论文部分内容阅读
对某个地热系统或者热储层合理地展开地热能评价工作是制定相应开发方案的基础。目前,已发表或公布的关于地热系统特征及资源量的评价方法层出不穷,包括体积法、地表热流量法、放热量计算法和地热温标法等,各自的出发点和关注点都受到地热系统类型的影响而不尽相同,选取合适的评价方法则是对某个地热系统展开合理评价的先决条件。在沉积型地热系统中,其热流值是影响地温场的重要因素,同时地表热流值的大小也在一定程度上能反映出地下热能的贫富情况,所以定量计算地下岩层的导热系数,再结合地温梯度,能够掌握到地下岩层中的热流特征。本文以济阳坳陷中的博兴洼陷、北部湾盆地中WSW凹陷和鄂尔多斯盆地中的塔巴庙区块为例,采用经典的这四种地热方法进行油气储层中地热能评价,通过四种方法的适应性分析,最后运用体积法计算了塔巴庙工区和博兴区域油气储层中的地热能,而WSW凹陷内油层中地热能则使用地表热流量法来评价。这与前人通常选择整个盆地或平原来作为研究区域相比,论文中的研究区的规模更小,且以某一具体的油气储层为评价对象,所以最后的计算结果更精确,对于后续的地热能开发活动就更具参考价值。研究这三处区域,也是力求探究裂陷盆地和克拉通盆地中的地热能富集特征的区别。济阳坳陷和北部湾盆地中地温梯度较高,普遍超过了3.5℃/100m,而鄂尔多斯盆地中的地温梯度多处在1.6-2.7℃/100m的范围内。同时对比分析认为,济阳坳陷和鄂尔多斯盆地在油气开发中已积累了较丰富的可用于地热能评价的参数资料,而WSW凹陷由于开发时间短,积累的资料不多,再加上储层分布零碎,所以选用与前两者不同的评价方法。地热资源计算方法中,体积法对于沉积储层来说,只要储层在一定区域内分布稳定、几何特征较易确定,那么都宜采用此法来计算地热资源量。体积法计算出塔巴庙下石盒子组中盒1段、盒2段与盒3段的地热资源量分别为9.7×1018J,3.5×1018J和2.5×1018J,合计为15.7×1018J,可采地热资源总量3.93×1018J,约合标准煤1.3亿吨;博兴洼陷中沙三段的地热资源量3.6×1019J,可采资源量8.95×1018J,相当于3.1亿吨标准煤。地热资源丰度是选择地热开发靶区的条件之一,丰度的高低能够反应出一个储层的地热能富集程度,下石盒子组与沙三段的地热能丰度分别为31万吨标煤/km2和92万吨标煤/km2。地表热流量法,原本是调查给定区域内大地热流值以及温泉水、河流水、天然热喷孔中的放热量,然后累加它们求取该地区的总放热量来判断此地的地热异常情况。北部湾盆地WSW凹陷的涠三段和流一段油层因为自身限制而不适用于体积法,则巧妙地采用WSW凹陷中4口生产井在试采阶段的产液数据,结合油与水的比热容,按照地表热流量法的计算思路得到了WSW凹陷内目前4口生产井在实际产液情况记录时间内的总放热功率为300.5k W。在此时间内,WSW凹陷内的A1井、A2H井和A5H井产出的液体以油相为主,累积产出的油中可利用热量分别为3.9×1012J,3.4×1012J和1.2×1012J,而A4H井产液中水相所占比例较大,其累积产出的水量中该热量值为1.3×1012J,大于其累产油中的9.4×1011J。WSW凹陷的4口生产井总产液量中的可利用热量1.1×1013J。这也表明在地热能计算中,要根据对象的特征、资料的齐全程度以及评价工作的效率等方面要求,合理选择一种方法来完成对某个储层的地热能评价工作。对于勘探程度高,积累的相关基础资料较丰富,且热量传递方式以传导型为主的油气储层来说,其蕴含的地热资源宜采用体积法来计算;而对于详实记录了产液情况、产出的油水温度等数据的储层来说,计算产出的地下流体中的可利用热量,也能成为设计相关地热能开发方案的依据。在运用诸如体积法等地热能计算方法和计算大地热流值时,都面临着求取岩石热力学属性的问题（体积比热容和导热系数）,而地下岩石多为不同矿物与孔隙流体的复合体,现今还没有直接能对地下岩石的热力学属性进行测量的测井方法,关于某特定地下岩层的热力学属性的资料也难以搜寻到。所以根据下石盒子组和沙河街三段岩芯的矿物分析资料和组成矿物的热力学属性,依据算术平均方法计算出下石盒子组1段至3段,以及沙河街三段的岩石骨架体积比热容分别为2129438.6 J/m3·K,2182849.4 J/m3·K,2094933.4 J/m3·K和1959008.2J/m3·K。采用几何平均模型计算出下石盒子组1段、2段、3段以及沙三段的岩石骨架导热系数分别为6.27W/m·K、7.22W/m·K、6.09W/m·K和4.53W/m·K。将导热系数计算中的几何平均模型、串联模型和并联模型各自的结果进行比较,发现三者之间呈现非常好的线性关系。如果砂岩中结晶矿物含量越高,则其导热系数越大,而泥质或粘土含量的增加则会降低砂岩的导热系数。地热化学温标的理论基础是水-岩之间存在离子溶解平衡关系,这种化学平衡和所处的环境温度有直接的关系。而温标法的优势在于它尝试通过水样的地球化学特征,在一定合理的范围内估计地下热储的温度,这种方法在地热温泉研究中因为简便易行的特点而被广泛使用,其基本思路是对于在地表采集的地下水样进行分析后,再依据特定温标法所需的离子含量,可对地下热储层温度进行估算。本文中率先将地热温标法应用到含水的油气储层中,以检验此类方法是否适合于判断含水的油气储层温度。但是,Na-K温标、Na-K-Ca温标及K-Mg温标在下石盒子组与沙河街组地层水的应用中,除了Na-K温标中的Truesdell方程计算的大39井（90.8℃）和大47井（95.7℃）地层温度较接近它们的下石盒子组实际温度外,其余计算结果都严重偏离地层的实际值。这暴露出地热温标法难以给出可靠的结果的问题,所以,不建议使用上述地热温标方法来判断含水的油气储层的地层温度。