆地西安凹陷、驪山凸起、渭南斷階三個二級構(gòu)造單元交匯處，驪山山前斷階斜坡部位（圖1）。

圖1 渭水曲項1-1井構(gòu)造位置圖

1.2 鉆遇地層

渭水曲項1-1井鉆遇秦川群（Q2-4）、張家坡組（N2）、藍田-灞河組（N2）、高陵群（N1）、白鹿塬組（E3）和紅河組（E2）。各組地層的巖性特征（表1）。

1.3 地熱井井身結(jié)構(gòu)

成井為“二開”成井結(jié)構(gòu)，完鉆深度2830m，成井深度2800m。

一開：井深 0.00～450.46m，下入石油無縫鋼管作為泵室段套管。泵室段套管外環(huán)狀間隙內(nèi)，用水泥進行全井段封固。

二開：井段450.46～2830m，下入國產(chǎn)石油無縫鋼管，井段416.70～2799.58m（長2382.88m）。取水段深度1512.57～2799.58m，使用包網(wǎng)纏絲濾水管，長1105m，有效長983.37m，安裝在開采層段中主要含水層部位。

2 曲項1-1井儲層特征

依據(jù)曲項1-1井鉆井、錄井、測井、巖心、抽水試驗等資料，在藍田-灞河組、高陵群、白鹿塬組及紅河組砂泥巖剖面中識別出4組儲集井段。第四系秦川群（Q2-4）為厚635.6m粗碎屑沉積為主，具備良好隔熱作用，是區(qū)域蓋層。每組砂巖儲層上覆厚度穩(wěn)定的致密泥巖層，組成4組儲層-蓋層組合，為地熱流體提供的運移和儲存良好的儲水層（張育平等，2019）。

表1 渭水曲項1-1井地層分層表

1）藍田灞河組（N2）儲層

灰白色細砂、含礫砂巖與棕紫色泥巖略等厚互層，為曲流河點砂壩沉積，埋深1110～1542.5m，厚432.5m；測井資料解釋水層44層，砂體總厚度153.1m，儲厚比33.4%。底部約12m的灰白色含礫粗砂巖是最重要儲水層，是開采與回灌的主力井段。測井電阻率曲線在儲集層顯鋸齒狀低阻，自然電位曲線和自然伽馬曲線以箱狀和指裝特征交互出現(xiàn)；儲層中部，自然電位曲線呈明顯中-高幅度負異常，自然伽馬曲線呈低值（圖2）。測井解釋結(jié)果，本段平均孔隙度27.3%，平均滲透率為1303.4md。熱儲層頂板井溫為70.15℃，底板溫度85.65℃，整段平均78.13℃（兀少波和邵睿濤，2018）。

2）高陵群（N1）儲層

灰白色砂巖與棕紫色泥巖形成等厚-不等厚互層；為沖積平原、曲流河道及河漫沉積環(huán)境。埋深1542.5～1952.8m，厚410.3m。測井資料解釋水層43層，儲層砂體總厚130.7m，儲厚比31.85%。高陵群上部砂巖多，泥巖少，下部砂巖少、泥巖多；曲流河道砂層為有利儲水層段，是區(qū)域內(nèi)主要儲水層。電阻率曲線呈小鋸齒形態(tài)低阻，自然電位曲線和自然伽馬曲線呈現(xiàn)指狀特征（圖3）。主要儲層段位于上部以及下部層段，儲層段自然電位曲線呈現(xiàn)負異常，自然伽馬曲線呈低值。測井解釋結(jié)果，本段平均孔隙度21.8%，平均滲透率625.6md，熱儲層頂板井溫89.05℃，底板溫度98.05℃，平均91.21℃（李國敏和李峰，2010）。

3）白鹿塬組（E3）儲層

以曲流河點砂壩和河漫沉積為主，含5個正旋回，巖性為灰白色細砂巖和含礫砂巖與棕紅色泥巖不等厚互層。地層埋深1952.5～2388.2m，厚435.4m，測井解釋水層42層，儲層砂體總厚135.7m，儲厚比31.17%。電阻率曲線顯尖峰狀高阻，自然電位曲線與自然伽馬曲線由上至下由鋸齒狀向指狀、尖峰狀變化。上、中、下部有大段連續(xù)優(yōu)質(zhì)儲層；自然電位曲線呈現(xiàn)較高負異常，自然伽馬曲線呈低值（圖4）。測井解釋結(jié)果，本段平均孔隙度31.2%，平均滲透率為305.5md。熱儲層頂板井溫89.05℃，底板溫度98.05℃，平均91.21℃（楊夢輝，2012）。

4）紅河組（E2）儲層

圖2 藍田-灞河組（N2l+b）儲層測井曲線綜合解釋圖

圖3 高陵群（N1gl）儲層測井曲線綜合解釋圖

圖4 白鹿塬組（E3b）儲層測井曲線綜合解釋圖

圖5 紅河組（E2h）儲層測井曲線綜合解釋圖

表2 臨潼區(qū)本井抽水試驗成果表

以曲流河點砂壩和河漫沉積為主，為灰白色細砂巖和含礫砂巖與棕紅色泥巖形成不等厚互層。紅河組埋深2388.2～2830m，厚441.8m，測井資料解釋水層34層，儲層砂體總厚112.1m，儲厚比25.37%，主要儲集層在中下部，以2800m深度明顯。電阻率曲線呈小尖峰狀局部增加，自然電位曲線和自然伽馬曲線自上至下由鋸齒狀到平直變化（圖5）。測井解釋，本段平均孔隙度20.8%，平均滲透率732.4md（符卉等，2015）。

藍田-灞河組、高陵群、白鹿塬組和紅河組，隨埋藏深度增大，地層孔隙度、滲透率降低，為壓實作用結(jié)果，后期成巖作用不明顯。

3 單井產(chǎn)熱量

3.1 曲項1-1井抽水試驗

根據(jù)地質(zhì)技術(shù)設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定，進行了大落程、中落程、小落程三次降深抽水試驗；測試數(shù)據(jù)及參數(shù)（表2）。

3.2 曲項1-1井產(chǎn)熱量

依據(jù)抽放水實驗確定可采水量3127m3/d，出水溫度91.65℃，按開采一百年產(chǎn)出總熱量（楊建中，2018）：

QW=36500Q采CW（tr-t0） （1）

其中，QW—熱水井開采100年采出的熱量（J）；Q采—熱水井日采出量（m3）；tr—熱儲溫度， 取均值為91.65℃；t0—當?shù)啬昶骄鶜鉁兀?5℃；CW—水的比熱容，取4.18KJ/m3·℃。

計算出本井100年產(chǎn)水144×106m3，熱資源量2.35×1016J，相當標準煤1.35×106t，折合熱能7.53MW。

表3 渭水曲項1-1井水質(zhì)檢驗報告

表4 理療熱礦水水質(zhì)評價表 單位：㎎/L

4 地熱資源評價

4.1 地熱水物理及水化學(xué)特征

1）地熱水物理及水化學(xué)特征

根據(jù)陜西工程勘查研究院水土檢測中心提供的水質(zhì)檢驗報告，Cl-含量為2393mg/L，Na+含量1998mg/L，水化學(xué)類型為CI-Na型水，礦化度6160mg/L，屬咸水，溶解性固體5952mg/L，以碳酸鈣計總硬度390mg/L，pH值7.78，屬中性水（表3）。

2）理療熱礦泉水評價

按照GB/T 11615-2010《理療熱礦水水質(zhì)評價標準》評價，氟、溴、碘、鍶、偏硼酸、偏硅酸等含量具有醫(yī)療價值濃度，其中氟（3.16mg/L）、偏硼酸（158mg/L）、偏硅酸(76.8mg/L)達到命名礦水濃度（表4），可命名為氟水、碘水、硼水、硅水。具有理療價值（劉戰(zhàn)軍，2011）。

4.2 地熱水腐蝕性和結(jié)垢評價

地熱水Cl-檢測結(jié)果為67.5％，按照GB/T11615—2010對氯離子含量高（超過25%摩爾當量）的地熱流體，可采用拉申指數(shù)（LI）判斷碳酸鈣的結(jié)垢趨勢和腐蝕性程度（路明，2017）。拉申指數(shù)（LI）按下式計算：

LI=(Cl+SO4)/ALK =（67.5+17.9）/340=0.25 （2）

表5 碳酸鈣結(jié)構(gòu)趨勢和腐蝕性判斷表

式中，Cl：氯化物或鹵化物濃度（以當量碳酸鈣計）；SO4：硫酸鹽濃度（以當量碳酸鈣計）；ALK：總堿度（以當量碳酸鈣計）。

根據(jù)水質(zhì)檢驗報告結(jié)果，換算數(shù)值后帶入公式得：LI=0.25（表5）。

但Cl-Na型水，礦化度6160 mg/L，對鋼鐵有較強的電化誘蝕作用。

5 結(jié)論

渭水曲項1-1井鉆遇地層從上到下發(fā)育藍田灞河組（N2）、高陵群（N1）、白鹿塬組（E3）以及紅河組（E2）四組儲層，其中白鹿塬組儲集性能最優(yōu)，均為典型的曲流河沉積。

儲層的孔隙度、滲透率隨著埋藏深度變小，儲集性能逐漸變差。儲層上覆的泥巖結(jié)構(gòu)致密，起到蓋層作用，下部儲層屬于新生界砂礫巖-砂巖孔隙裂隙層狀傳導(dǎo)型熱儲系統(tǒng)。

計算渭水曲項1-1井100年內(nèi)產(chǎn)熱量2.35×1016J，相當標準煤1.35×106t，折合熱能7.35MW。產(chǎn)出的熱水不適宜飲用，農(nóng)田灌溉和漁業(yè)用水，具有理療熱礦水利用價值。

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Geothermal Deposit Features and Geothermal Resource Assessment of Geothermal Well 1-1 at Quxiang in Lintong District , Xi’an

MA Rong-tu LI Xue-sen

(Guilin University of Science and Technology, Guilin, Guangxi 541006)

Geothermal well 1-1 at Quxiang in Lintong District , Xi’an lies in the Weinan fault-step structure in the east of the Xi’an depression of the Guanzhong basin, through 4 geothermal deposits such as Lantianbahe Formation (N2l+b), Gaoling Group (N1gl), Bailuyuan Formation (E3b) and Honghe Formation (E2h). The Bailuyuan Formation (E3b) is characterized by high porosity with hot water of 91.21℃,being best geothermal deposit in the well. The Bailuyuan Formation consisting of the Cenozoic glutenite- sandstone is a layered conductive thermal storage system with pores and fractures. The well is expected to produce 2.35×1016j over 100 years, equivalent to 1.35×106tons of standard coal or 7.35 MW of heat. The geothermal water contains higher fluorides, As, Cu, not suitable for drinking water, farmland irrigation water and fishing water. The content of fluoride, metaboric acid and metasilicate acid reaches the concentration of named ore water.

Guanzhong basin; geothermal deposit assessment; geothermal well; resource; Shaanxi

2020-01-04

馬榮圖（1993-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，研究方向：石油與天然氣地質(zhì)

P314

A

1006-0995（2021）01-0062-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.011