二维定量平衡剖面技术在雄安牛驼镇地区的应用

雄安新区为2017年设立的经济特区,为保障雄安新区地下工程安全建设、需要研究其地下地层变形特征,为雄安地区深部三维地质结构和稳定性评价提供基础资料。针对雄安牛驼镇凸起,采用平衡剖面技术和2D Move软件对过牛驼镇凸起地震剖面进行构造还原恢复,定量计算了牛驼镇凸起及其周边新生代地层横向伸展量和相对伸展速率、纵向地层压缩率和压缩速率。研究认为牛驼镇地区横向拉伸变形最快时期为孔店组—沙四段、伸展速率为0.5137 mm/a;最慢时期为馆陶组—平原组、伸展速率为0.017 mm/a,从古近系至新近系牛驼镇地区拉张伸展作用逐渐减弱。牛驼镇地区纵向压实-成岩作用最强烈时期为孔店组—沙四段、压缩速率为42.5 m/Ma。孔店组—沙四段是牛驼镇凸起区横、纵向地层变形程度和规模最大时期。还原恢复过程准确、定量,可为地下三维地质结构创建和地质稳定性评价提供准确参考。

雄安地区牛驼镇凸起构造还原恢复

针对雄安牛驼镇凸起,采用平衡剖面技术和2D Move软件对过牛驼镇凸起地震剖面进行构造还原恢复,定量计算了牛驼镇凸起及其围区新生代地层横向伸展量和相对伸展速率、纵向地层压缩率和压缩速率。研究认为,牛驼镇地区横向拉伸变形最快时期为孔店组-沙四段、伸展速率为0.5137 mm/a,最慢时期为馆陶组-平原组、伸展速率为0.017 mm/a,从古近系至新近系牛驼镇地区拉张伸展作用逐渐减弱。牛驼镇地区纵向压实-成岩作用最强烈时期为孔店组-沙四段、压缩速率为42.5 m/Ma。孔店组-沙四段是牛驼镇凸起区横、纵向地层变形程度和规模最大时期。还原恢复过程准确、定量,可为地下三维地质结构创建提供准确参考。

牛驼镇凸起南段潜山勘探潜力分析

冀中坳陷牛驼镇凸起南段潜山具有含油层系少、勘探程度低的特点。对潜山油源、储盖组合、油气输导体系、圈闭类型等的研究结果表明,牛驼镇凸起南段潜山具有良好的油气成藏条件,发育有潜山风化壳和潜山内幕2种类型的油气成藏模式,不同的模式具有不同的油气运聚特征。分析认为,牛驼镇凸起南段潜山具有良好的勘探潜力,其中雄11井北潜山残丘圈闭和霸28井潜山内幕圈闭是该区下步扩大潜山残丘勘探规模和获得潜山内幕勘探突破的首选目标。

霸县凹陷牛驼镇凸起潜山内幕古流体和现今流体特征研究

霸县凹陷牛驼镇凸起潜山内幕储层发育且勘探程度低,通过牛驼镇凸起潜山内幕方解石脉体及围岩的岩石学、同位素、包裹体等特征的研究,分析了古流体来源、期次和演化特征,再结合现今地层水特征,总结了流体活动对油气成藏的影响。研究结果表明:研究区发育3种类型方解石脉体(Cal1、Cal2和Cal3),其中加里东运动早期形成的Cal1型脉体与围岩同位素特征相似,认为流体来源于海相围岩。加里东运动晚期形成的Cal2型脉体可分为2期,其中裂缝边部的早期脉体Cal2-1与围岩同位素特征也相似,流体也来源于围岩;位于中心的晚期脉体Cal2-2相对围岩具有δ^(13)C相似、δ^(18)O亏损和^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,流体包裹体具有较低均一温度(<50℃)和盐度(1.3wt%~3.5wt%Na Cl),认为流体来源于大气水和围岩的混合。喜马拉雅运动Es3-Es4期形成的Cal3型脉体相对围岩具有δ^(13)C和δ^(18)O亏损、^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,流体包裹体具有高均一温度(142~210℃),认为流体来源于岩浆活动。这些特征表明研究区存在3次流体活动,流体分别来源于海相围岩、大气水和岩浆活动,没有烃类流体活动的证据。研究区现今地层水具有低矿化度(2~3 g/L)、高钠氯系数(1~1.2)的特征,与邻近霸县生油洼槽的古近系地层水有很大差异,说明油气的保存条件及其与霸县洼槽水动力联系均较差。综合古流体和现今流体特征,认为研究区潜山内幕的流体活动特征不利于油气的成藏。

华北牛驼镇凸起潜山方解石脉体特征及流体响应

华北牛驼镇凸起潜山地层中方解石脉体发育,根据研究区潜山地层方解石脉体及其围岩岩石学、同位素等特征,结合埋藏史、热史和构造演化史,分析流体来源及活动期次。结果表明:牛驼镇凸起潜山地层发育4种类型方解石脉体(Cal_1、Cal_2、Cal_3和Cal_4),其中加里东运动早期形成的Cal_1型脉体与围岩同位素特征相似,流体来源于围岩。加里东运动晚期形成的Cal_2型脉体相对围岩具有δ^(13)C相似、δ^(18)O亏损和^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,流体来源于大气水和围岩的混合。喜马拉雅运动Es_3-Es_4期形成的Cal_3型脉体相对围岩具有δ^(13)C和δ^(18)O亏损、87Sr/86Sr富集的特征,流体来源于岩浆活动。喜马拉雅运动Ng-Nm末期形成的Cal_4型脉体相对围岩也具有δ^(13)C和δ^(18)O亏损、^(87)Sr/^(86)Sr富集的特征,其形成与烃类流体有关,主要来源于霸县洼槽的Es_3烃源岩在Ng-Nm末期大规模的生排烃。该研究成果为分析研究区油气运移期次提供理论依据。

雄安新区顶面埋深在3500m以浅的中元古界热储可采地热资源量和开发参数评估

为了科学合理开发利用雄安新区顶面埋深在3500m以浅的中元古界地热能,从地热资源量回收率、布井规模、单井产量、国家水热下降许可指标、开采回注井距、回注量、开采时间等开发参数进行试算和分析,评估了雄安新区地热流体可开采量,试算结果表明雄安新区地热资源量回收率和布井规模有限制,目前雾迷山组主流单井产量110m^3/h、回注量165m^3/h、井距500m合理,可以满足100年的地热田开发寿命且符合国家水热下降许可指标。地热单元的理论热能最大回收率值与单层热储岩石孔隙度、密度、比热和地热水的密度、比热等物性有关,与热储面积、厚度无关,实际最大回收率约为理论最大回收率的一半,它与生产井布井规模、单井生产量、生产开发时间、尾水温度等开发参数直接相关。推出的回注井距、回注量、开采时间简化计算公式方便实用;在热突破距离、时间、回注量评估中,不论哪种岩性,有效热储层厚度是非常重要的因素,其次是回注量和回注时间,热储孔隙度及渗透性的影响远不及有效热储层厚度的影响。雄安新区的可采地热水资源乐观估算可采地热水量占总储存水量的50%,为163.79×10~8 m^3、可采地热水所含热量37.76×10~8 GJ、折合标煤2.579×10~8 t,以每平方米每年耗能0.32 GJ计,年均可满足1.137亿平方米建筑物供暖;保守估算是乐观估算结果的30%;最佳估算是乐观估算结果的50%,年均可采地热水可满足5685万平方米建筑物供暖;雄安新区成为是地热能源应用的典型示范区。

牛驼镇凸起发育过程

针对牛驼镇凸起抬升时间和内幕结构研究不足的问题,运用地球物理方法和平衡剖面技术,研究牛驼镇凸起发育过程.结果表明:牛东断层与派生断层组成"Y"型,牛东断层下盘发育阶梯状逆冲断层.研究区构造演化经历3个阶段:J-K为凸起发育前潜山内幕形成期,其中J2末-J3为逆冲褶皱发育期;E1k-E3d为凸起形成期,其中E2s3-E3d为廊固—牛驼镇断块翘倾发育期;N-Q为凸起埋藏期.中生代主要受区域挤压和走滑运动的影响;新生代伸展构造、走滑运动及基底沉降控制牛驼镇凸起的演化,并与断层的产状相关.根据地震剖面、构造演化剖面特征得出内幕存在逆断层,E2s3凸起发育明显.通过分析构造演化对烃源岩、储集层、盖层、运移通道和圈闭的影响,预测牛驼镇凸起存在潜山内幕油气藏.

冀中坳陷牛驼镇凸起潜山内幕勘探成藏条件研究

近几年,冀中坳陷潜山内幕油气藏勘探取得了重大突破,实现了潜山勘探由相对简单、明显的类型向更复杂、更隐蔽类型的转变。但这些发现的潜山内幕油藏均位于坳陷的负向构造单元内,从成藏条件分析,凹陷内内幕潜山成藏与凸起相比往往具备一定的优势。通过对牛驼镇凸起潜山及内幕地层、构造特征、储盖组合、供油条件、保存条件等方面的研究,认为牛驼镇凸起夹持于两个富油气凹陷之间,油源供给充足,油气运移通道畅通,并且存在下古生界至新元古界、中古元界3套内幕储盖组合。由于下古生界寒武系(府君山组除外)、中元古界蓟县系洪水庄组为盖层,蓟县系雾迷山组为储层的储盖组合分布范围局限,蓟县系杨庄组、长城系串岭沟组能否起盖层(隔层)作用,是凸起形成潜山内幕油藏的关键。

雄安牛驼镇凸起区高渗性白云岩对上覆地层温度场的影响

牛驼镇凸起区内岩溶型白云岩广泛发育,其层内地下水对流造成浅表温度异常,沉积盖层段的地温梯度值为50.0℃·km^(-1),但随着高渗性白云岩埋深的增加,上覆沉积盖层段地温梯度值逐渐减小.本文以6口钻井测温曲线和213块样品热物性资料为基础,对高渗性白云岩层内流体对流对上覆地层温度影响的大小开展水热耦合研究.结果表明:一定厚度高渗透层随着其埋深的增加对浅部地层温度的影响减小,2.0 km厚度高渗层其温度影响范围在3.0 km左右;当高渗透层埋深一定时,其温度影响会随着其厚度的增加而增大.其次,通过安01测温曲线获取牛驼镇凸起底部变质基岩温度场特征,地温梯度值为18.6℃·km^(-1),结合其热导率值,计算知热流值在58.2 mW·m^(-2)左右.通过该热流值累加上上部碳酸盐和沉积岩层生热率热流值贡献,得知牛驼镇凸起区及周边真实地表热流值为59.6 mW·m^(-2)左右.相比于受到地下水对流或热折射效应影响的沉积盖层段90.0 mW·m^(-2)的“热流值”,通过该变质基岩层段计算出的地表热流值更加能够反映该区域的热流值背景.

牛驼镇凸起区干热岩地热资源赋存分布特征及开发利用前景

综合分析研究牛驼镇凸起区大地热流值的分布、莫霍面深度、重磁特征和相关测温资料后,发现牛驼镇凸起区赋存的干热岩地热资源具有开发利用的价值。另外,对以往钻孔测温资料的整理研究发现,牛驼镇凸起区新生界地温梯度值介于3~13℃/hm,地温异常区面积达617.86 km^2,利用经验公式T(z)=T_0+q_0Z/K-AZ^2/2K,预测在-4 000 m水平地温最高可达200℃,在此基础上,采用体积法资源量估算公式Q=ρ×C_ρ×V×(T-T_0),按30%的估算系数计算,标高在-3 500^-4 000 m可预获干热岩地热资源量(热能)0.99×10^(19)J,折合标准煤3.39亿t。并对牛驼镇凸起区干热岩资源的开发利用前景进行了评价和建议。