朝陽溝油田地層溫度影響因素探討

于建瑋

（大慶油田有限責任公司測試十大隊，黑龍江 大慶 166405）

隨油田開發(fā)的深入和生產(chǎn)測井技術的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)對朝陽溝油田地熱研究程度較低，在以往的地質(zhì)勘探過程中，地溫只作為常規(guī)的測試項目提供測試成果，有必要對該井田地溫的變化規(guī)律及其影響因素進行分析研究。結合前人研究成果，通過對朝陽溝油田地溫狀況的研究，找出本區(qū)地溫分布規(guī)律，分析產(chǎn)生高低溫的地質(zhì)因素，為下一步油田安全生產(chǎn)過程中采取合理的措施提供依據(jù)。

根據(jù)熱力學理論，我們知道溫度的傳遞方式主要有熱傳導、熱對流和熱輻射，在我們正常的油田生產(chǎn)過程中，主要會遇到熱傳導和熱對流，其中井筒中主要是熱對流方式（如圖1a），地層內(nèi)主要是熱傳導方式傳遞熱量（如圖1b）。井筒中的流體通過對流傳遞熱量，然后通過熱傳導進入地層。

1 地面溫度的影響

通常我們測試的同位素測井和環(huán)空找水測井時需要測試溫度曲線，所測溫度曲線上反映的是井筒內(nèi)溫度。朝陽溝油田所有井井深都小于2485m，均為青山口組地層，平均地層地溫方程T=4.06H+2.15，地溫梯度為4.06℃/hm。按照梯度方程計算，井深在900m-1100m的井，井溫范圍在38.69℃-46.81℃。但是井筒內(nèi)溫度是以熱對流方式傳遞，在很大程度受地面溫度影響。同時地面溫度受季節(jié)、時刻以及注水井注入液體甚至注入量的影響。利用能量和動量方程進行差分運算就可以分別計算出井筒內(nèi)及地層的溫度分布情況。

在表1中發(fā)現(xiàn)，注水井中熱對流現(xiàn)象明顯，在未進入水井底部的死水區(qū)之前，井筒內(nèi)溫度受地面溫度影響很大，與地層溫度有較大關系，而且夏季作業(yè)時溫度高于春秋時作業(yè)溫度；在進入死水區(qū)后受地層內(nèi)溫度影響，溫度趨于平穩(wěn)（如圖2）。但是朝105-51和朝104-54的油井中，液面以下的溫度受地層溫度影響，且明顯高于注水井溫度。

圖1

表1 朝陽溝油田中部井測試溫度

圖2 溫度在井筒內(nèi)變化圖

以水井井筒內(nèi)溫度為例說明，在地溫梯度相同的情況下，注熱水井比注冷水井井底溫度要高，而相同的井次夏季測試井底溫度比冬季測試井底溫度要高，而注聚合物井比注水井井底溫度要高。油水井中對比，油井井筒內(nèi)液面以下溫度受地面溫度影響較小，主要受地層溫度影響。

圖3a 朝108-64連通圖

圖3b 朝104-58連通圖

2 巖性的影響

單純地層中的傳熱較簡單，只有熱傳導，而無熱對流。熱傳導是通過溫度差得到熱量，地層溫度與流體的溫度差產(chǎn)生熱量，地層溫度由溫度梯度得到。地層不具備均一性，地層中含有不同的礦物巖石。朝陽溝油田位于大慶長垣外圍，低滲透油田主力產(chǎn)層為扶余油層，油層多為粉砂巖和細砂巖。

熱力學中，不同的巖石具有不同的熱導率。巖石熱導率表示巖石傳熱的能力，巖石的巖性組合及其熱導率對地層溫度有一定的影響。巖石的熱導率主要取決于巖石的成分、結構，熱導率低的巖層具有較高的地熱梯度；低熱導率阻止熱量的流失和傳遞，導致其下部地層溫度升高。沉積盆地中泥頁巖的熱導率較低，約為 1.5W/(m·K)；碳酸鹽巖的熱導率約為2～3W/(m·K)；砂巖的熱導率約為 3～4.5W/(m·K)，砂巖的熱導率約為泥頁巖的三倍，因此砂巖中更有利于熱量的傳遞，但是在泥巖層就會使溫度升高。

3 同一注產(chǎn)網(wǎng)絡的影響

朝陽溝油田采用新式的先注后驅再采模式生產(chǎn)，那么在同一注采系統(tǒng)中，同一口油井受到周邊幾口水井的注水效果影響（如圖3a、b）。相同的深度范圍內(nèi)的同一層位中，油井產(chǎn)液溫度會受周邊注水井溫度影響。

4 地質(zhì)構造的影響

注水生產(chǎn)系統(tǒng)對溫度有影響，同樣地下水活動對地溫分布有很重要的影響。地下水活動與斷裂密切相關,地下熱流體(水)沿斷裂上涌導致地溫高異常是盆地地溫場研究中常見的現(xiàn)象。在斷裂帶發(fā)育地區(qū)及隆起區(qū)熱流體活躍，地溫梯度高；斷裂不發(fā)育地區(qū)及洼槽地區(qū)地溫梯度較低。

松遼盆地北部五大斷裂帶的張性斷塊相對集中的發(fā)育區(qū)是：①嫩江斷裂帶。②齊西——敖古拉——哈拉海斷裂帶。③黑魚泡——頭臺斷裂帶。④任民鎮(zhèn)——肇州斷裂帶。⑤太平山——肇東斷裂帶。同時反轉構造十分明顯,由反轉構造組成了松遼盆地北部四個反轉構造帶：①朝——長反轉構造帶。②隆勝合——任民鎮(zhèn)反轉構造帶。③大慶長垣反轉構造帶。④烏裕爾——敖古拉反轉構造帶。朝陽溝油田周邊發(fā)育三大斷裂帶，同時發(fā)育朝-長反轉構造帶，該帶處于基地斜坡或斷階上，由朝陽溝背斜、長春嶺背斜和和青山口背斜組成。整體上看，朝陽溝油田屬于一個被斷裂帶分割包圍的背斜，同時內(nèi)部發(fā)育小的斷陷等構造。在表一表二中對比發(fā)現(xiàn)油田中部井溫較高，相對位于背斜頂部，地溫梯度高，熱量散失慢，溫度較高。

張性和張扭性斷裂是地下水和地下熱水運移的良好通道。它既可以使表層和上部涼水不斷地滲流到地下深層，使原始地溫降低，也可以使地下深處的熱水或斷層生成的熱量，源源不斷地輸送到上部，使原始地溫增高。壓性或壓扭性斷裂，結構面兩側巖石擠壓強裂，結構致密，地下水在垂直斷面的方向上不易滲透流過。當?shù)叵滤谏畈肯蚺判箙^(qū)水平逕流時，遇到隔水的壓性斷裂，就造成了地下水的富集，而改變了逕流條件，地下熱水就沿著壓性結構面的相對開啟部分或派生的張性羽狀斷裂向上運移，因而改變了原來的地溫狀況。所以斷層帶，尤其是較大的斷層帶附近，常產(chǎn)生低溫或高溫的異常現(xiàn)象。

表2 朝陽溝油田邊緣井測試溫度

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