黑龙江省大庆市黑鱼湖地区地热资源评价

  黑鱼湖地区位于黑龙江省大庆市萨尔图区北30km，是松辽盆地成油区与北部林甸地热田的过渡地带。一直以来，受“油气带附近不具备深层地热存在的可能”这一理论的影响，导致该区进行地热勘探开发较晚、资料相对较少，存在着地热地质条件研究不深、资源底数不清、开发利用粗略、效益较低等一系列问题，本文就这些问题展开讨论。

 

  1 地质概况

 

  1. 1 区域地质构造

 

  1. 1. 1 黑鱼泡凹陷

 

  黑鱼湖地区位于松嫩平原中部，Ⅰ级大地构造单元为兴安岭—内蒙地槽褶皱区，亚Ⅰ级构造单元为小兴岭—松嫩地块，Ⅱ级构造为松嫩中断( 坳) 陷带，Ⅲ级构造单元为中央坳陷区，Ⅳ级构造为黑鱼泡凹陷，基底埋藏较深。本区发育第四系、新近系、古近系及白垩系地层。

 

  1. 1. 2 德都—大安岩石圈断裂

 

  松辽盆地北部受几条断裂带及其新分割的基底块体的构造格架所控制。对本区影响较大的断裂带是NNE 走向的德都—大安岩石圈断裂，该断裂是深部构造分区中央上地幔凹陷带与东部上地幔隆起区的分界断裂，生成于晚印支期，中－ 晚燕山期活动剧烈，发展成岩石圈( 壳) 断裂，是控制松嫩中断陷内中央坳陷带形成的主要断裂之一。

 

  1. 1. 3 滨洲隐伏断裂

 

  滨洲隐伏断裂控制着松嫩中断( 坳) 陷带内部构造分区，横切滨东隆起带，总体走向NW，长约390km。

 

  区内的构造形迹主要是控制断( 坳) 陷盆地成因的隐伏断裂和发育在白垩系中的盆地内褶皱。

 

  1. 1. 4 大庆长垣褶皱

 

  褶皱轴呈NNE 向展布，核部为白垩系嫩江组、四方台组地层，翼部为明水组地层。由于大庆长垣隆起，致使大庆西部地区相对发生凹陷( 即齐家—古龙凹陷) ，其轴部与大庆长垣呈平行排列。

 

  1. 1. 5 构造单元接触带

 

  黑热2 号井位于黑鱼泡凹陷的西南部边缘地带，位于黑鱼泡凹陷向齐家—古龙凹陷、大庆长垣两个构造单元过渡地带上，其接触面形成次级断裂，为该区地热资源的形成提供有利通道和热储空间［2］。

 

  1. 2 地层

 

  根据区域地层资料、区内钻孔揭露情况，区内地层发育较全，由下至上依次为: 古生界石炭—二叠系( 基底) ，侏罗系，中生界白垩系下统登娄库组，上统泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组，新生界新近系依安组，第四系泰康组、林甸组［1 ～ 3］。

 

  1. 3 侵入岩

 

  由于松辽盆地所处的大地构造背景和中生代构造演化特点，决定了岩浆活动非常活跃，并以印支期活动为主。

 

  2 地热地质条件分析

 

  2. 1 热源

 

  松辽盆地地温场具有地温梯度高、大地热流高的特点。地下热水资源的热能来源主要是地球的内热能，上地幔隆起是供给松辽盆地地下热能的主要因素。

 

  通过《松辽盆地北部地温梯度等值线图》及众多的探井试水测温资料分析，大庆地热田区域内沉积地层平均地温梯度为4. 0 ～ 4. 5℃ /100m，局部达5. 0 ～ 6. 0℃ /100m［2］。

 

  2. 2 储热

 

  根据黑热2 井，揭露本区热储主要有三套，均属于白垩系，第一套为上白垩系姚家组二、三段裂隙孔隙热储，第二套为上白垩系青山口组二、三段裂隙孔隙热储，第三套为上白垩系泉头组四段裂隙孔隙热储。

 

  ( 1) 上白垩系姚家组二、三段热储

 

  本区主要热储之一，埋深1 457 ～ 1 593m，地层厚136m，主要岩性为深灰、绿灰、紫红色泥岩与灰色、灰白色粉砂岩，呈不等厚互层。其中测井解释热储9 层，总厚度63. 6m，单层热储最大厚度12. 6m，岩性主要为粉砂岩，平均孔隙度13. 3% ，平均渗透率5. 7md，平均含泥量9. 6%。热储温度由60℃ 增至62. 5℃，热储地温梯度2. 6℃ /100m。

 

  ( 2) 上白垩系青山口组二、三段热储

 

  该层热储埋深1 635 ～ 1 944m，地层厚309m，主要岩性上部为深灰、灰绿色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩、粉砂岩呈不等厚互层; 中下部为深灰、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩、灰白色粉砂岩呈不等厚互层。其中测井解释热储10 层，总厚度31. 4m，单层热储最大厚度6. 2m，岩性主要为粉砂岩，平均孔隙度11. 6% ，平均渗透率2. 7md，总体上属于低孔低渗层，平均含泥量为8. 8%。热储温度从65. 5℃增至72. 4℃，热储地温梯度2. 6℃ /100m。

 

  ( 3) 上白垩系泉头组四段热储

 

  该层热储埋深2 024 ～ 2 114m，地层厚90m，主要岩性为灰绿色泥岩、棕红色泥岩、粉砂岩、细砂岩互层。

 

  其中测井解释热储4 层，总厚度10. 8m，单层热储最大厚度为2. 4m，岩性主要为粉砂岩，平均孔隙度10. 2% ，平均渗透率1. 5md，总体上也属于低孔低渗层，平均含泥量7. 0%。热储温度从74. 8℃ 增至76. 6℃，热储地温梯度2. 4℃ /100m。

 

  2. 3 保温隔热盖层

 

  根据钻探揭露地层资料，上部覆盖地层包括: 第四系、新近系依安组以及包括明水组、四方台组、嫩江组在内的上白垩统地层较为发育，沉积厚度达到1500m，其中白垩系地层以泥岩和粉砂质泥岩为主，孔隙度小，渗透率低，导热导水能力差，起到良好的保温隔热作用，是良好的隔热保温盖层。

 

  综上所述，本区基底除有小部分上古生界浅变质缓褶皱岩层外，大部分地区为印支期花岗岩，花岗岩中放射性元素衰变释放大量能量，导致地温梯度相对较高; 姚家组二、三段热储物性较好，水量较大，埋深相对较浅，是该区主要深层地下含水层，但温度相对较低;青山口组二、三段和泉头组热储，物性条件相对较差，水量较小，但埋深适中，热储温度较高，起到提高地热水温度的作用; 发育的基底深大断裂、白垩系沉积的区域大厚度泥岩盖层和多层砂岩热储，对地热的形成、聚集起到了良好的控制作用。因此，在该区进行地热资源勘探开发利用过程中，必须综合考虑各热储的特点，根据需要进行地热井设计和施工。

 

  4. 2 计算结果

 

  黑鱼湖地区地热流体储存量6. 79 × 109m3 ，其热资源量5. 7 × 1017 J，相当于标准煤1. 95 × 107 t，折合热能181. 2MW。

 

  黑鱼湖地区地热流体可开采量5. 7 × 106m3 ，其热资源量4. 8 × 1014 J，相当于标准煤1. 6 × 104 t，折合热能150kW。

 

  5 结论

 

  ( 1) 黑鱼湖地区蕴藏着丰富的中低温地热资源。

 

  ( 2) 该区地热井的成功实施将林甸地热田边界向南扩展近50km，进一步缩小大庆产油区与林甸地热田之间的找热找油盲区。

 

  ( 3) 地热资源储存量大，但可开采量相对较小，为获得更好的经济效益和社会效益，需要合理规划，有序开发，提高地热资源的利用率。