试论下辽河平原东部凹陷水源地区地热资源勘察前景

2012-04-19徐林

地下水 2012年3期

徐林

(辽宁省地勘局第五地质大队，辽宁大石桥 115100)

水源地区位于辽宁省大石桥市与盘锦市接壤部位、地处下辽河三角洲腹地。是寻找传导型地热田的有利部位，以往地热勘查工作较少，为了填补该区无地热资源空白。在该区寻找开发地热能这一绿色环保的新型能源意义深远。本文充分利用该区已有资料和油田勘探井成果，进行了地热田潜力分析，论述了热储类型及特征，为确定该区的地热资源潜力、地热资源的合理利用提供依据。

1 地热田潜力分析

1.1 区域地质背景

1.1.1 地层

第四系由全新统、更新统组成，累计厚度440.0 m。

更新统(Q3y)曾发生三次沉积旋回;

上更新统(Q3y3－1)有较明显的粗—细—粗的沉积旋回;灰绿、灰黑色粉细砂、中细砂夹多层粘性土，厚度20～130 m。

中更新统(Q2Z2－1)沉积韵律上粗下细，黄褐灰黑—灰绿色粘性土夹沙层，厚度10～130 m。

下更新统(Q1X2－1)沉积韵律下粗上细，下段以砂砾石混土为主，厚度较大，分布稳定，厚度10～20 m;上段以粘性土为主厚度30～90 m。

上第三系地层由明化镇组(N1+2n)、馆陶祖(N1g)组成，累计厚度759.0 m。

明化镇组(N1+2n):砂岩、砾岩、杂色泥岩互层，厚度211～720.5 m。

馆陶祖(N1g):砂砾岩夹粉砂岩、泥岩等，厚度122.5～337 m。

下第三系由东营组、沙河街组成，该两组总厚度4 964.5 m。

东营组(E3d)分三段，砂砾岩、砂岩、泥岩互层。

砂河街组(E3S)分四层，泥岩砂岩、砂砾岩互层夹数层油页岩，还夹安山岩、玄武岩等。

1.1.2 地质构造

该区大地构造单元为辽河断陷的中央凸起与东部凹陷的南端，处于辽中—大洼深大断裂以东，抚顺—营口深大断裂以西。二界沟深大断裂和辽中—大洼深大断裂构成中央凸起的东西边界。深部地球物理及地壳构造特征表现为深部重力异常梯级带，地壳厚度(30～32 km)呈西薄东厚变化。

第三系地层中的玄武岩层，表明新生界前期构造、火山活动强烈。

图1

1.1.3 水文地质条件

该区地处下辽河入海口三角洲地带，广泛发育第四系、第三系地层。第三系地层含水层厚度大、水量丰，厚度240～779 m，主要由半胶结砂岩、砾岩组成，涌水量不低于80 t/h，开采动水位20～90 m。

上第三系明化镇组(N1+2n):砂岩、砾岩、杂色泥岩互层，含碎屑孔隙层间淡水(现以成咸水)，单井自流量10～100(t/d)。

上第三系馆陶祖(N1g):砂砾岩夹粉砂岩、泥岩等含碎屑孔隙层间淡水，单井自流量500(t/d)，单井抽水量1 000～3 000(t/d)。

下第三系渐新统东营组(E3d)底部和沙河街组(E3S)上部，砂砾岩、砂岩、含热水，自流量200～500(t/d)。

1.1.4 地温场特征

地温梯度是反映地热增温带中温度随深度变化规律的参数。一般以每百米的变化值为标准。

具体计算公式为:

式中:R为地温梯度(℃/100m);T为实测温度(℃);T0为恒温带温度(℃);H为测温点深度(m);H0为恒温带深度(m)。

该区恒温带深度为30 m，恒温带温度为10.5℃。

根据以上公式，对区内油田勘探井测温资料进行计算，在1 000 m深度上中央凸起区地温为36℃ ～40℃，1 500 m深度上为55℃;东部凹陷分别为32℃和50℃左右;2 500 m深度，中央隆起为75℃ ～80℃，东部凹陷为70℃ ～75℃。

本区地温梯度平均为4℃/100m。

1.1.5 水文地球化学特征

在本区共取6个水化学分析样品，均为馆陶组热储流体。本段地热流体水化学类型比较单一，主要为 HCO3－Na型水，矿化度变化不大为1 292.87～1 466.69 mg/L。热水的硬度较低，总硬度为20.05～101.48 mg/L。区内热水主要离子成分，阴离子以HCO3－为主，含量为 482.31 ～438.38 mg/L;CO32－含量为 12.31 ～ 13.17 mg/L，SO42－含量为 182.31 ～211.33 mg/L、Cl－含量为 182.31 ～286.41 mg/L、NO3－含量为2.31 ～2.46 mg/L、F－含量为0.001 ～0.003 mg/L;阳离子以 Na+为主，含量为 253.77 ～285.46 mg/L;K+、Ca2+、Mg2+含量很低，K+离子 1.45～3.35;Ca2+离子含量为 6.01～29.38 mg/L;Mg2+含量为 1.22 ～9.86 mg/L。

根据苏林(Sulin)的油田水分类，对水样的成因系数进行计算，结果表明:

完全符合苏林(Sulin)的油田水分类中重碳酸钠型大陆水的要求，因此本区热水成因型为大陆水。

2 热储类型及特征

本区上第三系、下第三系地层中均有热储分布，上第三系地层主要为馆陶组层状砂岩、砂砾岩夹泥岩。热储埋深890～1 199 m。主要为孔隙型热储;下第三系分为东营组、沙河街组沙一段，埋藏深度1 300～3 000 m，为孔隙裂隙型热储。

2.1.1 馆陶组碎屑岩类孔隙热储

馆陶组热储在区内稳定分布，主要岩性为浅灰色厚层状砂砾岩夹粉砂岩、紫红色泥岩。砂层厚度为100～309 m，本区可达到300 m以上，向东逐渐减小到100 m以下;砂岩孔隙度为 20.5% ～－22.2%，平均渗透率在 34.9×10－3～167.39×10－3m/h之间。单井涌水量 55 t/h。

馆陶组储层温度普遍较低，1 000 m深度的地温为38℃～42℃，本区地温较高，而东部储层平均温度小于38℃。

2.1.2 东营组碎屑岩类孔隙裂隙热储

东营组热储在区内稳定分布，主要岩性为灰白色砂砾岩、含砾砂岩、砂岩夹灰绿色、灰色泥岩。砂层厚度为100～340 m，本区可达到300 m以上，向东逐渐减小到120 m以下;砂岩孔隙度为19.5% ～－23.6%，平均渗透率在35.9×10－3～177.4×10－3m/h之间。单井涌水量 55 t/h。

东营组储层温度中等，发育有厚层玄武岩体，1 500 m深度的地温为50℃ ～62℃，埋深2 000 m处的热储温度60℃ ～80℃，本区地温较高，而东部储层平均温度小于50℃。

2.1.3 沙河街组沙一段碎屑岩类孔隙裂隙热储

区内沙河街组沙一段孔隙裂隙热储层主要分布在本区及辽河的北岸，热储层以含砾粗—细砂岩为主，由多层热储构成，顶、底板埋深也是受断块断落深度控制。沙一段储层顶部埋深1 750～2 200 m，在辽河北岸的西部深度在2 000 m以下，砂层的厚度40～130 m，在东北部可达90 m以上，西部和南部厚度略小。

沙河街组沙一段热储砂岩矿物以石英、长石为主，胶结类型以孔隙、接触式为主，约占90%。砂岩孔隙度为19.04%～22.1%，平均渗透率在 101.9 ×10－3～411.6 ×10－3m/h之间。单井涌水量45 t/h。

本段热储层埋深，大部分热储层埋深1 000～2 000 m之间，深度适中，温度高于58℃，最高可达88℃，是区内地热开发的首选层位。尤其是本区具有较大的开发潜力。