鐵嶺市凡河地區(qū)地?zé)徙@井技術(shù)與評(píng)價(jià)

王洪偉，許和奇，袁子波

（1.遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，遼寧鐵嶺112000；2.遼寧省第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，遼寧錦州121000）

鐵嶺市凡河地區(qū)地?zé)徙@井技術(shù)與評(píng)價(jià)

王洪偉*1，許和奇2，袁子波1

（1.遼寧省第九地質(zhì)大隊(duì)，遼寧鐵嶺112000；2.遼寧省第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，遼寧錦州121000）

地?zé)豳Y源是清潔可再生的礦產(chǎn)資源。地?zé)岷木C合性質(zhì)、施工地層的特點(diǎn)和施工地區(qū)區(qū)域的復(fù)雜情況對(duì)地?zé)岢删に囂岢隽瞬煌?。針?duì)鐵嶺市凡河地區(qū)地?zé)峥瞻讌^(qū)薊縣系鐵嶺組或霧迷山組白云巖地層，從設(shè)備選型、鉆井結(jié)構(gòu)、成井工藝等方面進(jìn)行了分析研究，并對(duì)該地區(qū)地?zé)豳Y源進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為該地區(qū)和其它類似的地區(qū)進(jìn)一步勘查開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源提供指導(dǎo)和借鑒。

地?zé)?；鉆井；鐵嶺；評(píng)價(jià)

1 概述

地?zé)豳Y源作為一種能源和獨(dú)特的旅游療養(yǎng)等資源，已受到各級(jí)政府的高度重視，并得到了快速發(fā)展。地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)，對(duì)城市建設(shè)和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用，擴(kuò)大地區(qū)知名度、招商引資，都具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

鐵嶺市是地?zé)峥瞻讌^(qū)，首先運(yùn)用地球物理勘探新技術(shù)新方法，初步查明鐵嶺市凡河地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件，分析地?zé)豳Y源的生成條件和開(kāi)發(fā)利用前景，找出地?zé)峁ぷ骺碧桨袇^(qū)，為政府實(shí)施地?zé)豳Y源勘探規(guī)劃提供地質(zhì)依據(jù)。本次工作首先進(jìn)行地球物理勘探，自2007年5月開(kāi)始，相繼開(kāi)展了高精度磁法測(cè)量、重力測(cè)量、可探源音頻大地電磁測(cè)深、地震勘探和大地電磁頻譜巖性探測(cè)等5種方法，確定了確定在鐵嶺市凡河地區(qū)腰堡進(jìn)行該市的首眼地?zé)峋┕?，設(shè)計(jì)鉆井深度2500m，取水層位為深部的薊縣系鐵嶺組或霧迷山組白云巖。

鐵凡熱ZK1井于2009年4月20日開(kāi)鉆，同年10月13日終孔，井深2501.08m。經(jīng)反復(fù)洗井和多次抽水試驗(yàn)，出水溫度36℃，日出水量810t，達(dá)到《天然礦泉水地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB/T13727-92）規(guī)定的命名標(biāo)準(zhǔn)，可命名為淡溫泉水。取得了本區(qū)熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和地?zé)釁?shù)等重要資料。

2 區(qū)域地質(zhì)特征

鐵嶺市凡河地區(qū)大地構(gòu)造位置處于膠遼臺(tái)?。á蚣?jí)構(gòu)造單元）鐵嶺—靖宇臺(tái)拱（Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元）凡河凹陷（Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元）腰堡隆起（Ⅴ級(jí)構(gòu)造單元）內(nèi)。工區(qū)附近主要出露第四系，區(qū)域有太古界、中上元古界及中生界出露。

3 地?zé)岬刭|(zhì)條件

凡河地?zé)峋畬?shí)鉆地層。根據(jù)地質(zhì)錄井、鉆井錄井和測(cè)井等資料綜合對(duì)比分析本井實(shí)際鉆遇地層如下：

（1）第四系（Q）：主要為沖積物和洪積物，巖性為亞砂土、亞粘土和砂礫石，厚度約50m。

（2）古近系沙河街組（E1s1-3）：上部為灰紫色、紫紅色粉砂巖、泥巖，下部為灰色深灰色砂礫巖。本組巖石成巖固結(jié)較差，頂部風(fēng)化較強(qiáng)，與第四系界線不甚清楚。埋藏深度50～575m，視厚度525m；

（3）白堊系得勝臺(tái)組（K2d）：巖性為紫紅色泥巖、含礫泥巖，底部為黃褐色砂礫巖，埋藏深度575～655m，視厚度80m；

（4）薊縣系霧迷山組：

①霧迷山組下亞段第六段（Jxw16）：巖性為淺灰色、灰白色燧石（條帶）白云巖，下部（1025～1060m、1070～1085m）夾微褐色石英砂巖，埋藏深度655～1110m,視厚度455m；

②霧迷山組下亞段第五段（Jxw15）：上部為褐色、灰色石英砂巖，下部為灰綠色石英砂巖，偶夾深灰色石英砂巖，埋藏深度1110～1650m，視厚度540m；

③霧迷山組下亞段第四段（Jxw14）：巖性為深灰色、灰黑色中細(xì)粒石英砂巖，底部為中粗粒石英砂巖，埋藏深度1650～2330m，視厚度580m；

④霧迷山組下亞段第三段（Jxw13）：巖性以灰黑色泥灰?guī)r含砂泥灰?guī)r為主，頂部夾中粗砂巖，下部為硅質(zhì)巖及粉砂巖，埋藏深度2330～2501.08m，鉆遇視厚度271.08m，未穿透。

4 熱儲(chǔ)層及構(gòu)造條件

鐵凡熱ZK1井實(shí)鉆結(jié)果，蓋層較薄，第四系厚度僅50m左右，古近系沙河街組視厚度525m,白堊系得勝臺(tái)組視厚度80m，以上蓋層加在一起僅655m。由于過(guò)早地揭露熱儲(chǔ)層，致使出水溫度比原設(shè)計(jì)低了十幾度。但該井熱儲(chǔ)層處于構(gòu)造裂隙帶中，巖石較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水徑流和儲(chǔ)存條件較好，故出水量仍達(dá)到原設(shè)計(jì)指標(biāo)（大于800t/d）。

5 地?zé)峋@探施工方法及質(zhì)量評(píng)述

鐵凡熱1井井身結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)“四開(kāi)”結(jié)構(gòu)，由于地層埋藏深度和巖性變化，為保證出水量，改為“三開(kāi)”結(jié)構(gòu)，將原設(shè)計(jì)“三開(kāi)”井徑?216mm施工到1600m改為直到井深2500m，取消了“四開(kāi)”段的?152mm的井徑。

5.1 鉆探施工

成井主要設(shè)備：

（1）鉆機(jī)：GZ-2600型水源鉆機(jī)1臺(tái)；

（2）鉆塔1套；

（3）泥漿泵（QZ3NB-500）1套；

（4）鉆具：

①?178mm鉆鋌6根；

②?159mm鉆鋌12根；

③?121mm鉆鋌12根；

④?89mm鉆桿2500m；

⑤震動(dòng)篩、除砂器各1套；

⑥泥漿循環(huán)泵2臺(tái)。

5.2 井孔實(shí)際結(jié)構(gòu)及成井主要材料

根據(jù)本井確定的井孔結(jié)構(gòu)和鉆進(jìn)中鉆遇地層情況，各階段鉆具組合、井孔結(jié)構(gòu)及成井主要材料如下：

（1）一開(kāi)：孔徑為?444.5mm，深度12.4m。

鉆具組合：鉆頭為?444.5mm三牙輪鉆頭，鉆鋌?178mm 1根；

下入?339.7mm無(wú)縫鋼管，壁厚9.65mm，鋼級(jí)為J55，下入深度0～12.4m，作為護(hù)壁管。

（2）二開(kāi)：孔徑?311mm，深度411.67m。

鉆具結(jié)合：鉆頭為?311mm三牙輪鉆頭，鉆鋌?178mm 6根，鉆桿?89mm多根；

下入?244.5mm無(wú)縫鋼管，壁厚8.94mm，扣型為短螺紋，鋼級(jí)為J55（附件一），下入深度0～411.67m。

固井選用開(kāi)原水泥有限公司生產(chǎn)的P042.5型礦渣水泥，環(huán)空體積13m3（擴(kuò)徑系數(shù)取1∶1），水泥用量16t，水泥漿密度1.80g/cm3，水泥漿返至地表，候凝96h。

（3）三開(kāi)：孔徑?216mm，深度2501.08m。

鉆具組合：鉆頭為?216mm三牙輪鉆頭，鉆鋌?159mm 12根，鉆桿為?89mm多根。

利用懸掛器下入?177.8mm無(wú)縫鋼管（技術(shù)套管和濾水管），壁厚8.05mm，扣型為長(zhǎng)圓螺紋，鋼級(jí)為N80。

濾水管位置根據(jù)鉆遇地層及漏失情況，并結(jié)合巖屑錄井、測(cè)井曲線解釋含水層位置決定下入的位置。

5.3 鉆井施工方法

5.3.1 鉆進(jìn)泥漿

該地?zé)峋貐^(qū)地表為第四系，厚度50m左右，僅施工12.4m，第四系下伏古近系、白堊系及薊縣系等，由于深度和巖性不同，因此各施工階段鉆進(jìn)泥漿性能也不同，各階段鉆進(jìn)泥漿性能詳見(jiàn)表1。

表1 泥漿性能配置一覽表

5.3.2 地質(zhì)錄井

（1）做好地質(zhì)觀察與編錄工作，觀察巖屑成份、巖性變化、并保留巖屑樣品；注意觀測(cè)鉆井液性能及漏失量變化，詳細(xì)記錄鉆進(jìn)涌水、漏水、掉塊、坍塌、放空及縮徑等現(xiàn)象。

鐵凡熱ZK1井在940～1047m白云巖段漏失40m3，在1465～1471m石英砂巖段漏失6m3。其它井段未發(fā)現(xiàn)大的漏失。

（2）巖屑錄井：

①第四系不取樣，由于古近系沙河街組巖石固結(jié)較差，上部井內(nèi)返出的巖屑認(rèn)為砂礫石，造成未見(jiàn)基巖的假象。上部?jī)H觀察，未取樣，實(shí)際從410m開(kāi)始取樣，取樣間距5m，撈取后立即清洗干凈，及時(shí)進(jìn)行深度標(biāo)識(shí)、干燥及時(shí)裝袋。巖屑袋按井深由淺到深，自上而下順序排列。

②實(shí)事求是地區(qū)分每包巖屑的真假巖屑，找出代表性巖屑，進(jìn)行巖性描述。

5.4 洗井和抽水試驗(yàn)

5.4.1 洗井作業(yè)

首先用清水替漿后，再用清水沖洗井壁，將井內(nèi)泥漿替出；然后將三聚偏焦磷酸鈉制成濃度為1%的化學(xué)洗井液注入井內(nèi)，靜止浸泡24h，之后再用上述藥液循環(huán)并沖刷井壁，將井內(nèi)殘存泥漿替出，該方法反復(fù)進(jìn)行2次。后用2臺(tái)250個(gè)壓力的大型空壓機(jī)進(jìn)行氣水混合和接力氣舉聯(lián)后洗井。

為了更徹底的清理孔內(nèi)巖屑和污染的殘漿，同時(shí)考慮本井主要含水層為薊縣系霧迷山組白云巖，又灌入鹽酸36t進(jìn)行酸化洗井，后再用大型空壓機(jī)沖洗，在主要水層還進(jìn)行了射孔工藝，增大出水量，至水清砂凈后做抽水試驗(yàn)。

5.4.2 抽水試驗(yàn)

本井抽水試驗(yàn)依據(jù)設(shè)計(jì)要求做了2個(gè)降深試驗(yàn)，每個(gè)落程穩(wěn)定時(shí)間均大于24h。觀測(cè)項(xiàng)目：水位埋深、水量和水溫等，按觀測(cè)時(shí)間頻率同步進(jìn)行。大降深用40m3水泵進(jìn)行，泵下到291m；小降深用20m3水泵進(jìn)行，水泵下到185m。抽水試驗(yàn)結(jié)果水量為810t/d，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，出水溫度最高為36℃，低于設(shè)計(jì)指標(biāo)，主要原因是熱儲(chǔ)（含水）層提前1000m左右見(jiàn)，主要水層在940～1050m（鉆探錄井950～1047m漏失40m3，巖性為白云巖），該段測(cè)井溫度為30℃～32℃。從該井出水溫度看本井主要出水段在此940～1050m深度內(nèi)，本井深部巖性以石英砂巖為主，水量不大。

6 水質(zhì)評(píng)價(jià)

6.1 醫(yī)療熱礦水評(píng)價(jià)

6.1.1 水質(zhì)類型

本井溫泉水pH值為7.75，屬中性水；礦化度為427mg/L，屬淡水，達(dá)到醫(yī)療礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；總硬度（以CaCO3計(jì)）為189mg/L，屬微硬水；溫度為36℃，屬低溫水，達(dá)到醫(yī)療礦泉水（≥34℃）的溫度；水中主要陰離子為HCO3—，含量271mg/L，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)為81.3%；主要陽(yáng)離子為Mg2+，含量27.9mg/L，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)為43.4%；其次為Ca2+和Na+，含量分別為29.7mg/L和30.4mg/L，毫克當(dāng)量百分?jǐn)?shù)為27.9%和24.9%；本井地下水類型為HCO3—-Mg2+?Ca2+（重碳酸鎂鈣）型水。

6.1.2 熱礦水類型

根據(jù)《天然礦泉水地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB/T 3727-92）中的醫(yī)療礦泉水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，本井熱水中礦化度小于1000mg/L，溫度大于34℃，可命名為淡溫泉水。其他對(duì)人體有益元素偏硼酸含量為1.2mg/L，達(dá)到有醫(yī)療價(jià)值濃度，偏硅酸含量為21.6mg/L，接近有醫(yī)療價(jià)值濃度。對(duì)人體有害元素氰化物（小于0.001mg/L）、汞（小于0.000005mg/L）、鉛（小于0.0008mg/L）等含量極微，均在允許范圍之內(nèi)，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生影響。

6.2 礦泉浴的醫(yī)療作用

淡溫泉水在醫(yī)療上多以浴用為主。淡溫泉中存在著豐富的無(wú)機(jī)觸媒，具有極強(qiáng)的氧化還原能力；能促進(jìn)皮膚中正腎上腺素分解增多，對(duì)人體的循環(huán)機(jī)能有保護(hù)方面的改善，對(duì)內(nèi)分泌系統(tǒng)亦有類似ACTH的作用。淡泉浴能刺激衰老者植物神經(jīng)機(jī)能，改善機(jī)體全身體態(tài)和提高內(nèi)分泌功能，具有“返老還童”的作用。

偏硼酸具有消炎止痛、促進(jìn)傷口愈合的作用。

6.3 生活飲用水評(píng)價(jià)

本井水質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告與《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）對(duì)比，水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)中的元素含量均小于規(guī)定的限值，水質(zhì)非常規(guī)指標(biāo)中的元素也均小于限值，初步認(rèn)為適于飲用。

7 結(jié)論與建議

7.1 結(jié)論

（1）鐵凡熱ZK1井成井指標(biāo)如下：井深2501.08m，出水量810t/d，出水溫度36℃，水質(zhì)達(dá)到國(guó)家醫(yī)療礦泉水（溫泉）水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可命名為淡溫泉水，為鐵嶺地區(qū)開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源起到了示范作用。

（2）鐵凡熱ZK1井主要熱儲(chǔ)（含水層）為埋深1000m左右的霧迷山組下亞段第六段（Jxw16）白云巖裂隙水。

（3）鐵凡熱1井鉆井、錄井、下管（含材質(zhì)）、固井（含材質(zhì)）、測(cè)井及洗井、抽水試驗(yàn)、水質(zhì)分析等施工方法和質(zhì)量符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

（4）基本查明該井地層、熱儲(chǔ)的巖性、厚度，為進(jìn)一步在凡河地區(qū)開(kāi)展地?zé)豳Y源勘察提供了可靠的依據(jù)。

（5）本井井底溫度65.3℃，平均地?zé)嵩鰷販芈?.11℃/100m，沒(méi)有地溫異常顯示，屬正常地?zé)嵩鰷胤秶?/p>

（6）本井地?zé)崴畬俚瓬厝?，偏硼酸含量達(dá)到有醫(yī)療價(jià)值指標(biāo)，偏硅酸含量接近有醫(yī)療價(jià)值指標(biāo)。經(jīng)初步化驗(yàn)，達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，適于飲用。

（7）通過(guò)鐵凡熱1井的實(shí)鉆結(jié)果證明，凡河凹陷賦存地下熱水，該地區(qū)具備形成地?zé)崽锏牡責(zé)岬刭|(zhì)條件，開(kāi)發(fā)地?zé)幔厝┑那熬皹?lè)觀。

7.2 建議

通過(guò)鐵凡熱ZK1井的施工，認(rèn)為該井蓋層較薄，過(guò)早的揭露到熱儲(chǔ)（含水）層，致使出水溫度未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，因此初步認(rèn)為該井井位沒(méi)設(shè)計(jì)在凹陷里，可能打在隆起上了。因此下步施工應(yīng)進(jìn)一步選好井位，確實(shí)把井位選擇在凹陷內(nèi)，以期打到溫度較高的地?zé)幔厝┧?/p>

[1]黃尚瑤，楊毓桐.中國(guó)城市地?zé)衢_(kāi)發(fā)30年[C]//北京地?zé)釃?guó)際研討會(huì)論文集，地質(zhì)出版社，2002.

[2]劉久榮，等.中國(guó)城市地?zé)衢_(kāi)發(fā)30年[C]//北京地?zé)釃?guó)際研討會(huì)論文集，地質(zhì)出版社，2002.

[3]彭新明.提高深水井工程效益的幾點(diǎn)探討[J].北京地質(zhì),2004（4）.

[4]彭新明,張勇,趙立新.北京地區(qū)地?zé)峋@探工藝發(fā)展[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2004（8）.

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[7]劉志國(guó)，劉新麗，劉丕新，等.千米地?zé)峋┕ぜ夹g(shù)[M].鄭州：黃河水利出版社，2004.

P634

A

1004-5716(2015)03-0037-04

2014-03-18

王洪偉（1961-），男（漢族），遼寧遼陽(yáng)人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事鉆探工程技術(shù)管理工作。