鄧已尋，左銀輝，郝情情，李中超，李新軍，高霞，李仁甫，徐深謀

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽(yáng) 457001；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；4.中國(guó)冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 100025；5.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059）

查干凹陷現(xiàn)今地溫場(chǎng)研究及其油氣地質(zhì)意義

鄧已尋1，2，左銀輝2，3，郝情情4，李中超2，5，李新軍2，高霞2，李仁甫2，徐深謀2

（1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽(yáng) 457001；3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；4.中國(guó)冶金地質(zhì)總局礦產(chǎn)資源研究院，北京 100025；5.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都 610059）

查干凹陷是銀-額盆地最具油氣勘探潛力的凹陷，文中應(yīng)用9口井的測(cè)溫資料，計(jì)算了查干凹陷的地溫梯度、大地?zé)崃?，分析了查干凹陷地溫梯度平面分布特征。研究結(jié)果表明：查干凹陷具有穩(wěn)定區(qū)域的中等地溫型地溫場(chǎng)特征，其平均地溫梯度為3.36°C/100 m，平均估算大地?zé)崃鳛?4.04 mW/m2；凹陷地溫梯度的分布呈現(xiàn)毛敦次凸最高，東部次凹次之，西部次凹最低的特征；其分布與基底埋深相關(guān)，還與查干凹陷區(qū)巨厚沉積蓋層和凹陷四周凸起之間產(chǎn)生的“熱折射”效應(yīng)作用有關(guān)。另外，查干凹陷烴源巖的成熟度受古地溫影響。研究成果為查干凹陷及銀-額盆地其他凹陷的烴源巖生烴評(píng)價(jià)提供了地溫資料。

地溫場(chǎng)；地溫梯度；查干凹陷；銀-額盆地

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)0.4×108t，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，其地溫梯度分別為3.2，2.5，1.9°C/100 m［3］。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)60 km，北西寬40 km，勘探面積約2 000 km2，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。

圖1 查干凹陷構(gòu)造劃分及井位

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10 a也沒(méi)有開展這方面的研究。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)開始逐漸消失，井溫開始恢復(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，稱為中性點(diǎn)或中性段（O′點(diǎn)）（見圖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。

圖2 停鉆后井液溫度恢復(fù)曲線示意

文中根據(jù)不同的溫度數(shù)據(jù)，采用了不同的地溫梯度計(jì)算方法。對(duì)于靜溫?cái)?shù)據(jù)，利用公式（1）計(jì)算得到地溫梯度；對(duì)于流溫?cái)?shù)據(jù)（測(cè)井測(cè)溫），則要尋找中性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。

式中：G為地溫梯度，°C/100 m；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9°C；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（見圖3）。毛1井位于烏力吉斷鼻構(gòu)造帶，于1997年5月3日開鉆，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3.05°C/100 m；而1998年測(cè)試的3次井溫，恢復(fù)的地溫梯度為3.64°C/100 m，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1 a，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1 000 m和450 m左右出現(xiàn)拐點(diǎn)，推測(cè)為中性點(diǎn)（見圖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3.80°C/100 m和3.20°C/100 m。

圖3 查干凹陷單井測(cè)試溫度與深度關(guān)系

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)30°C，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3.24°C/100 m（見圖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3.05～3.80℃/100 m，平均地溫梯度為3.36℃/100 m（見表1）。

表1 查干凹陷地溫梯度和估算大地?zé)崃饔?jì)算結(jié)果

3.2 估算大地?zé)崃?/p>

由于盆地內(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姳?），查干凹陷大地?zé)崃髟?9.11～61.18 mW/m2，平均為54.04 mW/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。

圖4 查干凹陷現(xiàn)今地溫梯度分布

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3.05～3.80℃/100 m，平均3.36℃/100 m，比全球平均地溫梯度3.00℃/100 m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2.51～3.00°C/100 m，酒西盆地地溫梯度平均為2.86°C/100 m，吐哈盆地地溫梯度2～3℃/100 m［5］。但比東北部盆地低，如松遼盆地的現(xiàn)今地溫梯度平均為3.70°C/100 m。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)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)崃髦悼矗楦砂枷萜骄鶠?4.04 mW/m2，這與元古代克拉通盆地的平均值（55±17）mW/m2［12］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（53 mW/m2）和南陽(yáng)地區(qū)（55 mW/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限深度在1 500 m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1 500 m處的地溫是59.40℃，還沒(méi)有進(jìn)入生油窗，可見，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)，現(xiàn)今地溫場(chǎng)對(duì)古地溫場(chǎng)的恢復(fù)具有約束作用，是古地溫場(chǎng)研究的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)資料。

5 結(jié)論

1）查干凹陷現(xiàn)今地溫梯度在 3.05～3.80℃/100 m，平均為3.36℃/100 m，估算大地?zé)崃髟?9.11～61.18 mW/m2，平均為54.04 mW/m2，具有穩(wěn)定區(qū)中溫型地溫場(chǎng)特征。

2）查干凹陷地溫梯度平面分布整體具有次凸地區(qū)高、次凹地區(qū)低的特征，表現(xiàn)為毛敦次凸最高，東部次凹次之，西部次凹最低。

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（編輯 王淑玉）

Present geothermal fields of Chagan Sag and its oil and gas geological significance

Deng Yixun1，2,Zuo Yinhui2，3,Hao Qingqing4,Li Zhongchao2，5,Li Xinjun2,Gao Xia2,Li Renfu2,Xu Shenmou2
(1.School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Research Institute of Exploration and Development,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China;3.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;4.Research Institute of Mineral Resources,China Metallurgical Geology Bureau,Beijing 100025,China;5.Institue of Sedimentary Geology,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China)

Chagan Sag has the most potential of oil and gas exploration in Yingen-Ejinaqi Basin.The geothermal gradient distribution map was drawn by calculating the present geothermal gradients of 9 wells and the terrestrial heat flow value was estimated.The results show that Chagan Sag has the characteristics of middle temperature field in the stable area,with an average thermal gradient value of 3.36°C/100 m and an average terrestrial heat flow value of 54.04 mW/m2.The geothermal gradient distribution generally shows the highest value in the Maodun Subsag,the middle value in the eastern subsag and the lowest value in the western subsag.The geothermal gradient distribution is not only associated with the basement depth,but also associated with the thermal refraction effects between the huge sedimentary cover in the sags and the uplifts around the sags.In addition,the maturity of source rock is controlled by paleotemperature.This study can provide the geothermal data for evaluating the hydrocarbon generation of source rock in Chagan Sag and other sags in Yingen-Ejinaqi Basin.

geothermal field;geothermal gradient;Chagan Sag;Yingen-Ejinaqi Basin

中國(guó)石化重大科研攻關(guān)項(xiàng)目“銀-額盆地查干凹陷油氣富集主控因素研究”（P10001）

TE121.3+1

：A

1005-8907（2012）03-0284-05

2011-08-09；改回日期：2012-03-11。

鄧已尋，男，1971年生，在讀博士研究生，高級(jí)工程師，主要從事石油地質(zhì)勘探研究工作。E-mail：dengyixun@sohu.com。

鄧已尋，左銀輝，郝情情，等.查干凹陷現(xiàn)今地溫場(chǎng)研究及其油氣地質(zhì)意義［J］.斷塊油氣田，2012，19（3）：284-288. Deng Yixun，Zuo Yinhui，Hao Qingqing，et al.Present geothermal fields of Chagan Sag and its oil and gas geological significance［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（3）：284-288.