东濮凹陷现今地温场及地热资源潜力_涂诗棋.pdf

断块油气田2023年1月摘要地热资源潜力评价需要精确的现今地温场进行约束。为了更好地明确东濮凹陷地热资源潜力，文中以已有地温场研究成果为基础，利用一维稳态热传导方程计算得到深度03 000 m和05 000 m的地温，获取了这2个深度段的地温梯度分布，并指出了东濮凹陷地热勘探有利区。研究结果表明：东濮凹陷深度03 000 m地温梯度为16.855.7/km，平均值为33.2 C/km；深度05 000 m地温梯度为16.054.8/km，平均值为32.3 C/km。同时，研究区具有隆起带地温梯度较高、凹陷区地温梯度相对较低的特征。东濮凹陷具有丰富的地热资源。其中：深度3 000 m处赋存了以中低温型为主的地热资源；深度3 0005 000 m主要赋存了中高温型地热资源。文中还指出了3类地热勘探有利区：深度3 000 m处，位于中央隆起带的徐集断凸为类勘探有利区，桥口断凸和文留断凸评价为类勘探有利区；深度5 000 m处，地层温度普遍偏高，中央隆起带南部、西部斜坡带中部以及西部次凹区西南部为类勘探有利区，中央隆起带中部桥口断凸评价为类勘探有利区。关键词地热资源潜力；地温梯度；现今地温场；地热勘探有利区；东濮凹陷中图分类号：TE02文献标志码：A引用格式：涂诗棋，左银辉，周勇水，等.东濮凹陷现今地温场及地热资源潜力J.断块油气田，2023，30（1）：100106.TU Shiqi，ZUO Yinhui，ZHOU Yongshui，et al.Present geothermal field and geothermal resource potential of the Dongpu SagJ.Fault-BlockOil&Gas Field，2023，30（1）：100106.Present geothermal field and geothermal resource potential of the Dongpu SagTU Shiqi1,ZUO Yinhui1,ZHOU Yongshui2,ZHANG Chao1(1.State Key Laboratory of Oil and Gas Geology and Exploitation,Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China;2.Research Institute of Exploration and Development,Zhongyuan Oilfield,SINOPEC,Puyang 457001,China)Abstract:The evaluation of geothermal resource potential needs to be constrained by the accurate current geothermal field.In order tobetterclarifythegeothermalresourcepotentialofDongpuSag,inthispapertheone-dimensionalsteady-stateheatconductionequationisused to calculate the temperatures of 03,000 m and 05,000 m based on the existing geothermal field research results,the geothermalgradient distribution of 03,000 m and 05,000 m are obtained,and which points out the favorable areas for geothermal exploration inDongpu Sag.The results show that the geothermal gradient at 03,000 m in the Dongpu Sag is 16.855.7/km,with an average value of33.2/km;the geothermal gradient of 05,000 m is 16.054.8/km,with an average value of 32.3/km.The study area is characterizedbyhighgeothermalgradientinthe upliftarea andrelativelylowin the sag area.Dongpu Sag is rich in geothermalresources,ofwhich thegeothermal resources dominated by mediumlow temperature exist at 3,000 m,and there are mainly mediumhigh temperaturegeothermalresourcesin3,0005,000m.Threetypesoffavorableareasforgeothermalexplorationarepointedoutinthepaper.At3,000m,the Xuji fault convexity located in the central uplift area is a type exploration area,and the Qiaokou fault convexity and Wenliu faultconvexity are evaluated as type exploration areas;at5,000 m,the stratigraphic temperature is generally high,and the southern part ofthe central uplift area,the central of the western slope zone and the southwestern part of the western sub-concave area are typeexplorationareasandtheQiaokoufaultconvexityinthemiddleofthecentralupliftareaisevaluatedastype explorationarea.Key words:geothermal resource potential;geothermal gradient;present geothermal field;favorable area for geothermal exploration;Dongpu sag东濮凹陷现今地温场及地热资源潜力涂诗棋1，左银辉1，周勇水2，张超1（1.成都理工大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室，四川 成都610059；2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南 濮阳457001）基金项目：国家自然科学基金项目“银额盆地构造热历史与岩石圈热构造演化及其对生烃的控制”（41972144）0引言近年来，低碳经济已成为世界经济发展的大方向、大趋势12。2020年9月，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论时，提出了“中国二氧化碳收稿日期：20220511；改回日期：20221101。第一作者：涂诗棋，女，1998年生，在读硕士研究生，主要从事地热资源评价方面的研究。E-mail：。通信作者：左银辉，男，1980年生，教授，博士生导师，主要从事地热地质与石油地质等方面的研究。E-mail：。doi:10.6056/dkyqt202301014断块油气田FAULT-BLOCK OIL GAS FIELD第30卷第1期第30卷第1期排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的“双碳”目标，更凸显出我国对清洁能源开发的紧迫性34。地热能（简称地热）作为一种可持续、可再生的清洁能源56，可以为实现“双碳”目标和建立绿色低碳循环发展经济体系提供重要保障7，而且我国地热资源丰富，较传统能源及风能、太阳能更具优势8。地热开发利用首先需要明确地热资源潜力，而对现今地温场的研究是重要的基础工作之一914。已有研究明确了东濮凹陷地层岩石的热导率、地温梯度和大地热流分布等特征1516：东濮凹陷的地温梯度在26.136.2/km，平均值为32.0/km；大地热流为53.373.8mW/m2，平均值为65.6 mW/m216。但是，已有研究未能明确同一深度的温度及地温梯度分布特征，制约了对地热异常带或勘探相对有利区的分析判别。为此，本文利用一维稳态热传导方程计算得到东濮凹陷深度03 000 m和05 000 m的地温和地温梯度，进而研究得到东濮凹陷的地温及地温梯度横向和纵向分布特征，揭示了东濮凹陷的地热异常带，并指出了地热资源勘探有利区。1地质概况东濮凹陷是位于渤海湾盆地西南部的一个次级构造单元，北窄南宽，呈箕状构造，长约145 km，面积约5 300 km2。东濮凹陷为新生代断陷盆地，北部与临清坳陷相隔，南部与中牟凹陷相连，东部与鲁西隆起相接，西面与内黄隆起相邻1718。受伸展断裂的影响，东濮凹陷内部构造呈NNE向带状分布，表现出“两洼一隆一斜坡”的基本构造格局；从东往西划分为兰聊断裂带、东部次凹、中央隆起带、西部次凹、西部斜坡带5个二级构造单元，以及高平集斜坡、观城洼陷、三春集断凸等多个次一级构造区块1920。东濮凹陷的基底由古生界的碳酸盐岩和中生界的碎屑岩构成。在古生代加里东运动的作用下，东濮凹陷地层抬升遭受剥蚀，缺失上奥陶统、志留系、泥盆系以及下石炭统；在中生代燕山运动的作用下，东濮凹陷发育了大量的NNE向断裂，控制了古近系和新近系的沉积厚度及平面分布特征21；在新生代喜山运动控制下，东濮凹陷新生界沉积了约9 000 m厚的地层，自下而上分别为沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组以及平原组（见图1，图据文献2223修改）。东濮凹陷发育多套热储，主要分布在明化镇组、馆陶组、东营组和奥陶系。其中：明化镇组、馆陶组及东营组均为层状砂岩类孔隙热储24，奥陶系发育的溶隙裂隙具有较好的碳酸盐岩热储22，25。图1东濮凹陷地层柱状图Fig.1Stratigraphic column of the Dongpu Sag2研究方法和参数2.1研究方法利用一维稳态热传导方程（式（1）计算得到东濮凹陷深度3 000 m和5 000 m的地温，并分别计算得到03 000 m和05 000 m深度段的地温梯度。Tz=T0+qzK-Az22K（1）式中：z为深度，m；Tz为深度z处的地温，；T0为恒温带涂诗棋，等.东濮凹陷现今地温场及地热资源潜力101断块油气田2023年1月的温度，；q为地表大地热流，mW/m2；K为热导率，W/（mK）；A为岩石生热率，W/m3。2.2基本参数研究所需主要参数包括岩石热导率和生热率。岩石热导率参考团队前期的研究16。由于东濮凹陷缺少生热率数据，故参考邻近的济阳坳陷的新生代沉积盖层的平均生热率（1.43 W/m326）。恒温带温度采用当地年平均温度（15）。3研究结果根据东濮凹陷的大地热流数据，计算得到了76口井不同深度的地温和不同深度段的地温梯度（见表1）。云1徐16新濮15新12文85文82文75文38文258文236文215文200文196文191文110文109卫83卫77卫70卫43卫42卫325卫323卫321卫319卫315100.2115.595.8120.2116.871.8150.2131.692.297.581.8119.4128.6118.6131.6111.0127.9102.0101.6158.3131.683.092.5118.7154.5120.827.832.926.334.433.418.344.538.325.126.821.634