查干凹陷现今地温场研究及其油气地质意义

邓已寻，左银辉，郝情情，李中超，李新军，高霞，李仁甫，徐深谋

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳 457001；3.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；4.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100025；5.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059）

查干凹陷现今地温场研究及其油气地质意义

邓已寻1，2，左银辉2，3，郝情情4，李中超2，5，李新军2，高霞2，李仁甫2，徐深谋2

（1.中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083；2.中国石化中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳 457001；3.中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；4.中国冶金地质总局矿产资源研究院，北京 100025；5.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都 610059）

查干凹陷是银-额盆地最具油气勘探潜力的凹陷，文中应用9口井的测温资料，计算了查干凹陷的地温梯度、大地热流，分析了查干凹陷地温梯度平面分布特征。研究结果表明：查干凹陷具有稳定区域的中等地温型地温场特征，其平均地温梯度为3.36°C/100 m，平均估算大地热流为54.04 mW/m2；凹陷地温梯度的分布呈现毛敦次凸最高，东部次凹次之，西部次凹最低的特征；其分布与基底埋深相关，还与查干凹陷区巨厚沉积盖层和凹陷四周凸起之间产生的“热折射”效应作用有关。另外，查干凹陷烃源岩的成熟度受古地温影响。研究成果为查干凹陷及银-额盆地其他凹陷的烃源岩生烃评价提供了地温资料。

地温场；地温梯度；查干凹陷；银-额盆地

地温场在油气生成和盆地演化过程中起着重要的作用,研究盆地的地温场不仅对油气勘探具有重要的指导意义，还为盆地的成因动力学和构造热演化等基础问题的探讨提供科学依据和约束［1-2］。现今地温场的研究包括地温随深度的变化规律、地温梯度及大地热流的空间分布特征等内容。

查干凹陷自1995年的第一口井——查参1井揭示存在良好的油气资源潜力以来，至今已钻探30余口探井，其中有多口井获得油气流。已发现三级石油储量超过0.4×108t，发现一个新油田——吉祥油田，证实查干凹陷具有较好的勘探开发前景。由于钻井数量少及测温资料的限制，以前文献中仅对该区查参1、巴1和毛1井的现今地温梯度进行了计算，其地温梯度分别为3.2，2.5，1.9°C/100 m［3］。但是巴1井和毛1井的测温资料可能是刚完钻时测试的，此温度与地层实际温度存在一定差异，导致计算的地温梯度较低，这与查干凹陷所处的区域构造背景不相符，因此不能真实反映该井的地温状态。

近年来随着查干凹陷油气勘探的进展，积累了一些新的地温资料，文中依据9口井的地温数据对查干凹陷现今地温场分布特征进行研究，探讨查干凹陷地温场的分布及其与油气资源的关系，从而为银-额盆地其他凹陷的勘探提供指导。

1 地质概况

查干凹陷地处内蒙古自治区巴彦淖尔盟乌拉特后旗，区域构造上位于银-额盆地东部查干德勒苏坳陷的中部，凹陷西邻西尼凸起，东以楚干凸起与白云凹陷相隔，西南为木巴图隆起，东南紧靠狼山。大地构造位置位于塔里木、哈萨克斯坦、西伯利亚和华北4大板块的结合部位［4］，构造活动复杂。

凹陷呈不规则的“菱形”展布，是一个西南和西北断、东北和东南超结构的中、新生代断陷，北东长60 km，北西宽40 km，勘探面积约2 000 km2，是银-额盆地中最具勘探潜力的凹陷。根据基底起伏、断裂系统及构造演化等特征的研究成果，认为查干凹陷具“两凹一凸”的构造格局，即西部次凹、东部次凹和毛敦次凸，可划分为9个二级构造单元。

图1 查干凹陷构造划分及井位

前人已对中国西北中生代断陷盆地的现今地温场做了大量工作［5-11］，总体表现为中温型地温场特征。但银-额盆地的地温场研究相对薄弱，勘探程度相对较高的查干凹陷，近10 a也没有开展这方面的研究。随着勘探深度加大，该区现今地温场的研究势在必行。

2 地温数据分类及地温梯度计算方法

目前收集到的温度数据主要有2种：静温和流温。前者通常是在完井后，关井数天或长期关井后试油时将仪器下放至接近油层射井段，进行温度测量获得的数据。由于关井时间长，井温可以认为已与地层温度达到平衡，是研究地温场特征的主要依据之一。后者主要包括测井测温数据，也是地温场研究的主要数据之一。但由于测井测温一般都在刚完钻时就进行测温，其测试的温度数据与实际地层温度存在一定差异。这是由于在钻探过程中钻头的摩擦生热和钻井液的循环，破坏了钻孔及其附近的地温状况。钻头摩擦生热仅限于钻头所接触部位，在时间上是短暂的，去热效应一般为被钻井液循环所抵消。钻井液循环在整个钻进过程中连续发生，直至钻探完成和井液循环停止后才终止，随后钻探产生的热效应开始逐渐消失，井温开始恢复。

钻井结束后井温变化可分为3段，上段瞬时井温比原始地温高，下段比原始地温低。在某些情况下，如果钻头摩擦发热量很大，不能为井液循环抵消，则井底井液温度可能会比原始地温高。在上下两段之间有一过渡带，此处井液温度和围岩地温相平衡，称为中性点或中性段（O′点）（见图2）。图中：1-A线为停钻后不久的测温曲线；2-B线为停钻一段时间的测温曲线，随停钻时间的增加，测温曲线向箭头所指方向变化，箭头指向是地温恢复的方向；3-C线为原始地温曲线。

图2 停钻后井液温度恢复曲线示意

文中根据不同的温度数据，采用了不同的地温梯度计算方法。对于静温数据，利用公式（1）计算得到地温梯度；对于流温数据（测井测温），则要寻找中性O′点的温度及深度，再利用公式（1）计算得到地温梯度。

式中：G为地温梯度，°C/100 m；T为地层温度，°C；T0为地表温度，°C，取查干凹陷年平均温度，约9°C；Z为地层深度，m。

3 地温场特征

3.1 单井地温梯度

本次共收集到9口井的温度数据，其中巴1、查参1和意2井为测井测温（见图3）。毛1井位于乌力吉断鼻构造带，于1997年5月3日开钻，同年6月29日完钻，7月13日完井，先后共进行了7次井温测试，由于井温受钻井时的钻头摩擦升热及钻井液的温度影响，一般在完井后较长一段时间测试的温度才能代表真实的地层温度。从恢复的地温梯度看，1997年进行了4次测温，地温梯度为3.05°C/100 m；而1998年测试的3次井温，恢复的地温梯度为3.64°C/100 m，明显比1997年测试的地温梯度高。由于该井关井时间近1 a，地层的温度基本恢复到钻前状态，因此1998年测试的数据基本能反映该井真实的地温梯度（见图3a）。

从毛1井不同时间的测试温度数据变化情况可以看出，钻井液对地层温度的影响是十分明显的，因此，对于刚完钻就进行测井测温的巴1井和意2井，不能简单利用温度数据回归获取地温梯度，而应通过识别中性点来计算地温梯度。巴1井和意2井的测温曲线分别在1 000 m和450 m左右出现拐点，推测为中性点（见图3b，3c），利用中性点对应的温度和深度，计算得到巴1井、意2井的地温梯度分别为3.80°C/100 m和3.20°C/100 m。

图3 查干凹陷单井测试温度与深度关系

查参1井进行了2次测温，同一深度测试的温度相差超过30°C，可能是测井仪器故障所致，而第2次测温基本能代表地层实际温度，计算得到该井的地温梯度为3.24°C/100 m（见图3d）。

其他井大多为静温数据，可以利用公式（1）进行计算，得到的地温梯度近似代表该井的实际地温梯度，其现今地温梯度在3.05～3.80℃/100 m，平均地温梯度为3.36℃/100 m（见表1）。

表1 查干凹陷地温梯度和估算大地热流计算结果

3.2 估算大地热流

由于盆地内沉积层的压实作用不同，不同层位的热导率不同，其地温梯度也不同，通常表现为随深度增大而减小，因此，地温梯度不是表征盆地热状态的理想参数。地表热流为地温梯度与热导率的乘积，相对而言是一个更能表达盆地热状态的综合参数，是标志区域基本地热特征的热量参数。参考海拉尔盆地乌尔逊凹陷的岩石热导率［9］，估算了查干凹陷的大地热流（见表1），查干凹陷大地热流在49.11～61.18 mW/m2，平均为54.04 mW/m2。

3.3 地温梯度分布

依据以上9口井的地温梯度，结合钻井、录井、岩性、构造分区及地震解释结果等，编制了查干凹陷现今地温梯度平面分布图（见图4）。图中反映出毛敦次凸地温梯度最高，其次是东部次凹，西部次凹最低。西部次凹内部，乌力吉断鼻构造带和中央构造带等构造高部位地温梯度较高，洼陷带较低。这反映其地温梯度的分布主要受凸凹相间的构造格局控制，与基底埋深相关，并受凹陷区巨厚沉积盖层和凹陷四周凸起之间产生的“热折射”效应影响，结果在凸起区形成地温梯度高值区，而凹陷区形成地温梯度低值区，整体上反映出区域构造的轮廓。

图4 查干凹陷现今地温梯度分布

4 讨论

4.1 查干凹陷现今地温场性质

查干凹陷现今地温梯度在3.05～3.80℃/100 m，平均3.36℃/100 m，比全球平均地温梯度3.00℃/100 m高，也比中国西北部其他盆地高，如酒泉盆地群现今地温梯度在2.51～3.00°C/100 m，酒西盆地地温梯度平均为2.86°C/100 m，吐哈盆地地温梯度2～3℃/100 m［5］。但比东北部盆地低，如松辽盆地的现今地温梯度平均为3.70°C/100 m。查干凹陷的地温梯度表现为中温型地温场性质，其地温梯度随深度的变化而变化，与岩石热导率呈负相关关系，不能准确反映凹陷的热状态，而大地热流能够客观地反映一个地区的热状态。从估算的大地热流值看，查干凹陷平均为54.04 mW/m2，这与元古代克拉通盆地的平均值（55±17）mW/m2［12］相当，也与中国大陆中、西部地区诸多盆地或构造稳定区相当，如四川盆地（53 mW/m2）和南阳地区（55 mW/m2）［13］，因此查干凹陷具有构造稳定区的热状态。根据以上研究，可以确定查干凹陷现今地温场整体表现为构造稳定区的中温型地温场特征。

4.2 油气地质意义

国内外研究认为，一些盆地的有效烃源岩分布和油气生成受现今地温场的控制，如海拉尔盆地乌尔逊凹陷，另一些盆地现今地温场对有效烃源岩的控制作用不明显，如海拉尔盆地贝尔凹陷、呼和湖凹陷［9］。根据查干凹陷钻井的镜质体反射率数据与深度的关系，得出查干凹陷的生烃门限深度在1 500 m左右。那么凹陷烃源岩生烃过程是否受现今地温场的控制？根据平均地温梯度及平均地表温度计算得到1 500 m处的地温是59.40℃，还没有进入生油窗，可见，查干凹陷烃源岩生烃过程受古地温场控制，也反映在某一地质历史时期查干凹陷经历了巨大的剥蚀或热事件，并引起局部地区形成低压成藏系统。因此，古地温场的研究，对于认识查干凹陷烃源岩成熟度演化、生排烃史、成藏期次及其特征至关重要，这也是下一步研究的重点。同时，现今地温场对古地温场的恢复具有约束作用，是古地温场研究的一项重要基础资料。

5 结论

1）查干凹陷现今地温梯度在 3.05～3.80℃/100 m，平均为3.36℃/100 m，估算大地热流在49.11～61.18 mW/m2，平均为54.04 mW/m2，具有稳定区中温型地温场特征。

2）查干凹陷地温梯度平面分布整体具有次凸地区高、次凹地区低的特征，表现为毛敦次凸最高，东部次凹次之，西部次凹最低。

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（编辑 王淑玉）

Present geothermal fields of Chagan Sag and its oil and gas geological significance

Deng Yixun1，2,Zuo Yinhui2，3,Hao Qingqing4,Li Zhongchao2，5,Li Xinjun2,Gao Xia2,Li Renfu2,Xu Shenmou2
(1.School of Energy Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Research Institute of Exploration and Development,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China;3.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;4.Research Institute of Mineral Resources,China Metallurgical Geology Bureau,Beijing 100025,China;5.Institue of Sedimentary Geology,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China)

Chagan Sag has the most potential of oil and gas exploration in Yingen-Ejinaqi Basin.The geothermal gradient distribution map was drawn by calculating the present geothermal gradients of 9 wells and the terrestrial heat flow value was estimated.The results show that Chagan Sag has the characteristics of middle temperature field in the stable area,with an average thermal gradient value of 3.36°C/100 m and an average terrestrial heat flow value of 54.04 mW/m2.The geothermal gradient distribution generally shows the highest value in the Maodun Subsag,the middle value in the eastern subsag and the lowest value in the western subsag.The geothermal gradient distribution is not only associated with the basement depth,but also associated with the thermal refraction effects between the huge sedimentary cover in the sags and the uplifts around the sags.In addition,the maturity of source rock is controlled by paleotemperature.This study can provide the geothermal data for evaluating the hydrocarbon generation of source rock in Chagan Sag and other sags in Yingen-Ejinaqi Basin.

geothermal field;geothermal gradient;Chagan Sag;Yingen-Ejinaqi Basin

中国石化重大科研攻关项目“银-额盆地查干凹陷油气富集主控因素研究”（P10001）

TE121.3+1

：A

1005-8907（2012）03-0284-05

2011-08-09；改回日期：2012-03-11。

邓已寻，男，1971年生，在读博士研究生，高级工程师，主要从事石油地质勘探研究工作。E-mail：dengyixun@sohu.com。

邓已寻，左银辉，郝情情，等.查干凹陷现今地温场研究及其油气地质意义［J］.断块油气田，2012，19（3）：284-288. Deng Yixun，Zuo Yinhui，Hao Qingqing，et al.Present geothermal fields of Chagan Sag and its oil and gas geological significance［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（3）：284-288.