黔西南地区地热储层结构特征 ——以望谟平洞地热储层为例

地热资源是未来的优势资源，也是一种可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、用途广泛、再生利用等特点，开发利用地热资源已经成为全球能源转型和减缓全球气候变暖的有力手段 然而，地热能源的开发利用不仅受到地热资源的分布情况和地热质量的制约，还受到地热储层结构和导水构造的影响，因此对地热储层的详细研究具有重要意义。贵州省黔西南地区是我国两南部的重要地热资源分布区之一，其独特的地质构造和地热梯度特性为地热能源的开发提供了有利条件，对于理解地热储层的形成、演化及其与地热资源开发之间的火系具有重要的研究价值。

1研究区域地质背景

1.1研究区地理

研究区处于云贵高原向广西丘陵过度的斜坡地带，属乌蒙山脉东南侧边缘岩溶化山原区，总体地势北高南低；区内地貌类型属乌蒙山脉东南侧边缘岩溶化山原区。

1.2研究区气象水文

研究区属亚热带湿润季风气候，多年平均气温19℃，极端最低气温为零下4．8℃，极端最高气温41．8℃，无霜期339天，冬无严寒，夏无酷暑，雨热同季。境内水系属珠江水系一南北盘江区一北盘江流域，区内最大的河流为望谟河，属北盘江干流的一级支流。

1.3研究区地层

研究区地处扬子陆块与右江造山带的结合地带，沉积体系有浅水台地碳酸盐岩及深水盆地碳酸盐岩一碎屑岩，其中二叠系及三叠系尚有台缘生物碳酸盐岩滩礁及台缘斜坡相沉积，地表出露地层由老至新依次为泥盆系下中统火烘组、泥盆系上统融县组、榴江组、石炭系威宁组、二叠系中统猴子关组、上统合山组、三叠系下中统罗楼组、三叠系中统新苑组第一段(许满组第一段至第三段)、新苑组第二段(许满组第四段)、新苑组第三段、三叠系中统边阳组，以及第四系零星分布。

1.4研究区构造

研究区构造上位于处于江南复合造山带右江裂谷一前陆盆地区望谟北西向褶皱带与册亨东西向紧闭褶皱变形区结合地带，应力较为集中，构造复杂程度属复杂区，构造形迹以北西向、近南北向及北东向为主，其中冲断层以北西向为主，次为近南北向，北东向主要以切割北西向逆冲推覆构造带的横断层形式出现，褶皱轴向主要为北西向和近南北向，倒转褶皱大多与逆冲断层伴生(图1)。

1.5研究区地热显示

研究区内处于国家级重点成矿区带一右江成矿带北部，是典型的“构造热液成矿”模式。另在研究区平洞断层(F1)断层带附近出露一上升泉(s84)，水温21．1℃，流量0．33 L·s～，水温较研究区常温地下水背景值高2℃左右。

2地热储层的岩性与地层特征

2.1

岩性特征

二叠系礁灰岩至猴子关组是研究区内主要热储含水层，厚度890．7 m，岩性为浅灰、灰白、灰色灰岩。

2.2热储构造

研究区内热储构造为上里地背斜，核部地表出露最老地层为二叠系中统猴子关组灰岩，且研究区位于背斜倾伏端，地表出露三叠系中统新苑组、许满组黏土岩、砂岩、粉砂岩，为良好的盖层，热储含水层二叠系礁灰岩至猴子关组灰岩在普查区南部深埋地下，厚度大，导热性较好，保温盖层新苑组至许满组碎屑岩透水性、导热性差，从而构成了封闭完整的热储单元，该背斜具有较好的储热、蓄水条件。

2.3控热、导水构造

研究区内发育的望谟城西断层(F3)走向为NNE向，北东端交于尖厂至河贝断层(F2)上，南西端 交于敢赖断层(F4)断层上，延伸长度约5 km，倾向Nw，倾角67°。左右，断层两盘见牵引构造。据《贵州省望谟县平洞镇地热普查报告》地热钻探揭露显示：望谟城西断层(F3)埋深在1 566．7～1 578．0 m，断层破碎带宽约11 m，含水特征明显，证实望谟城西断层(F3)是研究区主要的控热、控水构造。

3地热储层的地热特征

3.1地温场特征

3.1.1地热增温率值

地温梯度，也称地热增温率，是指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率。通常用恒温带以下每增加百米所增加的地温值来表示。依据研究区实施的ZKl号地热勘探孔地球物理测井

资料计算出地热增温率：

3.1.2地温场垂向变化特征

据研究区内ZKl号地热勘探孔地球物理测井和随钻泥浆温度成果资料，按钻孔揭露垂向地质结构中各地层分层深度与井温、泥浆温度数据编制了区内地温场的垂向变化特征。

从图2可以看出，研究区内垂向地温场变化特征总体具有如下规律：

(1)井温与井深呈正相关关系，随着井深的增加其井温亦增加；从随钻泥浆温度曲线分析，温度一深度曲线从大的趋势可以看出，随钻泥浆温度随深度的增加而增加，泥浆温度一深度曲线在保温盖层和热储层中表现不一，在盖层中泥浆温度升高较为平稳，而在热储层中泥浆温度出现较大波动，尤其是在钻孑L揭穿保温盖层，以及揭露F3断层带上盘时，泥浆温度均出现跳跃，说明在地热井的垂向温度变化与热储结构和导水构造有明显相关性。

(2)测井温度受干扰因素小，认为可代表该点地层温度，从井底温度一深度曲线上看出，地温场在垂向上的变化规律基本上呈线性相关，越往深部线性相关性越好。

3.2地热流体水化学特征

通过对研究区zKl号地热勘探孔地热流体与浅层地下水水样取样检测，应用Piper图解(图3)分析 区内地热流体与浅层地下水水化学类型为HCO3-CA·Mg型，分析认为其主要是受热储含水层(pjh、P2h)的碳酸盐矿物所控制。

3.3地热流体循环机制

研究区处于国家级重点成矿区带一一右江成矿带北部，是典型的“构造热液成矿”模式。其微细浸染型(卡林型)金矿点大多分布北西向、北东向断层带附近，为低温热液矿床。区内大气降水沿北西侧上里地背斜核部碳酸盐岩分布区断裂、构造裂隙，由北西向南东进行深循环，地下水向深部下渗赋存于第五储集单元热储层礁灰岩至猴子关组灰岩中，区内发育的区域性大断裂一一望谟城西断层将上地幔热流沟通向上导热，同时地下水不断吸收沿深大断裂从地壳深部向上传输的热流，被加温增热的地热流体刚上涌，因体积膨胀(密度变小)而产生浮力向上运动，上部的低温流体因密度大在重力作用下向下运动，构成了区内地热水深循环系统。据研究区内实施的地热勘探孔证实，研究区内热储层为第五储集单元二叠系礁灰岩至猴子关组灰岩。研究区内地下热水的补给、径流及排泄条件，总体上遵循“深循环”水文地质条件，地热勘探孔揭露地下热水的热储含水层二叠系礁灰岩至猴子关组灰岩，在区域上(上里地背斜核部)均有大面积“暴露”，为地下热水补给提供了良好条件(图4)。

4结论

地热流体是宝贵的液态矿产资源，在下一步开发利用过程中应有计划有限制地开采，避免开采量 过大造成水位下降过快，以致缩短热水井使用寿命，同时地热资源应综合进行梯级开发利用。区内地热流体是地下水经漫长的溶滤且不断循环，同时与围岩相互作用形成，地热流体类型属褶皱隆起断裂对流型，这与前人提出的“褶皱隆起断裂对流型”模型相符。

深部热源沿望谟城西断层向上传导，同时地下水不断吸收沿深大断裂从地壳深部向上传输的热流，被加温增热的地热流体上涌，因体积 膨胀(密度变小)而产生浮力向上运动，上部的低温流体因密度大在重力作用下向下运动，构成了区内 地热水深循环系统，主要富集于望谟城西断层破碎带与热储层二叠系礁灰岩至猴子关组灰岩组合部位。地热流体的增温主要受控于地温梯度，而平洞地热储层的平均地温梯度值为2．34℃·100 m。这一发现有助于理解和预测地热流体的运动规律和地热资源的分布特性，为地热能源的合理开发和高效利用提供了重要的理论依据。