地溫研究和地質(zhì)意義

1、地溫研究和地質(zhì)意義 地溫場(chǎng)在油氣生成和盆地演化過(guò)程中起著重要的作用,研究盆地的地溫場(chǎng)不僅對(duì)油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義，還為盆地的成因動(dòng)力學(xué)和構(gòu)造熱演化等基礎(chǔ)問(wèn)題的探討提供科學(xué)依據(jù)和約束1-2。現(xiàn)今地溫場(chǎng)的研究包括地溫隨深度的變化規(guī)律、地溫梯度及大地?zé)崃鞯目臻g分布特征等內(nèi)容。查干凹陷自1995年的第一口井查參1井揭示存在良好的油氣資源潛力以來(lái)，至今已鉆探30余口探井，其中有多口井獲得油氣流。已發(fā)現(xiàn)三級(jí)石油儲(chǔ)量超過(guò)0.4108t，發(fā)現(xiàn)一個(gè)新油田吉祥油田，證實(shí)查干凹陷具有較好的勘探開(kāi)發(fā)前景。由于鉆井?dāng)?shù)量少及測(cè)溫資料的限制，以前文獻(xiàn)中僅對(duì)該區(qū)查參1、巴1和毛1井的現(xiàn)今地溫梯度進(jìn)行了計(jì)算，其地溫梯度分別

2、為3.2，2.5，1.9C/100m3。但是巴1井和毛1井的測(cè)溫資料可能是剛完鉆時(shí)測(cè)試的，此溫度與地層實(shí)際溫度存在一定差異，導(dǎo)致計(jì)算的地溫梯度較低，這與查干凹陷所處的區(qū)域構(gòu)造背景不相符，因此不能真實(shí)反映該井的地溫狀態(tài)。近年來(lái)隨著查干凹陷油氣勘探的進(jìn)展，積累了一些新的地溫資料，文中依據(jù)9口井的地溫?cái)?shù)據(jù)對(duì)查干凹陷現(xiàn)今地溫場(chǎng)分布特征進(jìn)行研究，探討查干凹陷地溫場(chǎng)的分布及其與油氣資源的關(guān)系，從而為銀-額盆地其他凹陷的勘探提供指導(dǎo)。1地質(zhì)概況查干凹陷地處內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾盟烏拉特后旗，區(qū)域構(gòu)造上位于銀-額盆地東部查干德勒蘇坳陷的中部，凹陷西鄰西尼凸起，東以楚干凸起與白云凹陷相隔，西南為木巴圖隆起，東南緊

3、靠狼山。大地構(gòu)造位置位于塔里木、哈薩克斯坦、西伯利亞和華北4大板塊的結(jié)合部位4，構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜。凹陷呈不規(guī)則的“菱形”展布，是一個(gè)西南和西北斷、東北和東南超結(jié)構(gòu)的中、新生代斷陷，北東長(zhǎng)60km，北西寬40km，勘探面積約2000km2，是銀-額盆地中最具勘探潛力的凹陷。根據(jù)基底起伏、斷裂系統(tǒng)及構(gòu)造演化等特征的研究成果，認(rèn)為查干凹陷具“兩凹一凸”的構(gòu)造格局，即西部次凹、東部次凹和毛敦次凸，可劃分為9個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元。前人已對(duì)中國(guó)西北中生代斷陷盆地的現(xiàn)今地溫場(chǎng)做了大量工作5-11，總體表現(xiàn)為中溫型地溫場(chǎng)特征。但銀-額盆地的地溫場(chǎng)研究相對(duì)薄弱，勘探程度相對(duì)較高的查干凹陷，近10a也沒(méi)有開(kāi)展這方面的研究。

4、隨著勘探深度加大，該區(qū)現(xiàn)今地溫場(chǎng)的研究勢(shì)在必行。2地溫?cái)?shù)據(jù)分類(lèi)及地溫梯度計(jì)算方法目前收集到的溫度數(shù)據(jù)主要有2種：靜溫和流溫。前者通常是在完井后，關(guān)井?dāng)?shù)天或長(zhǎng)期關(guān)井后試油時(shí)將儀器下放至接近油層射井段，進(jìn)行溫度測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)。由于關(guān)井時(shí)間長(zhǎng)，井溫可以認(rèn)為已與地層溫度達(dá)到平衡，是研究地溫場(chǎng)特征的主要依據(jù)之一。后者主要包括測(cè)井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，也是地溫場(chǎng)研究的主要數(shù)據(jù)之一。但由于測(cè)井測(cè)溫一般都在剛完鉆時(shí)就進(jìn)行測(cè)溫，其測(cè)試的溫度數(shù)據(jù)與實(shí)際地層溫度存在一定差異。這是由于在鉆探過(guò)程中鉆頭的摩擦生熱和鉆井液的循環(huán)，破壞了鉆孔及其附近的地溫狀況。鉆頭摩擦生熱僅限于鉆頭所接觸部位，在時(shí)間上是短暫的，去熱效應(yīng)一般為被鉆井液

5、循環(huán)所抵消。鉆井液循環(huán)在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中連續(xù)發(fā)生，直至鉆探完成和井液循環(huán)停止后才終止，隨后鉆探產(chǎn)生的熱效應(yīng)開(kāi)始逐漸消失，井溫開(kāi)始恢復(fù)。鉆井結(jié)束后井溫變化可分為3段，上段瞬時(shí)井溫比原始地溫高，下段比原始地溫低。在某些情況下，如果鉆頭摩擦發(fā)熱量很大，不能為井液循環(huán)抵消，則井底井液溫度可能會(huì)比原始地溫高。在上下兩段之間有一過(guò)渡帶，此處井液溫度和圍巖地溫相平衡，稱(chēng)為中性點(diǎn)或中性段（O點(diǎn)）（見(jiàn)圖2）。圖中：1-A線為停鉆后不久的測(cè)溫曲線；2-B線為停鉆一段時(shí)間的測(cè)溫曲線，隨停鉆時(shí)間的增加，測(cè)溫曲線向箭頭所指方向變化，箭頭指向是地溫恢復(fù)的方向；3-C線為原始地溫曲線。溫梯度；對(duì)于流溫?cái)?shù)據(jù)（測(cè)井測(cè)溫），則要尋

6、找中性O(shè)點(diǎn)的溫度及深度，再利用公式（1）計(jì)算得到地溫梯度。G=（TT0）/Z（1）式中：G為地溫梯度，C/100m；T為地層溫度，C；T0為地表溫度，C，取查干凹陷年平均溫度，約9C；Z為地層深度，m。3地溫場(chǎng)特征3.1單井地溫梯度本次共收集到9口井的溫度數(shù)據(jù)，其中巴1、查參1和意2井為測(cè)井測(cè)溫（見(jiàn)圖3）。毛1井位于烏力吉斷鼻構(gòu)造帶，于1997年5月3日開(kāi)鉆，同年6月29日完鉆，7月13日完井，先后共進(jìn)行了7次井溫測(cè)試，由于井溫受鉆井時(shí)的鉆頭摩擦升熱及鉆井液的溫度影響，一般在完井后較長(zhǎng)一段時(shí)間測(cè)試的溫度才能代表真實(shí)的地層溫度。從恢復(fù)的地溫梯度看，1997年進(jìn)行了4次測(cè)溫，地溫梯度為3.05C/

7、100m；而1998年測(cè)試的3次井溫，恢復(fù)的地溫梯度為3.64C/100m，明顯比1997年測(cè)試的地溫梯度高。由于該井關(guān)井時(shí)間近1a，地層的溫度基本恢復(fù)到鉆前狀態(tài)，因此1998年測(cè)試的數(shù)據(jù)基本能反映該井真實(shí)的地溫梯度（見(jiàn)圖3a）。從毛1井不同時(shí)間的測(cè)試溫度數(shù)據(jù)變化情況可以看出，鉆井液對(duì)地層溫度的影響是十分明顯的，因此，對(duì)于剛完鉆就進(jìn)行測(cè)井測(cè)溫的巴1井和意2井，不能簡(jiǎn)單利用溫度數(shù)據(jù)回歸獲取地溫梯度，而應(yīng)通過(guò)識(shí)別中性點(diǎn)來(lái)計(jì)算地溫梯度。巴1井和意2井的測(cè)溫曲線分別在1000m和450m左右出現(xiàn)拐點(diǎn)，推測(cè)為中性點(diǎn)（見(jiàn)圖3b，3c），利用中性點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度和深度，計(jì)算得到巴1井、意2井的地溫梯度分別為3.

8、80C/100m和3.20C/100m。查參1井進(jìn)行了2次測(cè)溫，同一深度測(cè)試的溫度相差超過(guò)30C，可能是測(cè)井儀器故障所致，而第2次測(cè)溫基本能代表地層實(shí)際溫度，計(jì)算得到該井的地溫梯度為3.24C/100m（見(jiàn)圖3d）。其他井大多為靜溫?cái)?shù)據(jù)，可以利用公式（1）進(jìn)行計(jì)算，得到的地溫梯度近似代表該井的實(shí)際地溫梯度，其現(xiàn)今地溫梯度在3.053.80/100m，平均地溫梯度為3.36/100m（見(jiàn)表1）。3.2估算大地?zé)崃饔捎谂璧貎?nèi)沉積層的壓實(shí)作用不同，不同層位的熱導(dǎo)率不同，其地溫梯度也不同，通常表現(xiàn)為隨深度增大而減小，因此，地溫梯度不是表征盆地?zé)釥顟B(tài)的理想?yún)?shù)。地表熱流為地溫梯度與熱導(dǎo)率的乘積，相對(duì)而言

9、是一個(gè)更能表達(dá)盆地?zé)釥顟B(tài)的綜合參數(shù)，是標(biāo)志區(qū)域基本地?zé)崽卣鞯臒崃繀?shù)。參考海拉爾盆地烏爾遜凹陷的巖石熱導(dǎo)率9，估算了查干凹陷的大地?zé)崃鳎ㄒ?jiàn)表1），查干凹陷大地?zé)崃髟?9.1161.18mW/m2，平均為54.04mW/m2。3.3地溫梯度分布依據(jù)以上9口井的地溫梯度，結(jié)合鉆井、錄井、巖性、構(gòu)造分區(qū)及地震解釋結(jié)果等，編制了查干凹陷現(xiàn)今地溫梯度平面分布圖（見(jiàn)圖4）。圖中反映出毛敦次凸地溫梯度最高，其次是東部次凹，西部次凹最低。西部次凹內(nèi)部，烏力吉斷鼻構(gòu)造帶和中央構(gòu)造帶等構(gòu)造高部位地溫梯度較高，洼陷帶較低。這反映其地溫梯度的分布主要受凸凹相間的構(gòu)造格局控制，與基底埋深相關(guān)，并受凹陷區(qū)巨厚沉積蓋層和凹

10、陷四周凸起之間產(chǎn)生的“熱折射”效應(yīng)影響，結(jié)果在凸起區(qū)形成地溫梯度高值區(qū)，而凹陷區(qū)形成地溫梯度低值區(qū)，整體上反映出區(qū)域構(gòu)造的輪廓。4討論4.1查干凹陷現(xiàn)今地溫場(chǎng)性質(zhì)查干凹陷現(xiàn)今地溫梯度在3.053.80/100m，平均3.36/100m，比全球平均地溫梯度3.00/100m高，也比中國(guó)西北部其他盆地高，如酒泉盆地群現(xiàn)今地溫梯度在2.513.00C/100m，酒西盆地地溫梯度平均為2.86C/100m，吐哈盆地地溫梯度23/100m5。但比東北部盆地低，如松遼盆地的現(xiàn)今地溫梯度平均為3.70C/100m。查干凹陷的地溫梯度表現(xiàn)為中溫型地溫場(chǎng)性質(zhì)，其地溫梯度隨深度的變化而變化，與巖石熱導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)關(guān)

11、系，不能準(zhǔn)確反映凹陷的熱狀態(tài)，而大地?zé)崃髂軌蚩陀^地反映一個(gè)地區(qū)的熱狀態(tài)。從估算的大地?zé)崃髦悼?，查干凹陷平均?4.04mW/m2，這與元古代克拉通盆地的平均值（5517）mW/m212相當(dāng)，也與中國(guó)大陸中、西部地區(qū)諸多盆地或構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)相當(dāng)，如四川盆地（53mW/m2）和南陽(yáng)地區(qū)（55mW/m2）13，因此查干凹陷具有構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)的熱狀態(tài)。根據(jù)以上研究，可以確定查干凹陷現(xiàn)今地溫場(chǎng)整體表現(xiàn)為構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)的中溫型地溫場(chǎng)特征。4.2油氣地質(zhì)意義國(guó)內(nèi)外研究認(rèn)為，一些盆地的有效烴源巖分布和油氣生成受現(xiàn)今地溫場(chǎng)的控制，如海拉爾盆地烏爾遜凹陷，另一些盆地現(xiàn)今地溫場(chǎng)對(duì)有效烴源巖的控制作用不明顯，如海拉爾盆地貝爾凹陷、呼和湖凹陷9。根據(jù)查干凹陷鉆井的鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)與深度的關(guān)系得出查干凹陷的生烴門(mén)限深度在1500m左右。那么凹陷烴源巖生烴過(guò)程是否受現(xiàn)今地溫場(chǎng)的控制？根據(jù)平均地溫梯度及平均地表溫度計(jì)算得到1500m處的地溫是59.40，還沒(méi)有進(jìn)入生油窗，可見(jiàn)，查干凹陷烴源巖生烴過(guò)程受古地溫場(chǎng)控制，也反映在某一地質(zhì)歷史時(shí)期查干凹陷經(jīng)歷了巨大的剝蝕或熱事件，并引起局部地區(qū)形成低壓成藏系統(tǒng)。因此，古地溫場(chǎng)的研究，對(duì)于認(rèn)識(shí)查干凹陷烴源巖成熟度演化、生排烴史成藏期次及其特征至關(guān)重要，這也是下一步研究的重點(diǎn)。同時(shí)，