渤海湾盆地中南部干热岩选区方向

doi:10.13745/j.esf.2020.1.5

摘要/Abstract

摘要：

渤海湾盆地是我国华北油气开发的主战场,多年的油气勘探开发积累了大量钻井、测录井及测温数据。通过对区内深钻井测温数据的分析研究,发现中南部的冀中坳陷、黄骅坳陷、临清坳陷和济阳坳陷是干热岩地热资源的主要富集区,温度≥180 ℃的热储主要发育在基岩潜山或斜坡区,埋深适宜,温度较高,有一定的天然孔渗条件。4个主要坳陷区4 000 m以深钻井平均地温梯度范围为3.07~3.32 ℃/100 m,5 000 m以深钻井平均地温梯度范围为2.96~3.27 ℃/100 m,埋深越大,地温梯度越低。坳陷区埋深在4 309~6 261 m时相继达到180 ℃温度,为干热岩目标埋深范围。不同坳陷、区块和井区达到180 ℃干热岩温度界限的深度相差较大。下古生界、中元古界和太古宇三套热储是渤海湾盆地中南部最具开发利用潜力的干热岩热储类型。冀中坳陷主要发育奥陶系灰岩、寒武系白云岩和中元古界白云岩热储,黄骅坳陷以奥陶系灰岩热储为主,济阳坳陷发育寒武系-奥陶系灰岩和太古宇变质岩热储,临清坳陷主要为奥陶系灰岩热储。坳陷区的凹中和凹边凸起区,顶面埋深3 000~5 000 m的前中生界潜山是主要的勘探方向,冀中坳陷河西务、长洋淀等潜山,黄骅坳陷南大港、千米桥等潜山,济阳坳陷桩西孤北等潜山,临清坳陷马场、文留等潜山是干热岩勘探开发有利区。干热岩勘探可与深层油气勘探开发相结合,进行不同类型资源的兼探和综合开发利用。

关键词: 渤海湾盆地中南部, 干热岩, 深部热储, 地温梯度

Abstract:

The Bohai Bay Basin is the main battleground of oil and gas exploration in North China. A large amount of drilling, logging and temperature data have been collected through oil and gas exploration and development. Based on the analysis of temperature data, we found significant heat anomalies in the depression zone of this area, indicating potential for hot dry rock resource exploitation in the Jizhong, Huanghua, Linqing and Jiyang depressions. In these areas, carbonate and metamorphic rocks, such as Archean gneiss, mainly developed in the buried hill or uplift area in Lower Palaeozoic and Mesoproterozoic reservoirs, with proper burial depth, high temperature (≥180 ℃) and certain natural pore and permeability conditions. According to the calculations of geothermal gradient in the four depressions, the average geothermal gradient in 4000 and 5000 m deep drilling wells ranged between 3.07-3.32 and 2.96-3.27 ℃/100 m, respectively; and temperature reached 180 ℃ at 4309-6261 m buried depth, which is the range of target buried depth of hot dry rock. The depth of hot dry rocks reaching 180 ℃ varied greatly in different depressions. Three sets of pre-Mesozoic-Lower Paleozoic, Proterozoic and Archean buried hill thermal reservoirs are the most promising types of hot dry rock thermal reservoirs. For instance, we found buried Ordovician limestone and Cambrian and Middle Proterozoic dolomite in the Jizhong depression, mainly buried Ordovician limestone in the Huanghua depression, buried Cambrian-Ordovician limestone and Archean metamorphic rock in the Jiyang depression, and buried Ordovician limestone in the Linqing depression. The main exploration target is the concave and convex areas with buried depths of 3000-5000 m. Buried hills, such as Hexiwu and Changyangdian in the Jizhong depression, Nandagang and Qianmiqiao in the Huanghua depression, Zhuangxi and Gubei in the Jiyang depression, Machang and Wenliu in the Linqing depression, are favorable for the exploration and development of hot dry rocks as well as deep oil and gas.

Key words: south-central part,Bohai Bay Basin, hot dry rock, deep thermal reservoir, geothermal gradient

中图分类号:

P314

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图/表 16

图1 研究区构造单元划分图(据文献[47]修改)

Fig.1 Diagram showing divisions of tectonic units in the Bohai Bay Basin. Modified after 47.

图2 渤海湾盆地中南部新生界地温梯度等值线图(据文献[48]修改)

Fig.2 Contour map of Cenozoic geothermal gradient of the south-central part of the Bohai Bay Basin. Modified from 48.

图3 渤海湾盆地中南部典型钻井温度-深度关系图曲线1—济阳坳陷桩82井[49];曲线2—济阳坳陷东风2井[49];曲线3—冀中坳陷任23井[49];曲线4—冀中坳陷京3井[49];曲线5—临清坳陷濮深1井;曲线6—临清坳陷莘参1井。

Fig.3 Diagram illustrating the relationship of drilling temperature and depth for each depression in central and southern Bohai Bay Basin

表1 冀中坳陷4 000 m以深钻井温度及地温梯度特征

Table 1 The characteristics of geothermal gradient and drilling temperature below 4000 m in the Jizhong depression

序号	井号	测温深度/m	温度/℃	地温梯度/(℃·hm^-1)	温度资料来源
1	束探1H	4 006	142.3	3.22	[53]
2	苏50	5 104	164.0	2.95
3	衡探1	4 433	165.4	3.43
4	苏1	4 175	142.0	3.08
5	留古1	4 000	152.1	3.47
6	文安1	4 176	141.6	3.07
7	牛东1	6 027	201.2	3.12	[54]
8	安探IX	5 234	177	3.13	[55]
9	京3	4 600	154	3.06
10	任23	4 000	145.4	3.30	[49]
11	任96	4 000	136.7	3.08
范围		4 000~6 027	136.7~201.2	2.95~3.47
平均值		4 523.2	156.5	3.17

表2 黄骅坳陷4 000 m以深钻井温度及地温梯度特征

Table 2 The characteristics of geothermal gradient and drilling temperature below 4000 m in the Huanghua depression

序号	井号	测温深度/m	温度/℃	地温梯度/(℃·hm^-1)	温度资料来源
1	南堡3-81	5 606.75	220.0	3.69	[56]
2	南堡1-89 井	4 700	192.25	3	[57]
3	BanS 35	4 544.35	163.7	3.31
4	BanS 78-1	4 287.1	163.2	3.50
5	BanS 82	4 212.05	144.1	3.10
6	BanS 82-1	4 190.26	140.7	3.04
7	BinS 1	4 412.95	151	3.12
8	BinS 13x1	4 917.2	156.4	2.91
9	BinS 16x1	4 788.75	161.3	3.09
10	BinS 22	4 639.25	170.3	3.38
11	BinS 24	4 321.05	158.9	3.37
12	G 80-1	4 210.75	152.5	3.30	[58]
13	GS 23	4 173.9	150.6	3.29
14	GS 3-1	4 031.05	136.9	3.06
15	GS 33	4 223	151.1	3.26
16	GS 47	4 073.4	144.3	3.21
17	GS 48	4 649.9	168.9	3.35
18	GS 78	4 226.6	152.1	3.28
19	QS 1	5 056	167.6	3.05
20	QS 6	4 375	156	3.26
21	QS 8x1	5 044.5	166.8	3.04
22	板深8	4 150	171	3.80	[59]
23	板深703	4 000	168	3.87	[59]
范围		4 000~5 606.75	136.9~220	2.91~3.87
平均值		4 471	161.2	3.31

表3 临清坳陷4 000 m以深钻井温度及地温梯度特征

Table 3 The characteristics of geothermal gradient and drilling temperature below 4000 m in the Linqing depression

序号	井号	测温深度/m	温度/℃	地温梯度/(℃·hm^-1)
1	文260	4 000	143	3.24
2	刘3	4 522.3	161	3.26
3	濮深1	5 000	161.4	2.96
4	濮深13	4 979	159	2.92
5	新卫12	4 152	140	3.05
6	桥31	4 109	149	3.30
7	白12	4 300	146.3	3.09
8	冠1	4 500	164.7	3.36
9	莘参1	4 118	126.7	2.75
10	莘1	4 420	130.9	2.66
11	庆古1	4 381.27	173	3.65
12	刘1	4 170	129.50	2.78
13	禹参2	4 008	129	2.88
范围		4 000~5 000	126.7~173	2.66~3.65
平均值		4 358.4	147.19	3.07

表4 济阳坳陷4 000 m以深钻井温度及地温梯度特征

Table 4 The characteristics of geothermal gradient and drilling temperature below 4000 m in the Jiyang depression

序号	井号	测温深度/m	温度/℃	地温梯度/(℃·hm^-1)	温度资料来源
1	胜科1井	7 026	235	3.15	[60]
2	埕北323	4 166.61	140	3.04
3	车古209	4 900	150	2.79
4	丰8	4 225	139	2.97
5	义118	4 100	167	3.75
6	义37-31	4 194	166	3.64
7	桩82	4 180	167.7	3.69	[49]
8	东风2	4 800	181.4	3.50	[49]
范围		4 100~7 026	139~235	2.79~3.75
平均值		4 698.95	168.26	3.32

表5 渤海湾盆地4个主要坳陷4 000 m以深平均钻井温度及地温梯度特征

Table 5 Characteristics of average drilling temperature and geothermal gradient beneath 4000 m in 4 depressions of Bohai Bay Basin

数值类型	测温深度/m	温度/℃	地温梯度/(℃·hm^-1)
总体范围	4 000~7 026	126.7~235	2.66~3.87
平均值	4 488	158.0	3.23

图4 渤海湾盆地中南部深钻井埋深与温度和地温梯度的关系

Fig.4 Relationship between buried depth and temperature or between depth and geothermal gradient for deep drilling in central and southern Bohai Bay Basin

图5 渤海湾盆地中南部干热岩热储埋藏示意线图(据文献[49]修改)

Fig.5 Schematic diagram of HDR reservoir in the south-central Bohai Bay Basin. Modified from 49.

图6 渤海湾盆地中南部奥陶系地层等厚线图(据文献[48]修改)

Fig.6 Contour map for thickness of Ordovician in the south-central Bohai Bay Basin.Modified from 48.

图7 渤海湾盆地中南部中新元古界地层等厚线图(据文献[48]修改)

Fig.7 Isopachic contour map for thickness of Mesoproterozoic in the south-central Bohai Bay Basin.Modified from 48.

图8 盖层地温梯度与干热岩目标热储埋深关系

Fig.8 The relationship between the geothermal gradient of caprock and depth of the HDR target

图9 渤海湾盆地中南部前第三系基岩地质图(据文献[62]修改)

Fig.9 Geological map of pre-Tertiary in the south-central Bohai Bay Basin.Modified from 62.

图10 渤海湾盆地北京凹陷-沧县隆起及沧县隆起-盐山凹陷剖面图(剖面位置见图7)(据文献[62]修改)

Fig.10 Profiles of Beijing sag-Cangxian uplift-Yanshan sag in Bohai Bay Basin. See Fig.7 for section location.Modified from 62.

表6 具备干热岩资源勘探开发潜力的潜山带热储时代及岩性

Table 6 Time and lithology of the buried hill thermal reservoirs favorable for the exploration and development of HDR

坳陷名称	潜山名称	时代地层	岩性
	河西务、深县西、苏桥、任北	下古生界奥陶系	灰岩
冀中坳陷	文安斜坡、南马庄	下古生界寒武系	白云岩
	长洋淀、肃宁、文安、牛东	中元古界蓟县系雾迷山组	白云岩
	梁村、饶阳、武清、献县	中元古界长城系高于庄组	白云岩
黄骅坳陷	南大港、千米桥、港东、新港、北大港	下古生界奥陶系	灰岩
济阳坳陷	桩西、孤北、垦利、滨南、义和庄	下古生界奥陶系、寒武系, 太古宇	灰岩,花岗岩
临清坳陷	马厂、文留、庆祖集	下古生界奥陶系	灰岩

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