黑龍江省大慶市黑魚(yú)湖地區地熱資源評價(jià)

  黑魚(yú)湖地區位于黑龍江省大慶市薩爾圖區北30km，是松遼盆地成油區與北部林甸地熱田的過(guò)渡地帶。一直以來(lái)，受“油氣帶附近不具備深層地熱存在的可能”這一理論的影響，導致該區進(jìn)行地熱勘探開(kāi)發(fā)較晚、資料相對較少，存在著(zhù)地熱地質(zhì)條件研究不深、資源底數不清、開(kāi)發(fā)利用粗略、效益較低等一系列問(wèn)題，本文就這些問(wèn)題展開(kāi)討論。

 

  1 地質(zhì)概況

 

  1. 1 區域地質(zhì)構造

 

  1. 1. 1 黑魚(yú)泡凹陷

 

  黑魚(yú)湖地區位于松嫩平原中部，Ⅰ級大地構造單元為興安嶺—內蒙地槽褶皺區，亞Ⅰ級構造單元為小興嶺—松嫩地塊，Ⅱ級構造為松嫩中斷( 坳) 陷帶，Ⅲ級構造單元為中央坳陷區，Ⅳ級構造為黑魚(yú)泡凹陷，基底埋藏較深。本區發(fā)育第四系、新近系、古近系及白堊系地層。

 

  1. 1. 2 德都—大安巖石圈斷裂

 

  松遼盆地北部受幾條斷裂帶及其新分割的基底塊體的構造格架所控制。對本區影響較大的斷裂帶是NNE 走向的德都—大安巖石圈斷裂，該斷裂是深部構造分區中央上地幔凹陷帶與東部上地幔隆起區的分界斷裂，生成于晚印支期，中－ 晚燕山期活動(dòng)劇烈，發(fā)展成巖石圈( 殼) 斷裂，是控制松嫩中斷陷內中央坳陷帶形成的主要斷裂之一。

 

  1. 1. 3 濱洲隱伏斷裂

 

  濱洲隱伏斷裂控制著(zhù)松嫩中斷( 坳) 陷帶內部構造分區，橫切濱東隆起帶，總體走向NW，長(cháng)約390km。

 

  區內的構造形跡主要是控制斷( 坳) 陷盆地成因的隱伏斷裂和發(fā)育在白堊系中的盆地內褶皺。

 

  1. 1. 4 大慶長(cháng)垣褶皺

 

  褶皺軸呈NNE 向展布，核部為白堊系嫩江組、四方臺組地層，翼部為明水組地層。由于大慶長(cháng)垣隆起，致使大慶西部地區相對發(fā)生凹陷( 即齊家—古龍凹陷) ，其軸部與大慶長(cháng)垣呈平行排列。

 

  1. 1. 5 構造單元接觸帶

 

  黑熱2 號井位于黑魚(yú)泡凹陷的西南部邊緣地帶，位于黑魚(yú)泡凹陷向齊家—古龍凹陷、大慶長(cháng)垣兩個(gè)構造單元過(guò)渡地帶上，其接觸面形成次級斷裂，為該區地熱資源的形成提供有利通道和熱儲空間［2］。

 

  1. 2 地層

 

  根據區域地層資料、區內鉆孔揭露情況，區內地層發(fā)育較全，由下至上依次為: 古生界石炭—二疊系( 基底) ，侏羅系，中生界白堊系下統登婁庫組，上統泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺組、明水組，新生界新近系依安組，第四系泰康組、林甸組［1 ～ 3］。

 

  1. 3 侵入巖

 

  由于松遼盆地所處的大地構造背景和中生代構造演化特點(diǎn)，決定了巖漿活動(dòng)非?；钴S，并以印支期活動(dòng)為主。

 

  2 地熱地質(zhì)條件分析

 

  2. 1 熱源

 

  松遼盆地地溫場(chǎng)具有地溫梯度高、大地熱流高的特點(diǎn)。地下熱水資源的熱能來(lái)源主要是地球的內熱能，上地幔隆起是供給松遼盆地地下熱能的主要因素。

 

  通過(guò)《松遼盆地北部地溫梯度等值線(xiàn)圖》及眾多的探井試水測溫資料分析，大慶地熱田區域內沉積地層平均地溫梯度為4. 0 ～ 4. 5℃ /100m，局部達5. 0 ～ 6. 0℃ /100m［2］。

 

  2. 2 儲熱

 

  根據黑熱2 井，揭露本區熱儲主要有三套，均屬于白堊系，第一套為上白堊系姚家組二、三段裂隙孔隙熱儲，第二套為上白堊系青山口組二、三段裂隙孔隙熱儲，第三套為上白堊系泉頭組四段裂隙孔隙熱儲。

 

  ( 1) 上白堊系姚家組二、三段熱儲

 

  本區主要熱儲之一，埋深1 457 ～ 1 593m，地層厚136m，主要巖性為深灰、綠灰、紫紅色泥巖與灰色、灰白色粉砂巖，呈不等厚互層。其中測井解釋熱儲9 層，總厚度63. 6m，單層熱儲最大厚度12. 6m，巖性主要為粉砂巖，平均孔隙度13. 3% ，平均滲透率5. 7md，平均含泥量9. 6%。熱儲溫度由60℃ 增至62. 5℃，熱儲地溫梯度2. 6℃ /100m。

 

  ( 2) 上白堊系青山口組二、三段熱儲

 

  該層熱儲埋深1 635 ～ 1 944m，地層厚309m，主要巖性上部為深灰、灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖呈不等厚互層; 中下部為深灰、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖、灰白色粉砂巖呈不等厚互層。其中測井解釋熱儲10 層，總厚度31. 4m，單層熱儲最大厚度6. 2m，巖性主要為粉砂巖，平均孔隙度11. 6% ，平均滲透率2. 7md，總體上屬于低孔低滲層，平均含泥量為8. 8%。熱儲溫度從65. 5℃增至72. 4℃，熱儲地溫梯度2. 6℃ /100m。

 

  ( 3) 上白堊系泉頭組四段熱儲

 

  該層熱儲埋深2 024 ～ 2 114m，地層厚90m，主要巖性為灰綠色泥巖、棕紅色泥巖、粉砂巖、細砂巖互層。

 

  其中測井解釋熱儲4 層，總厚度10. 8m，單層熱儲最大厚度為2. 4m，巖性主要為粉砂巖，平均孔隙度10. 2% ，平均滲透率1. 5md，總體上也屬于低孔低滲層，平均含泥量7. 0%。熱儲溫度從74. 8℃ 增至76. 6℃，熱儲地溫梯度2. 4℃ /100m。

 

  2. 3 保溫隔熱蓋層

 

  根據鉆探揭露地層資料，上部覆蓋地層包括: 第四系、新近系依安組以及包括明水組、四方臺組、嫩江組在內的上白堊統地層較為發(fā)育，沉積厚度達到1500m，其中白堊系地層以泥巖和粉砂質(zhì)泥巖為主，孔隙度小，滲透率低，導熱導水能力差，起到良好的保溫隔熱作用，是良好的隔熱保溫蓋層。

 

  綜上所述，本區基底除有小部分上古生界淺變質(zhì)緩褶皺巖層外，大部分地區為印支期花崗巖，花崗巖中放射性元素衰變釋放大量能量，導致地溫梯度相對較高; 姚家組二、三段熱儲物性較好，水量較大，埋深相對較淺，是該區主要深層地下含水層，但溫度相對較低;青山口組二、三段和泉頭組熱儲，物性條件相對較差，水量較小，但埋深適中，熱儲溫度較高，起到提高地熱水溫度的作用; 發(fā)育的基底深大斷裂、白堊系沉積的區域大厚度泥巖蓋層和多層砂巖熱儲，對地熱的形成、聚集起到了良好的控制作用。因此，在該區進(jìn)行地熱資源勘探開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，必須綜合考慮各熱儲的特點(diǎn)，根據需要進(jìn)行地熱井設計和施工。

 

  4. 2 計算結果

 

  黑魚(yú)湖地區地熱流體儲存量6. 79 × 109m3 ，其熱資源量5. 7 × 1017 J，相當于標準煤1. 95 × 107 t，折合熱能181. 2MW。

 

  黑魚(yú)湖地區地熱流體可開(kāi)采量5. 7 × 106m3 ，其熱資源量4. 8 × 1014 J，相當于標準煤1. 6 × 104 t，折合熱能150kW。

 

  5 結論

 

  ( 1) 黑魚(yú)湖地區蘊藏著(zhù)豐富的中低溫地熱資源。

 

  ( 2) 該區地熱井的成功實(shí)施將林甸地熱田邊界向南擴展近50km，進(jìn)一步縮小大慶產(chǎn)油區與林甸地熱田之間的找熱找油盲區。

 

  ( 3) 地熱資源儲存量大，但可開(kāi)采量相對較小，為獲得更好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，需要合理規劃，有序開(kāi)發(fā)，提高地熱資源的利用率。