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(zé)任公司測(cè)試十大隊(duì)，黑龍江 大慶 166405）

隨油田開發(fā)的深入和生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)的發(fā)展,發(fā)現(xiàn)對(duì)朝陽溝油田地?zé)嵫芯砍潭容^低，在以往的地質(zhì)勘探過程中，地溫只作為常規(guī)的測(cè)試項(xiàng)目提供測(cè)試成果，有必要對(duì)該井田地溫的變化規(guī)律及其影響因素進(jìn)行分析研究。結(jié)合前人研究成果，通過對(duì)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(xué)理論，我們知道溫度的傳遞方式主要有熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射，在我們正常的油田生產(chǎn)過程中，主要會(huì)遇到熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流，其中井筒中主要是熱對(duì)流方式（如圖1a），地層內(nèi)主要是熱傳導(dǎo)方式傳遞熱量（如圖1b）。井筒中的流體通過對(duì)流傳遞熱量，然后通過熱傳導(dǎo)進(jìn)入地層。

1 地面溫度的影響

通常我們測(cè)試的同位素測(cè)井和環(huán)空找水測(cè)井時(shí)需要測(cè)試溫度曲線，所測(cè)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(jì)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(duì)流方式傳遞，在很大程度受地面溫度影響。同時(shí)地面溫度受季節(jié)、時(shí)刻以及注水井注入液體甚至注入量的影響。利用能量和動(dòng)量方程進(jìn)行差分運(yùn)算就可以分別計(jì)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(duì)流現(xiàn)象明顯，在未進(jìn)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(guān)系，而且夏季作業(yè)時(shí)溫度高于春秋時(shí)作業(yè)溫度；在進(jìn)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(cè)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(cè)試井底溫度比冬季測(cè)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(duì)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(dǎo)，而無熱對(duì)流。熱傳導(dǎo)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(xì)砂巖。

熱力學(xué)中，不同的巖石具有不同的熱導(dǎo)率。巖石熱導(dǎo)率表示巖石傳熱的能力，巖石的巖性組合及其熱導(dǎo)率對(duì)地層溫度有一定的影響。巖石的熱導(dǎo)率主要取決于巖石的成分、結(jié)構(gòu)，熱導(dǎo)率低的巖層具有較高的地?zé)崽荻?；低熱?dǎo)率阻止熱量的流失和傳遞，導(dǎo)致其下部地層溫度升高。沉積盆地中泥頁巖的熱導(dǎo)率較低，約為 1.5W/(m·K)；碳酸鹽巖的熱導(dǎo)率約為2～3W/(m·K)；砂巖的熱導(dǎo)率約為 3～4.5W/(m·K)，砂巖的熱導(dǎo)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(huì)使溫度升高。

3 同一注產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)的影響

朝陽溝油田采用新式的先注后驅(qū)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(huì)受周邊注水井溫度影響。

4 地質(zhì)構(gòu)造的影響

注水生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)溫度有影響，同樣地下水活動(dòng)對(duì)地溫分布有很重要的影響。地下水活動(dòng)與斷裂密切相關(guān),地下熱流體(水)沿?cái)嗔焉嫌繉?dǎo)致地溫高異常是盆地地溫場(chǎng)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(duì)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(tái)斷裂帶。④任民鎮(zhèn)——肇州斷裂帶。⑤太平山——肇東斷裂帶。同時(shí)反轉(zhuǎn)構(gòu)造十分明顯,由反轉(zhuǎn)構(gòu)造組成了松遼盆地北部四個(gè)反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶：①朝——長反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶。②隆勝合——任民鎮(zhèn)反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶。③大慶長垣反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶。④烏裕爾——敖古拉反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶。朝陽溝油田周邊發(fā)育三大斷裂帶，同時(shí)發(fā)育朝-長反轉(zhuǎn)構(gòu)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(gè)被斷裂帶分割包圍的背斜，同時(shí)內(nèi)部發(fā)育小的斷陷等構(gòu)造。在表一表二中對(duì)比發(fā)現(xiàn)油田中部井溫較高，相對(duì)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(yùn)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(jié)構(gòu)面兩側(cè)巖石擠壓強(qiáng)裂，結(jié)構(gòu)致密，地下水在垂直斷面的方向上不易滲透流過。當(dāng)?shù)叵滤谏畈肯蚺判箙^(qū)水平逕流時(shí)，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(jié)構(gòu)面的相對(duì)開啟部分或派生的張性羽狀斷裂向上運(yùn)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?，F(xiàn)象。

表2 朝陽溝油田邊緣井測(cè)試溫度

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