松遼盆地北部地溫場特征及地?zé)崮荛_發(fā)利用方向探討

李士平

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712）

松遼盆地位于我國東北地區(qū)，長750km，寬330～370km，面積約26×104km2。盆地的沉積蓋層主要由侏羅系、白堊系、上下第三系和第四系組成，最大厚度達(dá)萬米，白堊系是盆地中最主要的沉積巖系，厚度大、分布廣，蘊藏著豐富的油氣資源，也存在十分可觀的地?zé)豳Y源，開發(fā)利用前景十分廣闊[1]。

1 松遼盆地中低地溫場形成機制分析

據(jù)Girdler（1970）裂谷盆地形成理論和松遼盆地演化模式，松遼盆地的形成主要受地幔物質(zhì)的熱動力引起上地幔物質(zhì)上涌，引起莫霍面隆起、陸殼拉張變薄進(jìn)而形成裂谷盆地[2]。由于地幔上拱，致使地殼拉張變薄，這為地殼深部的熱流或熱液上升提供了良好的渠道，從而增加了地幔對流的熱量，所以地幔熱源對流是盆地?zé)崮艿闹饕獰嵩碵3-4]?？傊?，松遼盆地莫霍面隆起、上地幔上隆及殼內(nèi)高導(dǎo)層的存在是地溫梯度及大地?zé)崃髦蹈叩纳畈吭颍谆◢弾r的廣泛分布為下部熱流為上覆蓋層傳遞創(chuàng)造良好的條件，同時，基底深大斷裂發(fā)育，可以成為深部熱源的良好通道。松遼盆地莫霍面埋深見圖1。

2 松遼盆地北部地溫場分布特征及影響因素

2.1 基底富鈾花崗巖是盆地局部高溫場熱源

松遼盆地北部基底巖性以泥質(zhì)板巖、千枚巖、結(jié)晶灰?guī)r等淺變質(zhì)巖為主，同時還有片巖、片麻巖及花崗巖和閃長巖類，從巖石的導(dǎo)熱性方面來看，這些變質(zhì)巖及侵入巖的熱導(dǎo)率相對較高，可以為下部熱流為上覆蓋層傳遞創(chuàng)造良好的條件。同時，基底深大斷裂發(fā)育，可以成為深部熱源的良好通道，對淺部地溫場有重要控制作用[5-6]。

2.2 松遼盆地北部地溫場分布特征

圖2是利用油田1000多口探井測溫資料統(tǒng)計編繪的盆地北部地溫梯度等值線圖，從圖中可以看出，平均地溫梯度約為3.8℃/100m，地溫梯度高值區(qū)主要集中分布在蘭西—肇東—肇州—肇源以南和哈爾濱—雙城以北地區(qū)，最大值位于哈爾濱與肇源之間，達(dá)到5.4℃/100m，在林甸、泰康以南、齊齊哈爾以西、肇源西北處也發(fā)育局部高值區(qū)。地溫梯度隨深度增加而降低，盆地中部鉆孔測溫資料表明，在1000～2000m 深度內(nèi)梯度為4.8℃/100m，當(dāng)深度增至2500m 以深時，梯度降至3.0℃/100m，這主要是由于隨深度的增加，巖石密度增大，孔隙度減小和熱導(dǎo)率增加的結(jié)果[7]。

圖2 松遼盆地北部地溫梯度等值線圖

圖3 是利用油田多口探井測溫資料統(tǒng)計編繪的地層溫度與埋藏深度關(guān)系圖，從圖中可以看出，埋深1000m、2000m、3000m 深處的平均地溫分別為40℃～50℃，70℃～80℃和90℃～110℃，而且隨深度的增加，溫度逐漸增高。地層溫度與深度的變化具有很好的線性關(guān)系，2700m 以上為低溫區(qū)，2700 ～4400m 為中溫區(qū)，4400m 以下為高溫區(qū)，通過地溫場特征分析表明，松遼盆地北部為地溫的高值區(qū)，地?zé)豳Y源豐富，開發(fā)利用前景廣闊[8]。

圖3 松遼盆地北部地層溫度與深度關(guān)系圖

3 地?zé)醿犹卣?/h2>

據(jù)油氣勘探資料表明，青山組的底部青一段、嫩江組的底部嫩一、二段分別處于最大沉降期時所形成的半深—深湖相沉積，沉積穩(wěn)定，泥巖純而且厚度大、分布面積廣，封蓋性能好，是非常好的區(qū)域性隔水層。另外，據(jù)油田探井揭示，泉頭組二段也發(fā)育一套較好的全區(qū)分布的泥巖，也可作為區(qū)域隔水層。由此，可依據(jù)隔水層將熱儲劃分為上、中、下三套熱儲層體系，其中以中部熱儲為重點。

4 松遼盆地北部地?zé)崮荛_發(fā)利用方向探討

松遼盆地北部純地?zé)崴馁Y源主要集中在大慶市區(qū)、林甸、杜蒙等三個地區(qū)，除了純地?zé)崴Y源，大慶油田在實際生產(chǎn)中伴隨原油的采出水溫度在35℃～42℃之間，且產(chǎn)量巨大，如果能將純熱水資源和油田采出水的熱量加以利用，那么大慶油田地?zé)豳Y源的利用將有更加廣闊的前景。

4.1 純地?zé)崴Y源綜合利用方向

松遼盆地北部純地?zé)崴Y源主要用于采暖供熱、洗浴療養(yǎng)、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、礦泉水生產(chǎn)以及房地產(chǎn)開發(fā)等方面。純地?zé)崴Y源開發(fā)利用有兩種方式：打新地?zé)峋透脑熨Y產(chǎn)報廢井。考慮到大慶油田的實際，從節(jié)約成本、變廢為寶的角度出發(fā)，不提倡打新井，而是側(cè)重通過對資產(chǎn)報廢井改造，積極開展“修舊利廢”工作，是純地?zé)崴Y源開發(fā)利用的有效途徑。1999年始，林4、林深1、李3、薩49 等4 口井已經(jīng)被開發(fā)利用，并取得了較好的經(jīng)濟效益，也展示了改造資產(chǎn)報廢井用于純地?zé)崴Y源開發(fā)利用具有非常廣闊的前景[9]。

4.2 油田采出水資源綜合利用方向

目前大慶油田原油開發(fā)已經(jīng)進(jìn)入高含水后期，原油生產(chǎn)中伴隨原油的采出水量也呈上升趨勢。據(jù)油田開發(fā)資料統(tǒng)計，年采水量超過4.33×108m3，若按提取10℃溫差熱能計，相當(dāng)于54.18×104t標(biāo)準(zhǔn)煤。通過油田采出水的分布情況分析，老區(qū)的薩爾圖、喇嘛甸、杏樹崗油田是油田的主要產(chǎn)油區(qū)，也是采出水的主要產(chǎn)區(qū)，這些油田原油伴隨采出水占全油田總油田采出水的96.4%。因此，這些處于油田設(shè)施、礦區(qū)辦公和居民樓相對密集的地區(qū)，每年將消耗大量的熱能用于油田設(shè)施伴熱和居民采暖，如果能將油田采出水的熱量加以利用，將會節(jié)省數(shù)目可觀的煤或油氣燃料[10]。

近幾年來，大慶油田在利用油田采出水供暖方面也積極地開展了一些工作，特別是采油二廠、三廠、九廠采用熱泵技術(shù)利用油田采出水地?zé)豳Y源解決了部分油田基礎(chǔ)設(shè)施，如注水站、辦公樓等的供暖，取得了較好的效果[11]。

熱泵技術(shù)是一種高效節(jié)能的可再生能源利用技術(shù)。熱泵工作原理圖，如圖4所示，熱泵本身不是能源，而是開發(fā)利用熱能的工具，輸入少量的電能，就能把熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的裝置。熱泵的制熱系數(shù)一般在3.8～4.3之間。

圖4 壓縮式熱泵工作原理圖

采油二廠第五作業(yè)區(qū)熱泵裝置為作業(yè)區(qū)辦公樓、廠房、車庫等單位供熱和制冷，受益面積為8529m2；采油三廠采用水源熱泵技術(shù)，利用油田采出水為三廠機關(guān)樓、食堂、招待所、活動中心等單位供熱和制冷，受益面積17218m2。實踐證明，采用熱泵技術(shù)利用油田采出水可以實現(xiàn)民用、油田基礎(chǔ)設(shè)施供暖及工藝管道伴熱等。采用熱泵技術(shù)將油田采出水的熱能提取，較好地滿足油田生產(chǎn)、生活的供熱需求，具有一定的節(jié)能效果；同時減少了CO2排放，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

4.3 松遼盆地北部地?zé)崮荛_發(fā)利用方向探討

從目前松遼盆地北部地?zé)豳Y源類型來看，若要開發(fā)市區(qū)北郊及林甸等地?zé)豳Y源為油田服務(wù)，需要大范圍新鉆地?zé)峋?，長距離鋪設(shè)熱水輸送管網(wǎng)；同時仍需要鋪設(shè)管道及回注泵站，將熱量提取后剩余水仍輸送并回灌地?zé)醿?，投資巨大。而油田采出水地?zé)豳Y源水量大且水溫穩(wěn)定，采出水處理及輸送系統(tǒng)已經(jīng)相對完善，并有很多成功的先例，熱量提取后的污水可利用已建注水系統(tǒng)直接回注地層。因此，開發(fā)利用油田采出水熱能投資少，見效快，技術(shù)及經(jīng)濟風(fēng)險相對較低。即要講究眼前效益，更要放眼長遠(yuǎn)利益，實現(xiàn)松遼盆地北部地?zé)豳Y源開發(fā)利用的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

（1）松遼盆地莫霍面隆起、上地幔上隆及殼內(nèi)高導(dǎo)層的存在是地溫梯度及大地?zé)崃髦蹈叩纳畈吭颉?/p>

（2）基底花崗巖的廣泛分布為下部熱流為上覆蓋層傳遞創(chuàng)造良好的條件，同時，基底深大斷裂發(fā)育，可以成為深部熱源的良好通道。

（3）以嫩江組一、二段泥巖、青一段泥巖和泉二段泥巖作為隔水層，將熱儲劃分為上、中、下三套熱儲層體系，以中部熱儲為重點。

（4）純地?zé)崴Y源開發(fā)利用以改造資產(chǎn)報廢井為主，以新打地?zé)峋疄檩o；油田采出水資源通過熱泵技術(shù)實現(xiàn)民用、油田基礎(chǔ)設(shè)施供暖及工藝管道伴熱等。