試論下遼河平原東部凹陷水源地區(qū)地熱資源勘察前景

徐 林

(遼寧省地勘局第五地質大隊，遼寧大石橋 115100)

水源地區(qū)位于遼寧省大石橋市與盤錦市接壤部位、地處下遼河三角洲腹地。是尋找傳導型地熱田的有利部位，以往地熱勘查工作較少，為了填補該區(qū)無地熱資源空白。在該區(qū)尋找開發(fā)地熱能這一綠色環(huán)保的新型能源意義深遠。本文充分利用該區(qū)已有資料和油田勘探井成果，進行了地熱田潛力分析，論述了熱儲類型及特征，為確定該區(qū)的地熱資源潛力、地熱資源的合理利用提供依據(jù)。

1 地熱田潛力分析

1.1 區(qū)域地質背景

1.1.1 地層

第四系由全新統(tǒng)、更新統(tǒng)組成，累計厚度440.0 m。

更新統(tǒng)(Q3y)曾發(fā)生三次沉積旋回;

上更新統(tǒng)(Q3y3－1)有較明顯的粗—細—粗的沉積旋回;灰綠、灰黑色粉細砂、中細砂夾多層粘性土，厚度20～130 m。

中更新統(tǒng)(Q2Z2－1)沉積韻律上粗下細，黃褐灰黑—灰綠色粘性土夾沙層，厚度10～130 m。

下更新統(tǒng)(Q1X2－1)沉積韻律下粗上細，下段以砂礫石混土為主，厚度較大，分布穩(wěn)定，厚度10～20 m;上段以粘性土為主厚度30～90 m。

上第三系地層由明化鎮(zhèn)組(N1+2n)、館陶祖(N1g)組成，累計厚度759.0 m。

明化鎮(zhèn)組(N1+2n):砂巖、礫巖、雜色泥巖互層，厚度211～720.5 m。

館陶祖(N1g):砂礫巖夾粉砂巖、泥巖等，厚度122.5～337 m。

下第三系由東營組、沙河街組成，該兩組總厚度4 964.5 m。

東營組(E3d)分三段，砂礫巖、砂巖、泥巖互層。

砂河街組(E3S)分四層，泥巖砂巖、砂礫巖互層夾數(shù)層油頁巖，還夾安山巖、玄武巖等。

1.1.2 地質構造

該區(qū)大地構造單元為遼河斷陷的中央凸起與東部凹陷的南端，處于遼中—大洼深大斷裂以東，撫順—營口深大斷裂以西。二界溝深大斷裂和遼中—大洼深大斷裂構成中央凸起的東西邊界。深部地球物理及地殼構造特征表現(xiàn)為深部重力異常梯級帶，地殼厚度(30～32 km)呈西薄東厚變化。

第三系地層中的玄武巖層，表明新生界前期構造、火山活動強烈。

圖1

1.1.3 水文地質條件

該區(qū)地處下遼河入?？谌侵薜貛?，廣泛發(fā)育第四系、第三系地層。第三系地層含水層厚度大、水量豐，厚度240～779 m，主要由半膠結砂巖、礫巖組成，涌水量不低于80 t/h，開采動水位20～90 m。

上第三系明化鎮(zhèn)組(N1+2n):砂巖、礫巖、雜色泥巖互層，含碎屑孔隙層間淡水(現(xiàn)以成咸水)，單井自流量10～100(t/d)。

上第三系館陶祖(N1g):砂礫巖夾粉砂巖、泥巖等含碎屑孔隙層間淡水，單井自流量500(t/d)，單井抽水量1 000～3 000(t/d)。

下第三系漸新統(tǒng)東營組(E3d)底部和沙河街組(E3S)上部，砂礫巖、砂巖、含熱水，自流量200～500(t/d)。

1.1.4 地溫場特征

地溫梯度是反映地熱增溫帶中溫度隨深度變化規(guī)律的參數(shù)。一般以每百米的變化值為標準。

具體計算公式為:

式中:R為地溫梯度(℃/100m);T為實測溫度(℃);T0為恒溫帶溫度(℃);H為測溫點深度(m);H0為恒溫帶深度(m)。

該區(qū)恒溫帶深度為30 m，恒溫帶溫度為10.5℃。

根據(jù)以上公式，對區(qū)內(nèi)油田勘探井測溫資料進行計算，在1 000 m深度上中央凸起區(qū)地溫為36℃ ～40℃，1 500 m深度上為55℃;東部凹陷分別為32℃和50℃左右;2 500 m深度，中央隆起為75℃ ～80℃，東部凹陷為70℃ ～75℃。

本區(qū)地溫梯度平均為4℃/100m。

1.1.5 水文地球化學特征

在本區(qū)共取6個水化學分析樣品，均為館陶組熱儲流體。本段地熱流體水化學類型比較單一，主要為 HCO3－Na型水，礦化度變化不大為1 292.87～1 466.69 mg/L。熱水的硬度較低，總硬度為20.05～101.48 mg/L。區(qū)內(nèi)熱水主要離子成分，陰離子以HCO3－為主，含量為 482.31 ～438.38 mg/L;CO32－含量為 12.31 ～ 13.17 mg/L，SO42－含量為 182.31 ～211.33 mg/L、Cl－ 含量為 182.31 ～286.41 mg/L、NO3－含量為2.31 ～2.46 mg/L、F－含量為0.001 ～0.003 mg/L;陽離子以 Na+為主，含量為 253.77 ～285.46 mg/L;K+、Ca2+、Mg2+含量很低，K+離子 1.45～3.35;Ca2+離子含量為 6.01～29.38 mg/L;Mg2+含量為 1.22 ～9.86 mg/L。

根據(jù)蘇林(Sulin)的油田水分類，對水樣的成因系數(shù)進行計算，結果表明:

完全符合蘇林(Sulin)的油田水分類中重碳酸鈉型大陸水的要求，因此本區(qū)熱水成因型為大陸水。

2 熱儲類型及特征

本區(qū)上第三系、下第三系地層中均有熱儲分布，上第三系地層主要為館陶組層狀砂巖、砂礫巖夾泥巖。熱儲埋深890～1 199 m。主要為孔隙型熱儲;下第三系分為東營組、沙河街組沙一段，埋藏深度1 300～3 000 m，為孔隙裂隙型熱儲。

2.1.1 館陶組碎屑巖類孔隙熱儲

館陶組熱儲在區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布，主要巖性為淺灰色厚層狀砂礫巖夾粉砂巖、紫紅色泥巖。砂層厚度為100～309 m，本區(qū)可達到300 m以上，向東逐漸減小到100 m以下;砂巖孔隙度為 20.5% ～ －22.2%，平均滲透率在 34.9×10－3～167.39×10－3m/h之間。單井涌水量 55 t/h。

館陶組儲層溫度普遍較低，1 000 m深度的地溫為38℃～42℃，本區(qū)地溫較高，而東部儲層平均溫度小于38℃。

2.1.2 東營組碎屑巖類孔隙裂隙熱儲

東營組熱儲在區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布，主要巖性為灰白色砂礫巖、含礫砂巖、砂巖夾灰綠色、灰色泥巖。砂層厚度為100～340 m，本區(qū)可達到300 m以上，向東逐漸減小到120 m以下;砂巖孔隙度為19.5% ～ －23.6%，平均滲透率在35.9×10－3～177.4×10－3m/h之間。單井涌水量 55 t/h。

東營組儲層溫度中等，發(fā)育有厚層玄武巖體，1 500 m深度的地溫為50℃ ～62℃，埋深2 000 m處的熱儲溫度60℃ ～80℃，本區(qū)地溫較高，而東部儲層平均溫度小于50℃。

2.1.3 沙河街組沙一段碎屑巖類孔隙裂隙熱儲

區(qū)內(nèi)沙河街組沙一段孔隙裂隙熱儲層主要分布在本區(qū)及遼河的北岸，熱儲層以含礫粗—細砂巖為主，由多層熱儲構成，頂、底板埋深也是受斷塊斷落深度控制。沙一段儲層頂部埋深1 750～2 200 m，在遼河北岸的西部深度在2 000 m以下，砂層的厚度40～130 m，在東北部可達90 m以上，西部和南部厚度略小。

沙河街組沙一段熱儲砂巖礦物以石英、長石為主，膠結類型以孔隙、接觸式為主，約占90%。砂巖孔隙度為19.04%～22.1%，平均滲透率在 101.9 ×10－3～411.6 ×10－3m/h之間。單井涌水量45 t/h。

本段熱儲層埋深，大部分熱儲層埋深1 000～2 000 m之間，深度適中，溫度高于58℃，最高可達88℃，是區(qū)內(nèi)地熱開發(fā)的首選層位。尤其是本區(qū)具有較大的開發(fā)潛力。

3 結語

綜上所述，水源地區(qū)是一處熱貯資源豐富、地熱地質條件較好的地熱場區(qū)。熱貯賦存于近地表的下第三系內(nèi)，尚有隱伏厚層玄武巖體分布，地溫梯度值較高，從儲層厚度和溫度的組合條件看，地熱地質條件最為優(yōu)越，是遼寧地區(qū)最具勘查前景的地熱勘查遠景區(qū)。

［1］遼寧省區(qū)域地質志［M］.遼寧省地質礦產(chǎn)局地質專報.1.14.

［2］遼寧省地熱資源調(diào)查評價報告［R］.遼寧省國土資源廳.遼寧省地質礦產(chǎn)勘查局.2011，8.

［3］渤海灣盆地遼河坳陷東部凹陷榮88斷塊89鉆井地質資料［R］.遼河油田公司.2010.10.