基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价_裴发根.pdf

地球科学 Earth Sciencehttp:/第 48 卷 第 3期2 0 2 3 年 3 月Vol.48 No.3Mar.2 0 2 3https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.179基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价 裴发根1，2，3，4，何梅兴1，3，4，5*，方慧1，3，4，王绪本2，仇根根1，3，4，张小博1，3，4，吕琴音1，3，4，张耀阳1，3，4，袁永真1，3，4，王兴宇1，3，41.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北廊坊 0650002.成都理工大学地球物理学院，四川成都 6100593.国家现代地质勘查技术研究中心，河北廊坊 0650004.自然资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室，河北廊坊 0650005.中国地质大学地球科学学院，湖北武汉 430074摘要：松辽盆地具有高大地热流、高地温梯度特点，是我国地热资源有利远景区.前人对松辽盆地干热岩研究取得了系列认识，但部分地热评价中缺乏重要参数（如大地热流、地温梯度），评价数据以收集资料为主，造成预测的地热有利区存在争议.本文通过处理分析大量实测地球物理数据，获得了壳内高导层埋深、居里等温面埋深、莫霍面埋深和中生界基底岩性等分布特征，结合大地热流、地温梯度等信息，利用模糊数学法开展松辽盆地深层地热资源评价，结果表明：松辽盆地深层地热资源具有“中部优、东南部良好、西部和北部差”的分布格局；大庆松原和肇东哈尔滨是两大深层地热资源有利区，其干热岩总资源量为 6.2361022 J，折合为 2.1281012 tce（吨标准煤当量），指示了深层巨大的干热岩资源潜力.关键词：松辽盆地；地热能；干热岩；大地热流；模糊数学.中图分类号：P314 文章编号：1000-2383(2023)03-1058-22 收稿日期：2022-01-15Evaluation of Deep Geothermal Resources Potential in the Songliao Basin Based on the Fuzzy Mathematics Pei Fagen1，2，3，4，He Meixing1，3，4，5*，Fang Hui1，3，4，Wang Xuben2，Qiu Gengen1，3，4，Zhang Xiaobo1，3，4，L Qinyin1，3，4，Zhang Yaoyang1，3，4，Yuan Yongzhen1，3，4，Wang Xingyu1，3，41.Institute of Geophysical and Geochemical Exploration，Chinese Academy of Geological Sciences，Langfang 065000，China2.College of Geophysics，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China3.National Center for Geological Exploration Technology Research，Langfang 065000，China4.Key Laboratory of Geophysical Electromagnetic Probing Technologies of Ministry of Natural Resources，Langfang 065000，China5.School of Earth Sciences，China University of Geosciences，Wuhan 430074，ChinaAbstract:With the high heat flow values and high geothermal gradient values,the Songliao basin is considered as a favorable geothermal resources potential area in China.Although some important developments have been made in previous studies on hot 基金项目：中国地质调查项目（Nos.DD20221638,DD20190030)；国家自然科学基金青年科学基金项目(No.41904065).作者简介：裴发根（1984-），男，高级工程师，博士，从事电磁探测、岩石物理和测井地质工作.ORCID：0000000228540063.Email：*通讯作者：何梅兴,ORCID:0000000167093430.Email：引用格式：裴发根，何梅兴，方慧，王绪本，仇根根，张小博，吕琴音，张耀阳，袁永真，王兴宇，2023.基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价.地球科学，48（3）：1058-1079.Citation：Pei Fagen，He Meixing，Fang Hui，Wang Xuben，Qiu Gengen，Zhang Xiaobo，L Qinyin，Zhang Yaoyang，Yuan Yongzhen，Wang Xingyu，2023.Evaluation of Deep Geothermal Resources Potential in the Songliao Basin Based on the Fuzzy Mathematics.Earth Science，48（3）：1058-1079.第 3 期裴发根等：基于模糊数学法的松辽盆地深层地热资源潜力评价dry rocks in the Songliao basin,there is a lack of important parameters in some domains(such as terrestrial heat flow,geothermal gradient),and there are still controversies over the favorable areas of geothermal resources due to the colletion-based major evaluation data.In this paper,based on a large number of geophysical data,the buried depth of high conductivity layers in the crust,the depth of curie point isotherm,the Moho buried depth and the lithology distribution on Mesozoic base were obtained.Meanwhile,the collected data was integrated,including heat flow,geothermal gradient,earthquake magnitude and the distribution of surface hot springs and geothermal wells.Finally,using the method of fuzzy mathematics,the deep geothermal resources potential in the Songliao basin is evaluated.The main results are as follows:The distribution characteristics of deep geothermal resources in the Songliao basin are“excellent in the middle,good in the southeast,poor in the west and north”;Two favorable areas for deep geothermal resources are obtained,with one of Daqing-Songyuan area,and the other of Zhaodong-Harbin area;The total resources of hot dry rock in the two favorable areas are about 6.2361022 J(equivalent to 2.1281012 tce),which indicates that there is great resource potential of hot dry rock in the basin.Key words:Songliao basin;geothermal energy;hot dry rock;terrestrial heat flow;fuzzy mathematics.为应对环境气候变化，提高能源供给保障能力，加快推进我国能源结构转型升级，亟需大力发展清洁和低碳能源.地热能作为一种清洁、稳定、利用率高、分布广、资源量大、可持续可再生能源，是未来石化能源的有利替代品，近些年来得到了快速发展，逐渐成为现代世界能源体系的一个重要组成部分.到 2019 年底，全球直接利用的地热总装机容量为 107 727 MWt，与 2015 年相比，直接利用的地热能对全球能源结构的贡献以年约 0.51.0 天增加（Lund and Toth，2021），表明地热能具有极大的发展潜力.我国是地热资源大国，在浅层地热能方面，我国地热泵装机容量和使用量均位于世界第一位（Lund and Toth，2021），336 个地级以上城市浅层地热能年可采量折合标准煤 7 亿吨（王贵玲等，2020）；在深层地热资源方面，中国大陆地区埋 深 3.010.0 km 范 围 内 的 干 热 岩 远 景 资 源 量相 当 于 856 万 亿 吨 标 准 煤（蔺 文 静 等，2012），是我 国 2018 年 全 年 一 次 性 能 源 消 费 的 1.84 万 倍，表明我国深部地热资源潜力也是十分巨大的.松辽盆地是我国著名的大型陆相含油气沉积盆地，由于盆内具有高大地热流值和较高的地温梯度，也是我国地热有利潜力区之一.20 世纪 90 年代以来，针对盆地内浅部水热型地热资源调查取得了显著的经济效益，形成了多个地热资源勘探示范区（施尚明等，1998；王锡魁等，1999；施龙等，2004；施龙，2004；施尚明等，2004；文慧俭等，2011）.近些年来，松辽盆地深部油气井和科学探井显示，盆地深部存在良好的地热资源潜力（伍小雄，2014；瞿雪姣等，2017；刘 晓 慧 和 蒋 郭 吉 玛，2018）.在 全 国 典型 区 域 干 热 岩 或 深 部 地 热 资 源 评 价 中，均 将 松辽 盆 地 作 为 一 个 重 要 潜 力 区 域 纳 入 评 价（汪 集旸 等，2012；马 峰 等，2015；庞 忠 和 等，2020），表明松辽盆地具有较好的深层地热资源潜力.针对松辽盆地深层增强型地热资源，许多专家学者开展了评价研究，圈定了多处深层地热资源有利区，部分学者还估算了盆地干热岩资源储量，取得了一系列重要成果和认识（娄洪等，2014；赵雪宇等，2015；张杨，2016；鲍新华等，2017；李野，2017）.但由于采用的地热评价指标相差较大，部分评价指标体系缺乏重要参数（如大地热流、地温梯度等），而直接用于评价的深层地球物理、地质等数据主要靠收集得到，而非由第一手资料处理获得，导致圈定的干热岩有利区差异较大，如赵雪宇等（2015）提出松原哈尔滨一带、大庆北部区域和洮南齐齐 哈 尔 西 部 斜 坡 带 为 干 热 岩 有 利 靶 区，张 杨（2016）研究表明干热岩有利区主要分布在大庆泰来大安所围成的区域，鲍新华等（2017）认为盆地中部大庆大安