Menengai地热田是肯尼亚裂谷14个地热田之一,位于L.Nakuru以北,L.Bogoria以南,前景区大约600km2,12个喷气孔点,275个采样点(图1)。Menengai地区详细勘探始于2004年,之后2010年进行了完善工作。在该区钻井始于2011年2月,资料显示钻有4口井,分别为MW-1、MW-2、MW-3和MW-4(图2)。前景区向西北延伸,会覆盖Ol’Rongai火山区和Ol’Banita平原。
图1 Menengai前景区地图
1 地质概况
Menengai破火山口为椭圆形环状结构,其本身即为该区的主构造,目前认为它是受到东北部的Solai地堑断层和南部-西南部的断裂系统的影响。其他构造包括Ol’Rongai构造系统,其代表了Molo TVA和南北向Solai构造轴的一部分,其中南北向Solai构造轴为一平均宽度4km的狭长地堑。Menengai破火山口的西北部坐落着Ol’Rongai破火山口和Ol’Banita破火山口,由于这两处存在熔灰岩(熔结凝灰岩)沉积,因此被认为要老于Menengai破火山口。
Menengai地热田控制流体运动的主构造是Molo TVA(构造火山轴)、Menengai破火山口圈和Solai TVA。Ol’Rongai的两条断层线被认为在地热勘探和未来开发中具有重要作用,因为它反映了该区地下渗透率的发育程度。破火山口底板有大量新的熔岩堆和强的地热地表显示。由此可判断该区有很大的地热源。除了新熔岩和破火山口塌陷,该区地热活动的其他显示有:喷气孔、蒸汽洞、热水洞、蚀变地貌,破火山口的东北部有个破火山口内湖,为Menengai地热系统的当地水源补给。
Menengai处于盛产粗面岩和碱流岩的晚第四系,破火山口附近地表覆盖大面积的火山碎屑岩。Menengai岩性大部分为碱性石英夹粗面岩。MW-1钻遇大量好或中等砾状碱性粗面岩序列,MW-2钻遇许多变质岩,包括大量流纹粗面岩,少量碱性粗面岩、钠闪碱流岩和钠闪碱流粗面岩。MW-1井中850-1082m和2196m深处存在碱流岩侵入体,而1952m之下存在部分钠闪碱流岩侵入。MW-1和MW-2两井之间的地层对比并不明显。
2 钻井情况
MW-1井于2011年2月12日开钻,于2011年5月1日完钻,完钻井深2195m。400m深处下套管,831m处下9,5/8’’的生产套管。主要补给带分别为1050m、1800m和2050m。测得地层温度在900 m处为208℃,井底温度为298℃,井底两相沸腾流体。流体测试结果显示热焓超过1200KJ/kg,对应275℃左右的流体,与流体温度测井一致,井中最初流体流速为60kg/s,其中蒸汽为20kg/s,换算产能大于6MW。
MW-2井从2011年2月28日到7月2日,完钻井深3189m,生产套管下至791m。主要的补给带在大约1300m,2250m和3000m深度处,1300m的补给带温度仅在80℃左右,负责对此处以下直到井底段进行冷却降温。
MW-3井从2011年6月1日到8月27日,完钻井深2101.5m。,生产套管下至1096.5m。热井剖面显示1250-1550m为冷却降温段。
MW-1、MW-2和MW-3三口井在1000-1600m都存在渗透带,可能与同一个主渗透性构造有关。
MW-4井完钻井深2177m,生产套管下至1094m。
MW-1和MW-2井岩性对比上并不吻合。MW-1钻遇的是后火山口熔岩,而MW-2钻遇的是前破火山口熔岩序列。MW-1有大量新的饱含硅质的好或中等砾状碱性粗面岩,夹少量凝灰质;而MW-2钻遇响岩和钠闪碱流岩中较老的流纹粗面岩经变质后的岩石。
图2 MW-1、MW-2和MW-3井位置
3 测试
MW-1、MW-4井做了流体测试:地下2000m处温度超过300℃,两相流体热焓值在1200-1500KJ/Kg,证明地下存在可利用蒸汽发电的地热源。MW-2井做了完井测试:显示渗透性很好。MW-1、MW-3、MW-4井做了温度压力测试:地下400m左右有水层,深层温度超过300℃。地化测量中,温度计算来自于5个喷气孔样品。H2S测温计(TH2S)测得温度279-296℃,而CO2测温计(TCO2)给出温度274-304℃。两种测温计测得温度相符很好,很清楚Menengai火山口之下的储层温度高于270℃。
4 电磁勘探
Menengai地区同时做过TEM测量和MT测量,图3.3表示在Menengai破火山口上布置测线的情况。
图3 TEM纵横测线部署图(左)和MT测线部署图(右)
由电阻率构造确定Menengai地热系统,在海拔1300m深处面积超过150km2。低阻盖层之下存在高阻核体,在北东破火山口边缘附近,低阻盖层海拔大约为1750m。根据电阻率推知,假设储层温度与岩石蚀变存在一种平衡关系,高阻核体的存在表示储层温度超过240-250℃。电阻率剖面显示,深处的低电阻与热源有关。
5 结语
综合地质、钻井、测试和电磁勘探结论,说明Menengai地热区有很好的前景。给定参考温度为170℃,利用蒙特卡洛方法计算Menengai破火山口地区电力产能30年内可达到40-570Mw,此后20年仍可稳产375Mw。
参考文献:
[1]Janet Jelagat Suwai.Preliminary reservoir analysis of Menengai geothermal field exploration wells[R].Geothmal training programme,2011.
[2] Convine Omondi.Borehole geology and hydrothermal mineralisation of wells MW-01 and MW-02 Menengai geothermal field,Central Kenya Rift Valley [R].Geothmal training programme,2011.
[3] Cornel O.Ofwona, Ezekiel K.Kjpyego and Janet J.Suwai.Preliminary well test data of Menengai exploration wells [C].Proceedings,Kenya Geothermal conference,2011.
[4] Peter Murabula Wameyo.Magnetotellurics and transient electromagnetic methods in geothermal prospecting with examples from Menengai, Kenya [R].Geothmal training programme,2005.
项目资助:中国石油天然气集团公司科技项目(项目编号:2012A-4906)