松遼盆地北部地?zé)崴Y源評價

松遼盆地北部地?zé)崴Y源評價

1松遼盆地北部地區(qū)的深部地質(zhì)特征具有高度的異常性1.1莫霍界面地質(zhì)特點莫霍面和地下棲息地的深度對地下溫度場的分布有重要影響。通常,莫霍面和居里面埋藏越淺,地溫梯度越大,地溫越高。從區(qū)域背景資料可知,松遼盆地是我國已知內(nèi)陸盆地中地殼厚度最薄的盆地之一,莫霍面埋深為29～33km。地幔拱起帶的走向為北東向。莫霍面的埋深東部為32km,西部為33km,呈現(xiàn)出東淺西深的特點,最淺處位于盆地中央大慶長垣一帶,深度29km(圖1)。松遼盆地北部居里面埋深較淺,其深度在11～32km之間,整體上與莫霍面呈正相關(guān),整體形態(tài)為北東向,明顯受北東向及北西向深大斷裂的控制。居里面對殼內(nèi)地溫場的分布狀況具有重大的影響。1.2地溫和高導(dǎo)層埋深由居里溫度(580℃)除以居里深度換算得出的松遼盆地北部殼內(nèi)平均地溫梯度等值線圖可以看到區(qū)域性殼內(nèi)地溫場的高低、形態(tài)及走向與居里面的深度的淺與深、形態(tài)及走向呈一一對應(yīng)關(guān)系。地溫梯度總體較高,在2.5～5.0℃/100m之間變化,并在泰康南、肇東分別形成兩大地溫梯度高值異常區(qū)。這說明由于松遼盆地北部莫霍面和居里面的埋深較淺,造成盆地地殼區(qū)域性地溫場偏高。根據(jù)大地?zé)崃鳒y試結(jié)果,松遼盆地大地?zé)崃髦底兓?0～90mW/m2之間,平均為70mW/m2,其中杏4井有實測大地?zé)崃髦?高達84.15mW/m2,是松遼盆地北部大地?zé)崃鞅尘爸蹈叩闹苯幼C據(jù)。滿洲里—綏芬河斷面深部熱結(jié)構(gòu)表明大慶長垣一帶為一深部地?zé)岙惓^(qū),等溫線在大慶—哈爾濱為高值區(qū)。松遼盆地之下18～20km處存在一個電阻率僅有3Ω·m的低電阻高導(dǎo)層,低密度、低電阻率的高導(dǎo)層很可能為地殼內(nèi)的巖漿房。松遼盆地上地幔高導(dǎo)層埋深在60～118km,在大慶地區(qū)為地幔高導(dǎo)層隆起區(qū),埋深在60～70km。莫霍面隆起、上地幔上隆及殼內(nèi)高導(dǎo)層的存在是松遼盆地地溫梯度及大地?zé)崃髦蹈叩纳畈吭颉?.3深地溫異常與巖體的埋深、分布、走向通過對松遼盆地北部520口探井井溫資料繪制的1000m、1500m埋深等溫圖的分析,松遼盆地北部地溫場在總體偏高的同時,又存在多個局部高地溫異常區(qū)。地溫場自北向南逐次增高,1000m埋深地溫從31℃增加至67℃,1500m埋深地溫變化范圍在53～83℃之間,并在大慶長垣、昌五、肇源及其以東地區(qū)形成局部高地溫場區(qū)。高地溫異常形態(tài)及走向明顯受北西向、北東向深大斷裂及隆起構(gòu)造(如大慶長垣)的控制,正向構(gòu)造不僅聚油而且聚熱。深大斷裂為深部地?zé)嵯蛏喜康貙觽魉偷牧己猛ǖ?同時,沿深大斷裂又常伴隨有花崗巖漿侵入活動。盆地基底廣泛分布的花崗巖體是本區(qū)地?zé)岙惓５牧硪恢匾颉；◢弾r中鈾含量高達7.0×10-6。放射性核素衰變所產(chǎn)生的熱量很大,該區(qū)燕山期和華力西期花崗巖產(chǎn)熱率很高,可達3.47×10-5J/g·a,是一個重要熱源。通過對比分析高地溫異常與花崗巖體的埋深、分布、走向,有一定的相關(guān)性。除上述影響因素外,不同巖性具有不同熱導(dǎo)率,故巖性對地溫亦產(chǎn)生一定控制作用。此外,松遼盆地為封閉性滯流盆地,地下水年流速很小,故對深部地溫的影響相對較小。2主要熱儲層基本特征松遼盆地是大型中、新生代沉積盆地,其蓋層在一系列侏羅系斷陷的基礎(chǔ)上發(fā)育了厚度達4000～5000m的白堊系、第三系及第四系陸相碎屑巖沉積,其中埋深在1000～2500m的上白堊中下部的泉頭組、青山口組、姚家組地層因地溫條件好和砂體十分發(fā)育,構(gòu)成松遼盆地北部主要地?zé)醿?。具體而言,自下而上由3個區(qū)域性隔水層(泉二段、青一段、姚一段)所夾持的砂體構(gòu)成了4個主要熱儲層,即泉頭組四段(泉四段)、泉頭組三段(泉三段)、青山口組二、三段(青二、三段)、姚家組二、三段(姚二、三段)。依據(jù)地溫良好、砂體發(fā)育、位于油田生產(chǎn)區(qū)外三項標準,確定松遼盆地北部重點地?zé)岙惓^(qū)的范圍(圖1)?？傮w上看,區(qū)內(nèi)西北部4個主要熱儲層由于儲層埋深淺,成巖壓實作用較弱,故其孔隙度、滲透條件最好。姚二、三段、青二、三段孔隙度一般達24%～34%,泉四段、泉三段孔隙度一般在8%～27%;滲透率情況類似,姚二、三段、青二、三段滲透率可達400×10-3～1000×10-3μm2,泉四段滲透率在100×10-3～300×10-3μm2,泉三段滲透率較差,一般在100×10-3μm2以下。區(qū)內(nèi)東北、東南部的林甸—魚深1—東風(fēng)一帶,孔隙度、滲透條件適中,姚二、三段、青二、三段孔隙度一般達21%～27%,泉四段、泉三段孔隙度一般在14%～25%;滲透率情況是姚二、三段、青二、三段滲透率可達100×10-3～400×10-3μm2,泉四段滲透率一般在50×10-3～500×10-3μm2,而泉三段滲透率一般僅在50×10-3μm2以下。區(qū)內(nèi)西南—中部的哈4井—喇嘛甸—大慶所圍三角形區(qū)域由于熱儲埋藏深,湖相細粒沉積,致使該區(qū)孔隙度、滲透條件較差,熱儲孔隙度一般小于20%,滲透率小于25×10-3μm2。2.1.2青二、3g段砂體砂體展布趨勢為從西向東逐漸變厚,變化范圍為7～46m之間。異常區(qū)西北部、泰康一帶姚二、三段砂體較薄,一般在7～17m之間,砂體展布形態(tài)明顯受區(qū)域性構(gòu)造的控制。東風(fēng)—林甸一帶厚度變化較大。異常區(qū)存在2個該段砂體較厚的地區(qū),一是在喇嘛甸—林甸—東風(fēng)所圍區(qū)域,厚度在25～45m之間;另一個是在雙3至魚11井一線,砂體厚度可達43m,魚深1井、安達東南部一帶厚度較薄,一般在12～25m左右。青二、三段砂體在4個熱儲層中是最厚的,砂體分布特征是自西向東逐漸增厚,變化范圍在35～200m之間,齊齊哈爾市、泰康地區(qū)青二、三段砂體相對較薄,一般在35～90m之間,在泰康附近可達90m以上(圖2)。大慶東風(fēng)、林甸一帶青二、三段砂體發(fā)育相當(dāng)好,其厚度在60～200m之間,林2井—大慶—雙3井所圍的高值區(qū)厚度可達130～200m。在李2井附近,高值可達到200m左右,低值區(qū)在魚11井、富27井以北、哈4井一帶,一般不超過50m。泉四段在異常區(qū)西北部齊齊哈爾市地區(qū)富27井以西及以北地區(qū)缺失,砂體分布特征是自西向東逐漸增厚,變化范圍在5～60m之間。齊齊哈爾市地區(qū)和區(qū)內(nèi)西南部泉四段砂體較薄,一般在5～25m之間。泰康—杜432呈北東向條帶狀,砂體相對較厚,可達25m以上。異常區(qū)東部泉四段砂體發(fā)育良好,其厚度在20～60m之間,林2井—李2—魚1井所圍的高值區(qū)厚度可達30～60m。在東風(fēng)—安達一帶,砂體也較厚,可達30m。泉三段在齊齊哈爾市地區(qū)富27井以北及以西缺失,砂體分布總體特征是自西向東、從北往南逐漸增厚。異常區(qū)西部泉三段砂體厚度較薄且變化頻繁,一般在5～26m之間,泰康附近可達26m。東部泉三段砂體發(fā)育良好,東風(fēng)和林甸一帶泉三段厚度在25～190m之間,在大慶西—安達—魚深1井所圍的高值區(qū)厚度可達90～190m。2.1.3地層溫分布特征研究區(qū)地?zé)崴疅醿拥穆裆钪饕?00～2000m之間,我們利用實測井溫資料編制的1500m埋深地溫變化等值線圖可以反映研究區(qū)內(nèi)地溫變化規(guī)律。1500m埋深的地層溫度普遍較高,地溫分布從52℃到72℃;溫度場分布特征是自西向東、從南向北逐漸增高,泰康及以南地區(qū)地層溫度相對較高,一般在52℃～72℃,杜207井附近最高,可達72℃左右。東風(fēng)、林甸一帶在1500m埋深的地層溫度在52℃～68℃,安達以南地溫迅速升高。林甸西北及魚1井附近存在兩個局部高地溫,可達65℃左右,低值區(qū)在魚11井、富27井北部一帶,一般不超過54℃。地溫的變化趨勢與地溫梯度和大地?zé)崃鞯淖兓厔荽笾孪嗤?反映了區(qū)內(nèi)主要地?zé)醿拥牡販胤植紶顩r。2.2不同區(qū)域熱水資源潛力分析綜合分析地?zé)岙惓^(qū)地?zé)醿拥目紫抖?、滲透條件、地溫條件、砂體分布條件后認為:縱向上看,青二、三段砂體連通性最好,砂體分布及厚度條件最好,是最好的熱儲層,資源潛力最大,經(jīng)估算其熱水資源量為21.05×1010m3,折合標準煤當(dāng)量為96544×104t;姚二、三段、泉三段熱儲的資源潛力相差不大,經(jīng)估算其熱水資源量分別為6.65×1010m3、7.01×1010m3,但由于姚二、三段、泉三段熱儲溫度差別較大,折合標準煤當(dāng)量相差較大,分別為1786×104t、6145×104t;泉四段熱儲物性較差,砂體較薄,資源潛力相對較差,經(jīng)估算其熱水資源量為4.31×1010m3,折合標準煤當(dāng)量為2977×104t。根據(jù)上述4個主要熱儲層各自孔隙度、滲透條件、地溫條件、砂體分布條件的平面變化情況,綜合分析后劃分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(好、中、差)資源潛力區(qū),其中林甸—東風(fēng)—安達—魚11井所圍地區(qū)為Ⅰ類資源潛力區(qū),面積6490km2(圖3)。總之,松遼盆地北部具有豐富的地?zé)崴Y源,蘊含能量及開發(fā)潛力巨大。初步測算結(jié)果表明松遼盆地北部地?zé)崽锏?個主要熱儲層資源量測算為40.99×1010m3,蘊含能量62.11×1018J,折合標準煤當(dāng)量為211296×104t,按可采系數(shù)0.1計算,可采資源量為4.1×1010m3,折合標準煤當(dāng)量為21130×104t。3熱水化學(xué)特征及開發(fā)利用3.1化合物類型根據(jù)探井水樣常規(guī)分析結(jié)果,松遼盆地北部地下水化學(xué)成分復(fù)雜,地下水中分布最廣的離子有7種,即:Cl-、SO42-、HCO3-、Na+、Ca2+與Mg2+,為主要元素,約占水中離子的98%左右。其它微量元素有陽離子:H+、K+、NH4+、Fe3+、Mn2+等;陰離子:OH-、NO2-、NO3-、CO32-及PO43-等;以離解的化合物狀態(tài)存在的有:Fe2O3、Al2O3及H2SiO3等;氣體成分有:N2、O2、CO2、CH4、H2S及氡等;另外還含有微量元素F、I、Zn、Sr等。松遼盆地的水化學(xué)特征垂直分帶性十分明顯,縱向上可劃分為淺部、中部和深部3個水化學(xué)帶:淺部水化學(xué)帶包括第三系、第四系、上白堊系地層中的水,礦化度1000～4000mg/l,水型為HCO3-Na型;中部水化學(xué)帶包括嫩江組、姚家組、青山口組和泉頭組地層中的水,礦化度4000～8000mg/l,水型為HCO3-Na型,局部為Cl2-Ca型;深部水化學(xué)帶包括登婁庫組和侏羅系,礦化度6000～10000mg/l,水型為HCO3-Na型和Cl2-Ca型。平面上看由于地下水動力條件和淋濾交替作用逐漸減弱,從東北向西南水礦化度值由4500mg/l以上逐漸減小至1500mg/l以下。3.2中低溫地?zé)豳Y源如前所述,松遼盆地北部重點地?zé)岙惓^(qū)4個主要熱儲層地?zé)崴Y源量折合標準煤當(dāng)量為211296×104t;按可采系數(shù)0.1計算,可采資源量折合標準煤為21130×104t。若按每噸煤300元計算,這些地?zé)崴_采后,相當(dāng)于采掘21130×104t煤,折合人民幣產(chǎn)值至少為630×108元人民幣。更重要的是這些地?zé)豳Y源在開發(fā)利用后將會帶動當(dāng)?shù)芈糜?、房地產(chǎn)、農(nóng)牧漁業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而取得更大的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。在松遼盆地北部的Ι、Ⅱ、Ⅲ類資源遠景區(qū)中,林甸、大慶東風(fēng)、魚字頭井所圍區(qū)域為主要地?zé)岣患瘏^(qū),水溫45～73℃(熱儲溫度),水型為HCO3-Na型,局部夾少量Cl2-Ca型水,偏堿性、軟水型,礦化度較高,為700～8000mg/l,氟、碘、偏硅酸達到醫(yī)療價值濃度,氟、礦化度、氯化物超標而不適合飲用?？梢?松遼盆地北部具有豐富的中低溫地?zé)豳Y源,水中含有多種達到醫(yī)療價值濃度的微量元素,但礦化度較高。通過與北京市中低溫地?zé)衢_發(fā)利用狀況的類比分析認為,松遼盆地北部的地?zé)豳Y源可廣泛應(yīng)用在采暖、洗浴、游泳、醫(yī)療、種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖等各個方面,但不可作飲用礦泉水。特別是我國東北地區(qū)冬季氣溫低,冬季采暖期長,每年采暖用煤量很大,造成采暖成本高昂并且污染環(huán)境,因此,大力開發(fā)清潔能源———地?zé)豳Y源,推廣地?zé)峒泄釋ΡＷo環(huán)境、提高供熱效率具有重要意義。采暖后具有一定溫度的尾水還可以進行綜合利用,發(fā)展地?zé)崧糜萎a(chǎn)業(yè)(健身療養(yǎng)、游泳等)以及大棚蔬菜種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖等,對帶動地方經(jīng)濟發(fā)展、提高人民生活具有很大的促進作用。目前,黑龍江省林甸縣利用林熱一井(出口溫度53℃,日出水2700m3)熱水燃煤鍋爐調(diào)峰供暖已經(jīng)兩個采暖期,供暖面積5.4×104m2,冬季室內(nèi)溫度為18～20℃,同時還開展了洗浴、種植