松辽盆地肇州地区地热田的形成及资源量

刘玉

（黑龙江省第二水文地质工程地质勘察院，黑龙江 哈尔滨 150030）

松辽盆地是我国重要的含油气盆地，盆地特殊的地质构造背景和二元结构特征，决定了松辽盆地不仅具有丰富的油气资源，而且赋存具有开发远景的地热资源。肇州从构造上处于松辽盆地中央坳陷区东南部的朝阳沟阶地二级构造带，与著名的大庆长垣处于同一一级构造带上，且地处辽宁西部至大庆林甸地热带中心位置，出井口水温高达70℃，具有有利的储存地热的构造条件。

1 地热田基本地质概况

在松辽盆地形成和发展历程中，肇州地区形成了多套储集层和封闭性良好的区域性盖层，而其中的嫩江组、青山口组和泉头组是本区主要的地热资源目的储层，其岩性以砂岩为主，这些热储层与区域性隔水层一起，构成本区多套热储组合。根据地热地质、水文地质勘察，本区有效热储可划分为以下三套组合：上部热储组合：以嫩江组区域性隔水层所夹持多种类型砂体为主，该热储水埋藏浅（500～1300米），水温相对较低（44～69℃），矿化度较低（1000～3000mg/L）；中部热储组合：由青二、三段地层组成，埋藏较深（1500～1800米），地层温度较高（56～85℃），矿化度较高（3000～7000mg/L）；下部热储组合：由青山口组区域性隔水层以下的泉三、四段砂体构成，该热储埋藏较深（1900～2300米），水温较高（75～100℃），矿化度较高（7000～12000mg/L）。

2 地热田地热地质特征

该区地热资源丰富与该区成矿地质背景有密切的关系。

2.1 地温场特征：研究区位于松嫩盆地中部中央坳陷带的三肇凹陷。具有地温梯度高，大地热流值大等特点。本次工作区肇州一带，地温梯度在4～4.5℃/100m范围内；1公里深度地温在50～55℃范围内。

2.2 岩性：本次勘查区周边区域地层层序自上而下为：第四系、第三系、白垩系上统的明水组、四方台组、嫩江组、姚家组、青山口组、泉头组（未穿）。其中埋深在500-2500m范围内大面积分布的的嫩江组、青山口组和泉头组地层均由粉砂岩、泥质粉砂岩、细砂岩等组成，均为较好的含水层，定为热储层。

2.3 构造：区内近南北走向的黑鱼泡－头台大断裂带和北北东走向的任民镇－肇州大断裂，并与它们伴生的小断裂构成深部地热向上部地层中传热的良好通道。

2.4 热源：由于本区地壳相对较薄，莫霍面相对抬升热能外溢，从而提高了地幔供热量，据计算，现今地幔热流值为50.05mW/m2，高地幔热流量是本区形成高地温场及丰富热资源的主要原因之一。

2.5 基底岩性的分布：肇州西南部，花岗岩大面积分布，而且其往西、往南是一个大的花岗岩侵入体，花岗岩分布面积大、连通性好，能够产生大量的热能。本区大部分地区位于古中央隆起带上，缺失侏罗系地层，而深部上地幔埋藏较浅，使得基底岩层较薄，地球内部热能向上传递过程中散失较少，也会导致本区地温梯度较高。

2.6 地下水：研究区为地下水作用停滞区，其与盆地边缘水或地表水基本处于隔绝状态，有利于地热能的储蓄。

3 地热田形成的主控因素

在肇州地区影响较大的是近南北走向的黑鱼泡－头台大断裂带和北北东走向的任民镇－肇州大断裂。在深大断裂处，岩石圈厚度也最薄，这表明深大断裂带是深达莫霍面的活动性断裂带，这些深大断裂与盆内断裂一起构成连通上地幔热源的主要通道，此种断裂带也控制沉积物源体系和沉积相带的变化，决定着盆内热储组合的发育及分布。深大断裂带也是高地温构造带，在松辽盆地沿断裂带地温梯度值相对较高。此外沿深大断裂还有众多温泉和热田分布，这种高地热现象是由于地幔或软流圈上供，深源热熔融物质沿深大断裂上涌，将深部热流直接带至地壳上部和盆地内部所致。上述盆地地质构造与地温场特征以及地热田的空间分布表明，深大断裂控制着盆地内地热田的形成。

4 地热田资源量预测

本次研究采用了容积法计算地热水资源量。地层水储集在水层的孔隙空间内，只要获得水层的几何体积（即水层的含水面积和有效孔隙度之乘积）、有效孔隙度等地质参数，便可计算出地下热水的地质储量。

地热水往往溶解一定量的气体，当其被采到地面以后，由于压力降低，溶解气便释放出来，从而使水的体积减小。如果要将地下水换算成地面水，必须用地下水体积除以地层水的体积系数。由此便可以得到容积法计算地热水资源量的基本公式，表达式为：

式中：Q1-地面标准条件下水层中的地热水资源量，104m3；F-地热水层的含水面积，km2；H-地热水层有效厚度，m；φ-水层的有效孔隙度，小数；B-地热水的体积系数，取1.02。

在本次计算中，我们查阅了肇州地区多口井的地热井和油井资料，包括州热1井（2000.25m）、肇4井（1888.23m），肇5井（1926.82m），肇深1井（2915.40m）等。以下参数中孔隙度和地热水层的有效厚度均为这四口井3000m深度范围以内对应项目的平均值。按照规范要求，渗透率应不小于50mD，定为热储层。

4.1 水层的有效厚度H

所谓水层的有效厚度是指有效水层的厚度，即产层的厚度。水层有效厚度的确定是在研究水层的岩性、物性、含水性以及电性之间的关系基础上确定的。本次研究主要采用通过测井解释得到的水层厚度。

4.2 水层的有效孔隙度通过物探电测井测得。

4.3 含水面积F容积法计算地热水资源量公式中，含水面积的精度对资源量的可靠性有决定性的影响，所以准确地圈定含水面积是资源量计算的关键。全县行政区划总面积2445km2，因热储层呈层状分布，覆盖全区，因此含水面积取2445km2。

本次计算结果是3000m深度范围以内对应的地热水资源量，这个深度是目前经济技术水平下能够达到而且效果较好的勘查范围。本区总的热水资源量为3.3×1010m3，若扣除热储中不易开采的热水量30%，肇州地区仍有资源量2.31×1010m3，显示出肇州地区赋存极具开发远景的地热资源。

[1]关帅.大庆市肇州地区地热资源潜力研究[J].大庆：东北石油大学，2012.