黑龙江省依舒断裂带汤原断陷地热资源评价

摘 要：汤原断陷呈长条状展布，区域地质构造属郯庐断裂带东北延伸部分。地热储层为下第三系宝泉岭组，为孔隙型热储，孔隙率均值为20%，物性较好，砂岩厚度大，可作为地热的主力资源储层，勘查类型为II-1型。地温梯度较高，为3.5～4.0℃/hm，汤参2井出水量461.2m3/d，井口水温70℃，地热地质条件优越。经综合资料和计算数据推测，汤原断陷可成为大型地热田，应属热水量较为丰富的适宜开采地热田。汤原地热田的发现，对在敦密断裂带、依舒断裂带以及郯庐断裂带寻找地热资源有着积极的启示作用。

关键词：依舒断裂；汤原断陷；地热资源

引言

依兰-舒兰地堑（简称依-舒地堑）位于三江盆地西侧，走向北北东，北起黑龙江边的名山镇，南至沈阳，长820km，断裂带内分布白垩纪及古近纪沉积物，最大厚度3000m以上，是依兰-伊通地堑在黑龙江省境内的一部分，向南延入吉林省境内，向北伸入俄罗斯境内，呈北东向狭条状展布。分为五个一级构造单元，即汤原断陷、依兰断隆、方正断陷、尚志断隆、胜利断陷，盆地总面积约6480km2，其中汤原断陷面积3320km2，方正断陷1460km2。主要所辖行政区有五常市、尚志市、延寿县、方正县、依兰县、汤原县、萝北县。由石油勘查的物化探测量工程所控制，地堑两侧以近乎平行的岩石圈断裂为边界，宽15-20km。根据汤热1井、汤参2井资料推测依舒地堑汤原断陷有望成为大型地热田。该区地热田的发现，对于当地开发新能源，发展低碳、环保经济具有重要意义。

1 地质概况

1.1 构造

汤原断陷的形成严格受依舒断裂带控制，属地堑型构造类型。敦密断裂带与依舒断裂带一起被认为是郯庐断裂带的北延部分，是发育历史长、活动期次多的区域性大断裂，它对东北地区的地质发展史、资源（煤炭、石油、天然气以及地热资源）分布、地震、火山活动等方面都有重要的控制作用。

1.2 地层

新生界是地堑盖层的主体沉积，发育巨厚的第三系陆相沉积，下第三系最厚可达5000多米，约占整个盖层的88%，为地堑中最重要的生储盖岩系。根据汤热1井资料，该区地层从上到下依次为：第四系（厚度90m）、上第三系（厚度188.7m）、下第三系（厚度1646m）和白垩系（厚度1581m）。

2 地热地质模型

依舒断裂带汤原断陷内热储层在区域上分布比较均匀，可以概化为水平方向延伸较远且受地堑边界控制的均质含水层，在垂向上可以视为一个含水（或储热）岩组，呈多层状。地堑内现有2个控制钻孔，为地热资源的存在提供了可靠证据。综合分析物探和钻探资料，可初步建立地热田的地热地质模型。下面对形成该地热地质模型的热储、热源、盖层和地温等要素进行叙述。

2.1 热储

依舒断裂带汤原断陷内现有的2个控制钻孔，汤热1井为地热探井，井深1920.58m，井口温度为40℃左右，含热水层厚度为165.8m，最大水层厚度25m，地温梯度为3.5-4℃，最大设计降深为340m时井出水量可达891.84m3/d；汤参2井为石油井，井深2658m，出水量461.2m3/d，井口水温70℃。两井相距48km，地热储层为下第三系宝泉岭组，为孔隙型热储，孔隙率均值为20%，物性较好，砂岩厚度大，可作为地热的主力资源储层，勘查类型为II-1型（层状中低温地热田）。

2.2 热源

汤原断陷主要受依舒断裂带（岩石圈深大断裂）控制，来自地球深部的热源通过主干断裂源源不断的向上部地层传导热量，是形成地热田的主要供热来源。

2.3 盖层

沉积盖层为下第三系泥岩。埋深873m以上的组内泥岩可作为盖层，并与热储层构成自生自储自盖型储盖层组合模式。

2.4 地温

由汤参2井测温资料得知，下第三系三段以上地层深度小于1100m，地温<50℃；下第三系二-三段地层深度1100-2000m，地温>70℃；下第三系二段以下地层深度>2000m，地温>90℃。

2.5 基底

依舒地堑基底为前古生界变质岩地层，主要岩性为花岗岩。

3 地热资源量估算与初步评价

本次地热资源量估算评价的前提，是把汤原断陷的分布范围均作为地热田的面积来考虑，地热田面积设为3320km2。

3.1 地热能储量估算

采用热储法对热储层中热能量进行概略的计算。热能量计算又分为热储层中热能总量和可开采热能储量计算两个方面。前者国内常用的方法是热储法，后者常用的方法是回采系数法。

3.1.1 热储法计算模型

QR=C·A·d·（tr-tj） （1）

3.1.2 回采系数法计算模型

Qwh=RE×QR （2）

3.1.3 计算参数的确定及计算结果

将所确定的计算参数代入热储计算模型（1）（2），计算热储中热能总量为7.71×1019J，可开采出热能储量7.71×1018J，折合成煤7.33×108t（表1）。

表1 热储参数及计算结果表

注：根据规范《地热资源评价方法》（DZ40-85），吨煤热效率值按10513.557×106J计算。

3.2 初步评价

本次推测的汤原断陷地热田，为依舒断裂控制的长条状地堑型构造断陷层状沉积成因。按国家标准《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615-2010），地热田勘查类型属中低温（Ⅱ）类Ⅱ-1型（层状热储地热田勘查类型）。热储平均温度约为56.3℃，按地热资源温度分级属低温地热资源热水级。采用热储法估算热储层中储存的热量（QR）为7.71×1019J，回收率按10%计算，可开采出的热量（Qwh）为7.71×1018J。按服务100年计算，可采热能为2441.5MW，>50MW，按地热田规模分级标准，属大型地热田。

4 结论

（1）依舒断裂长期的构造活动，使汤原断陷沉积了巨厚（钻探控制底界埋深2650m）的第三系陆相沉积，为地热资源的形成提供了基础地质条件。

（2）深大断裂带为热储不断提供热源，使汤原断陷地温梯度达3.3～4.0℃/ hm，高于地球表层平均地温梯度值（3.0℃/ hm）。地热井抽水试验井口出水温度42℃，说明汤原断陷属较高地热异常区。

（3）汤原断陷地热资源储量丰富，经地热资源量估算，可开采热能储量7.71×1018J，折合成煤7.33×108t，属大型地热田。

（4）汤原断陷地热田的发现及地热资源赋存分布的研究，对在郯庐断裂带及北延部分的敦密断裂带和依舒断裂带凹陷地段寻找地热资源有着积极的引导作用。

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