江漢油田礦區(qū)廣華寺組地?zé)豳Y源評價

孫彭光 汪新偉 隋少強(qiáng) 毛 翔 祁久紅 朱咸濤

(1.中國石化集團(tuán)新星石油公司新能源研究院， 鄭州 450000； 2.中國石化江漢油田分公司荊州采油廠， 湖北 荊州 434100)

合理開發(fā)和利用地?zé)豳Y源，有助于緩解區(qū)域能源供應(yīng)壓力，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。對地?zé)豳Y源的合理開發(fā)，首先需要科學(xué)評價地?zé)醿α考捌浞植家?guī)律。江漢油田礦區(qū)所屬的江漢盆地潛江凹陷王(場)廣(華)浩(口)斷裂帶，地?zé)豳Y源豐富[1-3]。本次研究，主要通過分析潛江凹陷廣華寺組熱儲層結(jié)構(gòu)、地?zé)岬刭|(zhì)特征，獲取砂巖厚度、孔隙度、熱儲溫度等評價參數(shù)，然后運(yùn)用熱儲法計算評價廣華寺組的地?zé)豳Y源。

1 區(qū)域構(gòu)造特征

潛江凹陷位于江漢盆地中部，凹陷面積2 550 km2。其北部以潛北控凹斷層為界，分別與荊門、漢水凹陷及樂鄉(xiāng)關(guān)斷壘、永隆河隆起相鄰；其南部以通海口斷層分界，與通?？谕蛊鹣嘟?；東西兩側(cè)分別與岳口低凸起和丫角新溝低凸起相接。新生代以來，潛江凹陷經(jīng)歷了裂陷期、斷陷期、拗陷期等不同的構(gòu)造演化階段[4]，形成了巨厚的碎屑巖沉積。江漢油田礦區(qū)位于江漢盆地潛江凹陷北部的王廣斷裂帶。新近系坳陷期，廣華寺組構(gòu)造相對簡單，整體比較平坦，斷層不發(fā)育。古近紀(jì)末期，潛江凹陷整體進(jìn)入斷拗轉(zhuǎn)化期，凹陷北部控凹邊界斷層基本停止活動，在凹陷內(nèi)部沉積層中發(fā)育了大量淺層斷層，使凹陷內(nèi)部的沉降中心發(fā)生分散，斷陷鼎盛時期凸洼相間的構(gòu)造格局被破壞，地勢相對平坦。

2 礦區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)特征

江漢盆地潛江凹陷在第三系基底上發(fā)育了巨厚的新生界沉積，凹陷內(nèi)砂巖熱儲分布廣泛，新溝嘴組(Ex)、荊沙組(Ej)、潛江組(Eq)、荊河鎮(zhèn)組(Ejh)和廣華寺組(Ng)的砂巖熱儲，都賦存豐富的熱鹵水資源。鹽湖盆地深層地下熱水礦化度高，受斷層切割的斷塊限制，熱水徑流范圍小、產(chǎn)水量小，地?zé)衢_發(fā)利用存在諸多不利因素。本次研究，主要對埋藏淺、水量大、礦化度低的新近系廣華寺組的地?zé)豳Y源進(jìn)行精細(xì)評價。

2.1 廣華寺組的熱儲特征

根據(jù)精細(xì)構(gòu)造解釋，新近系廣華寺組在三維地震工區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造形態(tài)上呈現(xiàn)東西兩個局部高點(diǎn)，油田礦區(qū)位于兩個局部高點(diǎn)中間的構(gòu)造低洼帶，容易獲得東西兩側(cè)地下熱水的徑流補(bǔ)給。

新近系廣華寺組是盆地坳陷期發(fā)育的一套河流相-洪泛平原相碎屑巖沉積地層，巖性是以灰黃色為主體的成巖度較差的雜色黏土巖、砂巖和砂礫巖互層。儲層上部和下部巖石顆粒較細(xì)，中部顆粒較粗，發(fā)育平行層理、槽狀交錯層理等；河道主體砂體、河道邊緣砂體是地下熱水主要儲集層。廣華寺組沉積厚度500～900 m，埋深100～1 000 m。依據(jù)巖心、錄井、測井、地震資料，根據(jù)基準(zhǔn)面沉積旋回，將廣華寺組劃分為廣三段、廣二段和廣一段。廣二段埋深在450～900 m，主要發(fā)育4套河道砂體，砂體有效厚度在150～200 m(見圖1)；多為高孔高滲儲層，孔隙度為24.9%～43.8%，滲透率為(295～21 050)×10-3μm2。廣二段砂體埋藏淺、孔滲性好、有效蓋層厚，是理想的熱儲層。廣三段以曲流河沉積為主，泛濫平原相泥巖發(fā)育，砂體分布連續(xù)性差，不能成為有效熱儲層。

在礦區(qū)范圍內(nèi)，開展廣華寺組精細(xì)地層對比。廣二段砂巖發(fā)育層厚度在150 m以上，廣三段砂巖層厚在30 m左右。根據(jù)研究區(qū)的鉆探、物探資料及礦區(qū)內(nèi)的42口地?zé)峋陀途疁y井?dāng)?shù)據(jù)，對比分析廣華寺組砂巖，建立了研究區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型和廣華寺組的巖性剖面。

根據(jù)礦區(qū)常規(guī)地震屬性分析，利用地震譜分解及吸收系數(shù)計算技術(shù)，開展疊后砂泥巖薄儲層流體識別研究。瞬時譜時頻分析表明，運(yùn)用匹配追蹤算法分辨率精度更高，在水井井點(diǎn)處含水砂巖儲層位于波谷中，高頻衰減-低頻增加現(xiàn)象突出。在聯(lián)絡(luò)測線原始地震和衰減梯(高頻和低頻)疊加圖中可以看出，廣二段底部含水砂巖儲層物性好、富水性強(qiáng)，熱儲層具有埋藏淺、分布面積較廣、熱儲厚度穩(wěn)定的特點(diǎn)(見圖2)。

圖2 聯(lián)絡(luò)測線858原始地震和衰減梯(高頻)疊后流體識別圖

運(yùn)用地震沉積演化方法，可以得出廣華寺組的物源來自西北方向的荊門凹陷和漢水凹陷，向東南發(fā)育辮狀河道砂巖沉積。廣華寺組砂體受構(gòu)造和沉積控制明顯，從殘留地層厚度來看，東部的王場高陡構(gòu)造控制了砂體沉積。

通過頻譜分解與吸收衰減屬性分析，優(yōu)選出5種儲層敏感參數(shù)(高頻衰減梯度、低頻衰減梯度、瞬時峰值振幅、振幅差值、振幅衰減截距)，能較好地刻畫儲層平面展布特征，各種屬性指示的多個潛力目標(biāo)均較一致，獲得的含水情況與工區(qū)東部實(shí)鉆地?zé)峋闆r吻合。廣華寺組砂體受古地貌及凸起區(qū)與凹陷區(qū)差異的影響，洼陷區(qū)砂巖沉積較厚，表現(xiàn)為振幅較強(qiáng)；邊緣凸起區(qū)較薄，表現(xiàn)為振幅較弱。

2.2 地溫場特征

利用江漢盆地油氣勘探過程中取得的地層測試、試油測溫等數(shù)據(jù)，計算各測溫井點(diǎn)地溫梯度。江漢盆地區(qū)域熱流值在41.9～66.4 MWm2，平均值為53.2 MWm2，略低于我國大陸地區(qū)的平均地?zé)崃?61 MWm2)[5]。潛江凹陷的地溫梯度在2.8～3.9 ℃hm，平均為3.36 ℃hm，其地溫場具有垂向分帶、平面分區(qū)的特征。礦區(qū)內(nèi)的新溝嘴組和潛江組是由1 000 m以上厚度的鹽巖、膏巖、軟泥巖等含鹽巖石組成的地層。巖石導(dǎo)熱率較高，使得地層地溫梯度會發(fā)生較大的變化。礦區(qū)內(nèi)的鹽構(gòu)造是導(dǎo)致區(qū)域高地溫異常的重要因素。新生代粗屑砂層和泥巖交互疊置的沉積構(gòu)造，為地下熱水的儲集和積熱保溫提供了良好的地質(zhì)環(huán)境。江漢盆地的恒溫帶深度為26 m，溫度是21 ℃。由此估算，廣華寺組主力層廣二段的溫度為35 ℃左右。

2.3 地下水特征

根據(jù)測試數(shù)據(jù)，新近系廣三段地?zé)崴畬儆贑l-Ca型地下熱水，其礦化度為2.1～2.4 gL，pH為6.8～7.4；廣二段地?zé)崴畬儆赟O4-Na型，其礦化度為0.7～1.0 gL，pH為8.0～8.2，屬中性偏弱堿性水。廣二段的地層流體礦化度明顯低于廣三段，說明廣二段儲層可能存在江漢平原西北部山區(qū)的地下水徑流補(bǔ)給和大氣水滲入；廣三段可能受斷裂系統(tǒng)影響，溝通了下部潛江組地層，以盆地沉積埋藏水為主，存在少量地上徑流或大氣水滲入。江漢盆地北部有大洪山，古長江與漢江水系貫穿整個江漢盆地，地表有長湖和洪湖。綜合分析認(rèn)為，廣華寺組地下水補(bǔ)給來自3個方面：北部大洪山區(qū)的大氣降水、古長江與漢江水系通道和地表湖泊徑流。

2.4 蓋層特征

研究區(qū)的蓋層主要為第四系松散沉積物。新近系熱儲層之上的第四系地層，巖性多為黏性土和砂性土，結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，密度小，導(dǎo)熱性能差，是理想的蓋層。

3 地?zé)豳Y源量計算

3.1 地?zé)醿α?/h3>

熱儲體積法計算公式：

(1)

式中：QR—— 地?zé)豳Y源總量，J；

A—— 計算區(qū)熱儲面積，m2；

H—— 熱儲厚度，m；

Tr—— 熱儲溫度，℃；

Tj—— 基準(zhǔn)溫度，℃；

礦區(qū)熱儲面積(A)取值49.87 km2，廣華寺組的熱儲厚度(H)取值117 m。根據(jù)多年的地溫監(jiān)測資料確定，江漢礦區(qū)恒溫帶深度為25 m，基準(zhǔn)溫度(Tj)取值14.9 ℃，廣華寺組熱儲水溫(Tr)為33 ℃左右。

(2)

式中：ρc—— 熱儲層巖石的密度，kgm3；

ρw—— 熱儲層水的密度，kgm3；

Cc—— 熱儲層巖石的比熱容，J(kg·℃)；

Cw—— 熱儲層水的比熱容，J(kg·℃)；

φ—— 熱儲層平均孔隙度，%。

新近系砂巖的密度(ρc)取值為2 600 kgm3，地?zé)崴拿芏?ρw)取值為972.7 kgm3；砂巖的比熱容(Cc)取值為878 J(kg·℃)；地?zé)崴谋葻崛?Cw)取值為4 185.4 J(kg·℃)，廣華寺組砂巖平均孔隙度(φ)取值為36.5%。

計算結(jié)果，潛江凹陷廣華寺組地?zé)醿α繛?5.77×106GJ，約合2.68×108t標(biāo)準(zhǔn)煤，地?zé)豳Y源開發(fā)潛力巨大。

3.2 可開采量

地?zé)豳Y源可開采量的計算公式：

Q可采=RE·QR

(3)

式中：Q可采—— 可回收地?zé)豳Y源量(從井口得到的熱量)，J；

RE—— 熱能回收率，%。

計算結(jié)果，潛江凹陷廣華寺組的地?zé)豳Y源可開采量為18.94×106GJ，約合0.67×108t標(biāo)準(zhǔn)煤。

4 結(jié) 語

潛江凹陷廣華寺組熱儲層，以辮狀河沉積砂體為主。受古地貌影響，廣華寺組砂巖沉積具有洼陷區(qū)較厚、邊緣凸起區(qū)較薄的特點(diǎn)。王場高陡背斜構(gòu)造附近的熱儲地溫梯度較高，低洼區(qū)地溫梯度較低。利用三維地質(zhì)模型刻畫廣華寺組辮狀河砂體儲層，運(yùn)用熱儲法計算地?zé)醿α?，得到礦區(qū)廣華寺組地?zé)豳Y源量為75.77×106GJ，相當(dāng)于2.68×108t標(biāo)準(zhǔn)煤；可采地?zé)豳Y源量為18.94×106GJ，相當(dāng)于0.67×108t標(biāo)準(zhǔn)煤。