松辽盆地北部热储有利区分布特征

2016-09-22吕建才

西部探矿工程 2016年3期

关键词：松辽盆地姚家三角洲

胡　霞，吕建才

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

松辽盆地北部热储有利区分布特征

胡霞*，吕建才

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆163712）

松辽盆地是一个大型中低温地热场盆地，蕴藏丰富的地热资源，平均地温梯度为3.8℃/100m。盆地内发育上下2套热储体系，下部热储体系由泉头组三段、四段地层构成热储层，埋藏较深，地层温度较高，热储较发育，以青一段泥岩和泉二段泥岩为上下隔水层。上部热储体系由青山口组的青二三段和姚家组地层构成热储层，埋藏较浅，以嫩江组一段、二段泥岩和青一段泥岩为上下隔水层。结合盆地构造特征、沉积和地温场特征，对地层埋深、砂岩展布及厚度、储层物性特征和探井测温等资料综合分析研究，确定下部热储体系有利开发利用区位于大庆—泰康—林甸—青冈、大安—镇赉两个区域；上部热储体系开发利用有利区位于大庆—林甸、肇东—青冈—望奎、双城—哈尔滨3个区域。

松辽盆地北部；地热资源；沉积相；地温梯度；热储有利区

松辽盆地位于我国东北地区，长750km，宽330～370km，形状近似菱形，面积约26×104Km2，地跨黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古等三省一区，北部是指位于黑龙江省部分［1］。松辽盆地是大型陆相盆地，蕴藏着丰富的油气资源，同时也是一个大型中低温地热场盆地，存在十分可观的地热资源，平均地温梯度为3.8℃/100m。松辽盆地的地温梯度高于全球平均值，属于地热高异常区域［2］。

1　地温场特征

松辽盆地地壳厚度较薄，莫霍面埋深在29～33km之间，莫霍面埋藏深度及分布直接控制了盆地现今地温场的分布。松辽盆地北部上地幔高导层埋深在60～118km之间，大庆地区刚好处在地幔高导层隆起区，上地幔高导层埋深在60～70km之间（金旭，1994；云金表，2003）［3］。地震波速结构与电测深证实松辽盆地9～17km和20km之下存在2个低速层，即低电阻率、低密度的高导层，这些高导层可能是构造薄弱带。顶部低速高导层可能是中上地壳间的构造拆离带，也可能为地壳内的岩浆房。因此，莫霍面隆起、上地幔上隆及壳内高导层的存在是松辽盆地地温梯度及大地热流值高的深部原因［4］。

盆地基底广泛分布的华力西及燕山期花岗岩，含放射性元素高，在衰变过程中释放大量的热量，对现今地温场有一定的贡献；同时，基底深大断裂发育，可以成为深部热源的良好通道，对浅部地温场有重要控制作用。根据大地热流测试结果（吴乾蕃，1985），松辽盆地大地热流值介于40～90mW/m2之间，平均热流值为70mW/m2。松辽盆地地温梯度总体上是盆地中央地温梯度高，向外依次降低，大致呈一环状分布。从图1可以看出，盆地主体部分的地温梯度介于（3.0℃～5.0℃）/100m，平均地温梯度为3.8℃/100m［5-6］。

根据油田探井测温资料统计1000m、2000m、3000m深处的平均地温分别为40℃～50℃，70℃～80℃和90℃～110℃，而且随着深度的增加温度逐渐升高。通过地温场特征分析表明，松辽盆地北部为地温的高值区，地热资源丰富，开发前景广阔［7］。

2　地热开发利用有利区

松辽盆地是大型中、新生代沉积盆地，其盖层在一系列侏罗系断陷的基础上发育了厚度达4000～5000m的白垩系、第三系及第四系陆相碎屑岩沉积，其中埋深1000～2500m的上白垩系中下部的泉头组、青山口组、姚家组地层，埋藏深度一般为1000～2000m，地层温度高，砂体发育，孔渗条件好，其间的泉二段、青一段、姚一段厚层泥岩形成良好的隔水层，构成了松辽盆地北部上下两套主要热储体系［8］。

下部热储体系由泉头组三段、四段地层构成热储层，埋藏较深（泉四段顶面埋深1479.0～2389.0m），地层温度较高（54℃～92℃），热储较发育，以青一段泥岩和泉二段泥岩为上下隔水层。

上部热储体系由青山口组的青二三段和姚家组地层构成热储层，埋藏较浅（姚家组顶面埋深为835.4～1947.0m），地层厚度为237.0～448.0m，地层温度较高（42℃～82℃），以嫩江组一段、二段泥岩和青一段泥岩为上下隔水层。

图1　松辽盆地北部地温梯度等值线图

2.1泉三、四段热储有利区

2.1.1泉头组沉积相分布特征

泉头组处于坳陷沉积的早期阶段，此时气候干旱，盆地快速沉降、快速充填，形成了独特的浅水湖泊—三角洲沉积体系。泉三、泉四段是在泉二段沉积末期盆地整体抬升的基础上发展起来的。在盆地北部，讷河—依安水系自讷河附近进入盆地，在盆地边缘形成冲积扇体流向正南，影响着大庆长垣及齐家、三肇地区；拜泉—青岗水系从拜泉—海伦一带流入盆地并形成冲积扇体，继而河流向南偏西方向，经明水地区至安达北部地区开始分流，并继续向南进入三肇地区，主要控制了三肇凹陷北部的沉积作用；齐齐哈尔水系包括来自齐齐哈尔和泰来地区的河流，规模和前两个相比明显偏小，以一系列暂时性—永久性小河流为特征，流程短、规模小，流向南东，河流—三角洲沉积或消失于龙虎泡东部——杏西湖相泥岩中，或汇入相邻英台、白城水系。受这些庞大水系的控制，泉三、四段以河流作用强盛为特征，沉积于阿尔必期，此时地形平坦，物源供应充沛，洪水期坳陷中心部位形成统一的浅水湖盆，来自各方向的河流在盆地中心部位交汇并向东流出盆地，局部地区残存小型湖泊，成为河间湖。总体上，相带呈环带形展布，由盆地边缘向中心依次为冲积扇、冲积平原、分流平原及三角洲前缘和滨浅湖相，中心相带为浅水三角洲和滨浅湖相［9］。

2.1.2泉三、四段热储有利区分布特征

为了分析热储有利区的分布规律，应用探井资料对泉三、四段地层内砂体厚度进行了预测，从图2中可以看出，砂体主要发育在北安—依安—拜泉一带，这与沉积相中陈述的讷河—依安水系有关，这是该时期主要的沉积物源方向，河流砂体发育。根据砂体预测图该层段可划分依安、北安、大庆、林甸、肇东、青冈、望奎、哈尔滨、双城等9个砂岩发育区。下面是根据地层埋深、砂岩厚度，探井测温资料对上述9个砂岩发育区评价情况（表1），大庆、林甸、肇东3个地区地层温度较高60℃～70℃，砂岩厚度50～120m，埋深1100～2000m之间，属于经济型地热资源开发利用范围之内（表1）。

表1　松辽盆地北部泉三、四段热储有利区预测表

2.2青二、三段热储有利区

2.2.1青山口组沉积相分布特征

青一段是在深湖—半深湖相背景下发生的2次基准面下降事件使三角洲向湖泊推进的沉积结果反映。早期的湖侵使湖泊面积突然扩大，然后发生的2次基准面下降事件使三角洲不规则向湖泊延伸，湖区缩小，地层沉积厚度最大的地区主要位于中央坳陷区。盆地北部的嫩江—讷河水系规模最大，自盆地边缘汇入湖泊，在林甸-黑鱼泡地区形成三角洲，三角洲前缘最远可延至泰康—喇嘛甸油田以北地区，其次的保康水系等均有一定发育，但流程短、相带窄。沉积相带呈不规则的半环带状展布，自盆地边缘向中心依次出现河流相（辫状河、曲流河）二三角洲相—湖相［10］。

青二段总体上为一退积型沉积序列，相带呈环带状展布，相类型发育齐全，自边缘向盆地中心依次为冲积扇相—河流相—三角洲相—滨浅湖相—半深、深湖相，冲积扇相发育于讷河—德都以北地区，为巨厚的砾岩沉积。在滨北地区，来自嫩江、讷河和北安—克东方向的水系形成辽阔的辫状河平原，沉积了一套分布广、连通性好的厚层砂岩。青三段湖岸线与青二段基本相当，河流规模减小，三角洲前缘相分布于龙虎泡南部—杏树岗北部—安达—青岗以北地区。

青山口组沉积末期，松辽盆地北部边缘构造隆起抬升，使青山口组地层遭受剥蚀。

2.2.2青二、三段热储有利区分布特征

从图3中可以看出，青二、三段地层内砂岩主要发育在滨北地区的和盆地西南的镇赉—安广2个区域。在大庆—泰康—林甸—依安—拜泉区域主要是受嫩江、讷河和北安—克东方向的水系影响，沉积了一套分布广、连通性好的厚层砂岩（100～150m），蕴藏热资源丰富（温度55℃～60℃）。深度在1000～1800m之间，是一个非常有潜力的开发利用区域。镇赉—安广区域同样具有砂岩厚度大、分布广、地层温度高、埋藏较浅的特点，也是一个好的热储有利区（表2）。

图2　松辽盆地北部泉三、四段砂岩分布图

图3　松辽盆地北部青二、三段砂岩分布图

表2　松辽盆地北部青二、三段热储有利区预测表

2.3姚家组热储有利区

2.3.1姚家组沉积相分布特征

姚一段沉积于盆地基准面快速下降至缓慢上升时期，沉积范围局限，仅相当于中央坳陷区的范围，河流作用强盛，长距离向湖泊推进。沉积层序总体上为一进积—退积的旋回，湖岸线大致位于4站—榆树林中部—卫星—太平屯—齐家南—哈拉海—大安—乾安—黑帝庙—杨大城子—德惠这一环形带内；环带外，以辫状河、分流河道沉积为主，砂体厚，呈板状，连通性好。盆地北部发育宽展的三角洲前缘带，宽达60～70km，砂体以水下河道沉积为主，三角洲为鸟足状、干枝状，三角洲前缘达大庆—肇源—四站一线。从物源上看，北部水系最为强盛，其次为齐齐哈尔水系。

姚二、姚三段总体上由2个层序构成退积型沉积组合，相带呈半环带状展布，一次为河流相、三角洲分流平原、三角洲前缘和湖相，缺少冲积扇相，河流相带以砂质辫状河与低弯度曲流河为主。水系有继承性，最主要的水系是北部水系，发源于讷河、北安地区的水系并列形成统一的三角洲平原，并分别控制齐家与安达地区；海伦、绥棱又有新的次要物源加入，三角洲相带分异明显，以叶状三角洲为主。三角洲前缘相在松辽盆地北部可延至龙虎泡—安达一线。此外，盆地西部三角洲体系也较发育［11］。

2.3.2姚家组热储有利区分布特征

从图4中可以看出，姚家组砂岩主要发育在依安—克山—讷河、大庆—泰康—林甸—青冈、镇赉—安广3个区域，砂体整体上呈北东走向，富集于3个区域内，厚度35～90m，依安—克山—讷河区域地层温度低，地热条件差。大庆—泰康—林甸和镇赉—安广2个区域，砂岩较发育，分布范围大，地层温度高，埋深较浅，是前景广阔的地热开发区（表3）。