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综合物探法在献县地热田靶区优选中的应用

任小庆 高小荣 许勇 刘健 汪浩 孙彩霞 卢星辰 郑若思 宋现龙 陈冲

任小庆,高小荣,许 勇,等. 综合物探法在献县地热田靶区优选中的应用[J]. 中国岩溶,2026,45(2):1-16 doi: 10.11932/karst2026y002
引用本文: 任小庆,高小荣,许 勇,等. 综合物探法在献县地热田靶区优选中的应用[J]. 中国岩溶,2026,45(2):1-16 doi: 10.11932/karst2026y002
REN Xiaoqing, GAO Xiaorong, XU Yong, LIU Jian, WANG Hao, SUN Caixia, LU Xingchen, ZHENG Ruosi, SONG Xianlong, CHENChong. Application of integrated geophysical exploration methods in target area selection for geothermal field in Xianxian County[J]. CARSOLOGICA SINICA. doi: 10.11932/karst2026y002
Citation: REN Xiaoqing, GAO Xiaorong, XU Yong, LIU Jian, WANG Hao, SUN Caixia, LU Xingchen, ZHENG Ruosi, SONG Xianlong, CHENChong. Application of integrated geophysical exploration methods in target area selection for geothermal field in Xianxian County[J]. CARSOLOGICA SINICA. doi: 10.11932/karst2026y002

综合物探法在献县地热田靶区优选中的应用

doi: 10.11932/karst2026y002
基金项目: 中石化绿源地热能开发有限公司《河北省沧州市献县东南区块地球物理勘探项目地球物理勘查与调查》项目
详细信息
    作者简介:

    任小庆(1980—)男,博士研究生,高级工程师,主要从事地热勘探开发和地热尾水回灌工作。E-mail:renxiaoqing.xxsy@sinopec.com

    通讯作者:

    高小荣(1976—)男,正高级工程师,主要从事地热能开发利用研究工作。E-mail:gaoxiaorong.xxsy@sinopec.com

  • 中图分类号: P631;P314

Application of integrated geophysical exploration methods in target area selection for geothermal field in Xianxian County

  • 摘要: 献县被誉为“华北地区最大的地热富集区”,中低温地热资源丰富。为解决献县东南区块深部地热资源分布及控热构造发育认识不足的问题,支撑基岩裂隙型热储规模化开发,本文采用大地电磁测深法(MT)与微动探测法相结合的综合物探技术,对研究区地层、断裂及热储特征展开勘查与解译,并结合钻探数据验证成果可靠性。研究区位于渤海湾盆地沧县隆起-献县凸起北部,4000 m以浅地层自上而下涵盖新生界、中生界、古生界及中上元古界。野外工作中,大地电磁法测深布设5条剖面(总长28.67 km,60个测点),采用V8电法仪记录正交电磁场分量,通过一维(Bostick)、二维(RRI、Occam)等多方法反演获取电性结构;微动探测布设1条剖面(长8.54 km,19个测点),利用EPS-D10宽频地震仪提取瑞雷波频散曲线,反演地下横波速度结构,两种方法相互约束以降低物探多解性。结果表明:一是识别出6条次级断裂及破碎发育带,主要分布于研究区西北部,断裂带附近裂隙发育,为地热流体运移提供通道,可作为重点钻探靶区;二是明确主要地层顶底板埋深,新生界第四系底界埋深415~471 m、新近系底界980~1420 m,中上元古界蓟县系雾迷山组顶界埋深980~1430 m,且地层呈现“西北埋藏深、东南埋藏浅”的分布特征;三是揭示地温梯度规律,新生界、中生界增温率最大(新生界地温梯度3.5~4.0 ℃·(100 m)-1),进入基底中上元古界后增温放缓,基岩地温梯度1~1.5 ℃·(100 m)-1,蓟县系雾迷山组热储中部温度70~80 ℃,西北向东南逐渐降低;四是圈定适宜与较适宜地热开采区,中上元古界蓟县系岩溶裂隙热储全区分布,热储厚度500~600 m,涌水量57~140.19 m3·h-1,单位涌水量0.266~8.67 m3·(h·m)-1。通过钻凿献县东南探采1井(井深2508 m,水温70 ℃,水量100 m3·h-1)验证,物探解译的地层层序、埋深与实钻数据吻合度高。研究证实,大地电磁测深法与微动探测法的联合应用可有效刻画地热地质结构,成果可为献县地热资源科学开发及区域“双碳”目标实现提供技术支撑。

     

  • 图  4  大地电磁测深法L1测线综合解释剖面图(左:视电阻率等值线图,右:地层埋深剖面解释图)

    Figure  4.  Comprehensive interpretation profile of MT survey line L1 (Left: apparent resistivity contour map; Right: interpretation map of stratigraphic burial depth profile)

    图  1  工区所处大地构造及物探测线布置图(构造图引自参考文献4)

    Figure  1.  Tectonic Setting and Geophysical Survey Line Layout Map of Working Area 1 (The tectonic map is cited from Reference 4)

    图  2  研究区新生界地温梯度等值线图

    Figure  2.  Geothermal gradient contour map of the Cenozoic Erathem in the study area

    图  3  献县区域地热井井温曲线图

    Figure  3.  Well temperature curve map of geothermal wells in the Xianxian area

    图  5  大地电磁测深法L2测线综合解释剖面图(左:视电阻率等值线图,右:地层埋深剖面解释图)

    Figure  5.  Comprehensive interpretation profile of MT survey line L2 (Left: apparent resistivity contour map; Right: interpretation map of stratigraphic burial depth profile)

    图  6  大地电磁测深法L3测线综合解释剖面图(左:视电阻率等值线图,右:地层埋深剖面解释图)

    Figure  6.  Comprehensive interpretation profile of MT survey line L3 (Left: apparent resistivity contour map; Right: interpretation map of stratigraphic burial depth profile)

    图  7  大地电磁测深法L4测线综合解释剖面图(左:视电阻率等值线图,右:地层埋深剖面解释图)

    Figure  7.  Comprehensive interpretation profile of MT survey line L4 (Left: apparent resistivity contour map; Right: interpretation map of stratigraphic burial depth profile)

    图  8  大地电磁测深法L5测线综合解释剖面(上:视电阻率等值线图,下:地层埋深剖面解释图)

    Figure  8.  Comprehensive interpretation profile of MT survey line L5 (Top: apparent resistivity contour map; Bottom: interpretation map of stratigraphic burial depth profile)

    图  9  微动测线视横波等值线图及地球物理—地质推断图(上:视横波等值线图,下:地层埋深剖面解释图)

    Figure  9.  Apparent shear wave contour map and geophysical-geological inference map of microtremor survey line (Top: apparent shear wave contour map; Bottom: interpretation map of stratigraphic burial depth profile)

    图  10  研究区次级断裂平面位置图

    Figure  10.  Planar location map of secondary faults in the study area

    图  11  研究区蓟县系雾迷山组地层埋深等值线图

    Figure  11.  Contour map of formation burial depth of the Wumishan Formation in the Jixian System, study area

    表  1  献县已有地热井利用层段及热储中部温度表

    Table  1.   Utilized intervals and thermal reservoir middle temperature of existing geothermal wells in Xianxian area

    井名 利用层段/m 热储中部温度/℃
    北邱庄1井 1461.54 2026.10 78.6
    北邱庄2井 1198.85 1794.87 75.3
    龙韵城1井 1291.66 1987.57 82.0
    日新1井 1196.34 1840.81 75.6
    日新2井 1186.21 1841.45 79.5
    孟圈村西3井 1006.27 1600.81 74.6
    孟圈村西4井 1003.69 1606.92 71.2
    西方屯D17-X 1261.30 2079.00 93.7
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    表  2  研究区不同岩性电阻率参数一览表

    Table  2.   List of resistivity parameters for different lithologies in the study area

    地层 岩性 电阻率变化范围/Ω·m
    第四系 亚砂土、亚黏土 <40
    新近系 泥岩、砂岩 4~30
    蓟县系 白云岩 20~150
    长城系 白云岩 >40
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    表  3  测点预测地层深度与地热井实钻地层深度对比表

    Table  3.   Comparison table of predicted formation depth at survey points and actual drilled formation depth of geothermal wells

    地层 L1测线点号或井名位置内地层深度/m
    3点 LYC1井 4点 RX1井
    第四系 440 440 450 449.98
    新近系 1291 1291.07 1196 1196.34
    蓟县系雾迷山组 3185 1987.57 3165 1840.81
    蓟县系杨庄组 3710 / 3690 /
    长城系高于庄组 4000 / 4000 /
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    表  4  测点预测地层深度与地热井实钻地层深度对比表

    Table  4.   Comparison table of predicted formation depth at survey points and actual drilled formation depth of geothermal wells

    地层 L2测线点号或井名位置内地层深度/m
    4点 SZX18-X井
    第四系 455 454.97
    新近系 1288 1228.55
    蓟县系雾迷山组 2990 2078.98
    蓟县系杨庄组 3490 /
    长城系高于庄组 4000 /
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    表  5  测点预测地层深度与地热井实钻地层深度对比表

    Table  5.   Comparison table of predicted formation depth at survey points and actual drilled formation depth of geothermal wells

    地层L5测线点号或井名位置内地层深度/m
    9点MQC4井
    第四系460399.99
    新近系1001999.21
    蓟县系雾迷山组31101601
    蓟县系杨庄组3580/
    长城系高于庄组4000/
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    表  6  献县东南区块探井实钻分层表

    Table  6.   Actual drilling stratigraphic division table of exploration wells in the southeast block of Xianxian area

    地层底界埋深/m岩性
    第四系平原组405上部浅黄色黏土层,棕黄色砂砾岩,灰黄色、棕黄色、泥岩、细砂岩,下部棕黄色、棕红色泥岩、砂质泥岩不等厚互层,底部为棕红色砂岩。
    新近系明化镇组1000以紫红色、棕红色泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩与灰色、灰绿色、灰白色砂砾岩、细砂岩呈不等厚互层。
    蓟县系洪水庄组1830为浅海相泥质沉积,主要由黑、黑绿色页岩组成,下部夹薄层白云岩,上部夹薄层砂岩。
    蓟县系雾迷山组3103岩性主要为黄灰色、浅灰色、灰白色白云岩、薄层泥质白云岩,局部见燧石条带。白云岩质较纯。
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-08-24
  • 录用日期:  2025-10-23
  • 修回日期:  2025-10-13
  • 网络出版日期:  2026-03-24

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