江蘇寶應(yīng)地區(qū)熱儲(chǔ)類(lèi)型與勘探前景

鄭開(kāi)富，石 銘

（1. 中石化江蘇油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，江蘇·揚(yáng)州 225009；2. 揚(yáng)州市國(guó)土資源局，江蘇·揚(yáng)州 225000）

寶應(yīng)地區(qū)位于江蘇省中部，夾于江淮之間，京杭運(yùn)河縱貫?zāi)媳?，是揚(yáng)州市的“北大門(mén)”。構(gòu)造位置屬于下?lián)P子地塊蘇北盆地建湖隆起中段，北部為鹽阜坳陷，南部為東臺(tái)坳陷(圖1)。

圖1 江蘇揚(yáng)州市寶應(yīng)地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造Fig.1 The geological structural of Baoying area in Yangzhou, Jiangsu

2005年7月和2014年11月，分別在寶應(yīng)縣射陽(yáng)湖鎮(zhèn)黃蕩村和七里村2口地?zé)峋碧剑诤洹獖W陶系碳酸鹽巖地層中分別獲得水溫74℃、出水量為2200m3/d和93℃、出水量為1503m3/d的高產(chǎn)地?zé)豳Y源。

寶應(yīng)地區(qū)獲得的高溫、高產(chǎn)地?zé)豳Y源，對(duì)整個(gè)華東地區(qū)來(lái)說(shuō)都位居前列。為更好地勘探開(kāi)發(fā)寶應(yīng)地區(qū)的地?zé)豳Y源，進(jìn)一步探尋有利的地?zé)釁^(qū)帶將具有極其重要的意義。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 地層特征

蘇北盆地系中、新生代陸相斷陷盆地，隸屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的東段—下?lián)P子區(qū)，北界以淮陰—響水?dāng)嗔雅c蘇魯隆起為界，西至郯廬斷裂，南抵通揚(yáng)隆起，東與南黃海盆地相接，面積達(dá) 4.20×104km2。

蘇北盆地是在印支事件之后，覆蓋于海相中、古生界之上，經(jīng)過(guò)燕山運(yùn)動(dòng)、喜山運(yùn)動(dòng)而發(fā)育起來(lái)的一個(gè)以拉張為主的沉積盆地。盆地的基底是印支事件之前的海相中、古生界和元古界碳酸鹽巖、碎屑巖建造。印支事件之后，海水完全退出現(xiàn)今的蘇北盆地，結(jié)束了區(qū)內(nèi)的海相沉積，中、新生代則是在此基礎(chǔ)上發(fā)育起來(lái)的一套分布廣泛、厚度大的陸相中、新生界碎屑巖建造[1]。

勘探表明，寶應(yīng)地區(qū)地表均為第四系的東臺(tái)組覆蓋，前第四系僅分布在凹陷與隆起過(guò)渡帶中沉積且發(fā)育不全，因此，該區(qū)主要發(fā)育為震旦系、下古生界寒武—奧陶系、中生界白堊系和新近系的鹽城組等。

地層自下而上依次簡(jiǎn)述如下。

震旦系：燈影組（Z2d），巖性為厚層狀灰色、淺灰色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰色灰?guī)r，厚度650～850m。

寒武系：中上統(tǒng)（?），巖性為灰色、灰白色厚層狀白云巖、硅質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖夾燧石結(jié)核，夾泥巖灰?guī)r、生物灰?guī)r，厚度450～600m。

奧陶系：下統(tǒng)（O1）,巖性為厚層狀灰色、深灰色灰?guī)r夾結(jié)晶生物碎屑灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、含白云質(zhì)灰?guī)r夾頁(yè)巖，厚度150～350m。

白堊系：浦口組（K2p），巖性為厚層狀棕色泥巖、粉、細(xì)砂巖、膏質(zhì)泥巖，厚度0～1420m。

新近系：鹽城組（Ny），巖性為薄—厚層狀灰色、灰白色砂巖、砂礫巖，與灰色泥巖互層，厚度0～450m。

第四系：東臺(tái)組（Qd），巖性為雜色粉質(zhì)黏土、黏土、砂土夾粉砂，局部砂層含礫，厚度0～200m。

1.2 構(gòu)造特征

燕山晚期—喜馬拉雅早期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以斷塊作用形成的隆起與凹陷為特征，并奠定了現(xiàn)代地貌的輪廓，蘇北盆地就是該時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。

（1）褶皺

建湖隆起橫亙蘇北盆地中部，其北為洪澤湖－鹽阜坳陷，南為東臺(tái)坳陷。隆起帶西段洪澤－安豐一帶主要由震旦、古生界組成的復(fù)式褶皺；東段在建湖－伍佑一帶，由于與北東構(gòu)造復(fù)合，導(dǎo)致在建湖隆起北側(cè)向北東分叉為兩支，隆起在此外加寬，主要由白堊系組成。該構(gòu)造帶為一中生代隆起，對(duì)晚白堊世及第三紀(jì)的沉積有一定的控制作用。其南側(cè)為東臺(tái)坳陷中的金湖凹陷，金湖凹陷的新生代沉積厚達(dá)5000～6000m，其北界即為第三紀(jì)沉積邊界，大體呈東西向展布；其北側(cè)為大致呈東西向展布的洪澤－鹽城坳陷；東延出區(qū)與黃海中部東西向隆起相接。該構(gòu)造帶總體呈東西向展布，由于受其它構(gòu)造復(fù)合，致使其西段轉(zhuǎn)向南西，東段在南黃海海域有向南東偏轉(zhuǎn)的趨勢(shì)[2-3]。

（2）斷裂

區(qū)內(nèi)斷裂主要以NE向及NNE向和NW向三組斷裂為主，控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造格局[4]（圖2）。

平橋—流均斷裂（F1）：區(qū)域內(nèi)斷裂位于平橋－流均，斷面產(chǎn)狀310 60，重力異常圖有明顯反映，為密集重力梯度帶。西段切割浦口組，東段上盤(pán)為浦口組，下盤(pán)為震旦系，為建湖隆起的北界斷裂。

丁嘴—涇河斷裂（F2）：區(qū)域上斷裂自丁嘴經(jīng)白馬湖農(nóng)場(chǎng)至涇河，北西走向，為一平移斷層，錯(cuò)斷平橋－流均斷裂、海泗斷裂，具左旋性質(zhì)，重力異常圖有明顯反映，為密集重力梯度帶，航磁異常圖上亦有明顯反映，調(diào)查區(qū)位于斷裂南段。

北西向斷裂（F3）：區(qū)域內(nèi)北西向斷裂比較發(fā)育，與主要構(gòu)造軸線（NE向）垂直或斜交，據(jù)資料顯示分析斷裂多數(shù)為扭性、張扭性，在物探資料上表現(xiàn)為切割異常軸線。它們形成時(shí)代較晚，與調(diào)查區(qū)關(guān)系密切的北西向斷裂為丁嘴—涇河斷裂。

圖2 寶應(yīng)地區(qū)基巖地質(zhì)Fig.2 Base rock geology of Baoying area

1.3 巖漿巖

通常，在蘇北坳陷的凹陷與凸起的交接部位，由于長(zhǎng)期活動(dòng)的主干斷裂發(fā)育且深達(dá)地殼深部，因此使上地幔的巖漿巖有通道進(jìn)行噴溢和侵入。

侵入巖主要有漸新世晚期的輝綠巖等細(xì)小的巖脈產(chǎn)出。

火山巖有侏羅系的安山巖、玄武玢巖及新生代的堿性玄武巖噴發(fā)，區(qū)內(nèi)新生代玄武巖噴發(fā)期主要有兩次，即始新世晚期(分布于垛一段內(nèi))和中新世早期(鹽一段)。

根據(jù)區(qū)域地表露頭和鉆孔資料，寶應(yīng)地區(qū)的巖漿巖發(fā)育程度較差。

2 熱儲(chǔ)類(lèi)型

2.1 孔隙—裂縫型

根據(jù)寶應(yīng)地區(qū)基巖地質(zhì)分布特征，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育了以震旦系、寒武系和奧陶系的海相碳酸鹽巖為主，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，在長(zhǎng)期、強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化溶蝕、淋濾的作用下，有利于裂隙的形成和溶洞的發(fā)育，從而導(dǎo)致巖溶水的發(fā)育和賦存，并形成高產(chǎn)、高溫的地?zé)豳Y源。

JR1井自2450m以下發(fā)育厚度 0.5m的裂縫有11條，其中二類(lèi)裂縫3條，三類(lèi)裂縫8條，累積厚度125.4m（表1）。鉆探證實(shí)，其屬孔隙—裂隙型熱儲(chǔ)類(lèi)型。

表1 JR1井解釋裂縫統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of interpreted frctures in JR1 well

2.2 溶蝕孔洞—裂縫型

BR1井自470m進(jìn)入寒武—奧陶系碳酸鹽巖后，共鉆遇破碎帶21層。其中，7處出現(xiàn)鉆具放空，最大放空井段位于1198.85～1203.55m，放空4.70m（圖3）。

根據(jù)電測(cè)成果，結(jié)合鉆井情況，BR1井的主要熱儲(chǔ)層為寒武—奧陶系的白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r，溶蝕孔洞極其發(fā)育，在鉆井過(guò)程中，呈多次出現(xiàn)放空，最大放空達(dá)數(shù)米，說(shuō)明該區(qū)的熱儲(chǔ)類(lèi)型為溶蝕孔洞—裂縫型（表2）。

表2 BR1井電測(cè)解釋綜合統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of electric interpretation of BR1 well

圖3 寶應(yīng)地區(qū)BR1井地層柱狀Fig.3 Strata column chart of BR1 well in Baoying area

3 熱儲(chǔ)層的賦水性與熱儲(chǔ)模型

3.1 熱儲(chǔ)層的賦水性

蘇北盆地在整個(gè)地質(zhì)發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了揚(yáng)子陸塊基底形成階段（晉寧期）、褶皺蓋層形成階段（印支—加里東期）和濱太平洋大陸邊緣活動(dòng)帶階段（燕山—喜馬拉雅期）三個(gè)主要發(fā)展階段。

對(duì)于位于建湖隆起中段的寶應(yīng)地區(qū)，白堊系浦口組直接覆蓋于奧陶系碳酸鹽巖頂面，缺失上古生界。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征，印支加里東構(gòu)造層中新元古界震旦系、下古生界寒武系—奧陶系、上古生界石炭系—二疊系及中生界三疊系碳酸鹽巖地層因其裂隙巖溶發(fā)育而成為區(qū)內(nèi)重要的地?zé)醿?chǔ)層。燕山構(gòu)造層（侏羅系、白堊系）以陸相碎屑巖—火山巖地層為主，因其不含水、熱導(dǎo)率低、厚度大、分布廣而成為區(qū)內(nèi)良好的地?zé)嵘w層。喜馬拉雅構(gòu)造層（古近系、新近系、第四系）以陸相碎屑巖和松散堆積為主，它即是良好的地?zé)嵘w層，同時(shí)又含有重要的地?zé)醿?chǔ)層。

根據(jù)BR1井實(shí)測(cè)地溫結(jié)果，在局部層段存在異常地?zé)釋佣?，最高地溫梯度達(dá)到8.54 /100m（表3）。

BR1井的地?zé)崴疄镠CO3-Na·Ca型，反映其形成條件主要為長(zhǎng)期的風(fēng)化、淋濾作用，徑流條件好。在深部熱傳導(dǎo)的作用下，上覆熱儲(chǔ)層裂隙、溶洞極其發(fā)育，而且滲透性較高、含水層厚度大，因此，形成了寶應(yīng)地區(qū)具有富水性能較強(qiáng)的地?zé)豳Y源系統(tǒng)。

表3 BR1井地溫異常層段統(tǒng)計(jì)Table 3 Abnormal geotemperature statistics of BR1 well

就寶應(yīng)地區(qū)而言，可作為地?zé)醿?chǔ)層的地層為震旦系燈影組、黃墟組及寒武系炮臺(tái)山組、幕府山組，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，有利于裂隙－巖溶水發(fā)育和賦存[1]。

3.2 熱儲(chǔ)模式

（1）熱源與熱通道

熱源：勘探表明，寶應(yīng)地區(qū)的熱源主要來(lái)自于地球內(nèi)部，由于強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、深大斷裂的長(zhǎng)期活動(dòng)，使地球內(nèi)部發(fā)生劇烈構(gòu)造活動(dòng)，形成深大斷裂，導(dǎo)致地球內(nèi)部的熱能沿?cái)嗔炎陨畈肯驕\部地層傳遞，從而溝通了地球內(nèi)部熱能的傳導(dǎo)，形成了該區(qū)較為正常的地溫梯度。

熱通道：從寶應(yīng)地區(qū)地?zé)釤醿?chǔ)層的發(fā)育狀況判析，斷裂作用引起的裂隙非常發(fā)育，另外，北西向斷裂深度較大，且錯(cuò)斷北東向斷裂，裂隙發(fā)育，因此，表明斷裂既是本區(qū)熱傳導(dǎo)的主要通道，又是本區(qū)地?zé)崴罘e與運(yùn)移的良好通道。

（2）熱儲(chǔ)層

寶應(yīng)地區(qū)的熱儲(chǔ)層，均為奧陶—寒武系的碳酸鹽巖，巖性主要為白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖和白云巖。平均孔隙度為3%，滲透率一般 1.0md。因此，儲(chǔ)集空間均以裂隙、溶洞為主。

（3）熱蓋層

寶應(yīng)地區(qū)的地?zé)嵘w層主要為第四系、新近系和白堊系。

第四系松散層，厚度較大，黏土層熱導(dǎo)率低，透水性差。新近系、古近系、白堊系均具有較好的隔熱保溫作用，縱向上，形成致密不滲透層的層狀疊覆狀，水力聯(lián)系弱，有利于熱儲(chǔ)層蓄熱增溫，構(gòu)成良好的地?zé)嵘w層。

根據(jù)上述，寶應(yīng)地區(qū)的熱儲(chǔ)模型，總體上為：大氣降水沿地下孔隙與基巖裂隙不斷下滲形成地下徑流，長(zhǎng)期運(yùn)移的地?zé)崃黧w通過(guò)北西向斷裂控水構(gòu)造裂隙不斷上升，蓄積于本區(qū)奧陶—寒武系碳酸鹽巖地層中，并經(jīng)來(lái)自于地球內(nèi)部傳導(dǎo)熱能進(jìn)行自然增溫，以熱傳導(dǎo)方式接收熱量，水介質(zhì)在原地被動(dòng)接收熱量而形成了該區(qū)的地?zé)豳Y源系統(tǒng)，屬于傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源系統(tǒng)。

4 勘探前景

4.1 大地?zé)崃髋c重磁特征

大地?zé)崃骱?jiǎn)稱熱流，是地球內(nèi)部熱能傳輸至地表的一種現(xiàn)象。熱流值(q0)由三部分構(gòu)成：地殼的放射性生熱（qc）、構(gòu)造—熱事件引起的熱擾動(dòng)（也稱構(gòu)造熱）（qt）和巖石圈底部的地幔熱流（qm），其值在一定的地質(zhì)時(shí)間和區(qū)域范圍內(nèi)基本保持不變，即為背景熱流。因此，地表熱流值的高低反應(yīng)了地?zé)崃鞯漠惓Ｇ闆r[5]。

寶應(yīng)地區(qū)的地?zé)嶂禐?0～74mw/m2，屬于正常地?zé)岙惓^(qū)，其地溫梯度在3.0℃/100m以上。

寶應(yīng)地區(qū)的布格重力顯示，呈兩低一高特征，中部為建湖隆起重力高，呈近東西—北東方向展布；南、北側(cè)為金湖凹陷、洪澤湖凹陷重力低，呈近東西方向展布，其間又有多個(gè)次級(jí)異常，局部為重力正異常。因此，寶應(yīng)地區(qū)處于中部重力高與南側(cè)重力低的過(guò)渡帶上，在布格重力異常圖呈重力高，重力值在2～8mgl，剩余重力異常圖上呈重力低，重力值在-1～-3mgl。

磁場(chǎng)是地殼內(nèi)的巖石或地質(zhì)體與圍巖間的磁性差異。沉積巖一般呈無(wú)磁特征，以平靜負(fù)磁場(chǎng)為主要特征，而火山巖、次火山巖磁參數(shù)變化范圍大，最大值可為平均值的數(shù)十甚至數(shù)百倍。

寶應(yīng)地區(qū)的磁力Δt異常值介于0～-20nT之間，說(shuō)明該區(qū)磁場(chǎng)平靜，無(wú)火成巖分布，即無(wú)異常高溫條件，處于正常地溫梯度范圍。

4.2 有利區(qū)帶

建湖隆起帶的地?zé)豳Y源成因類(lèi)型總體為西段（盱眙—洪澤）為對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)，中段和東段（淮安—建湖—鹽城）均為傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)[6]。

寶應(yīng)地區(qū)位于盱眙—洪澤—淮安—建湖—鹽城構(gòu)造帶中段，又稱建湖隆起的中段，建湖隆起北界為凹陷與隆起呈深大斷裂接觸，南界為斜坡與斷層的過(guò)渡帶（圖4）。

圖4 寶應(yīng)地區(qū)構(gòu)造剖面示意Fig.4 Structural po file Sketch of Baoying area

根據(jù)上述區(qū)域地質(zhì)特征、重磁條件、構(gòu)造格架、水力體系等因素綜合評(píng)價(jià)，寶應(yīng)地區(qū)整體屬于有利的地?zé)豳Y源富集區(qū)帶。勘探的類(lèi)型均以傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源為主，勘探的熱儲(chǔ)類(lèi)型為裂隙型、裂隙—溶蝕孔洞型，勘探的目的層為寒武—奧陶系、震旦系的碳酸鹽巖，勘探深度為1000～3000m。

5 結(jié)論

寶應(yīng)地區(qū)的熱儲(chǔ)特征總體為在寒武—奧陶系碳酸鹽巖地層中發(fā)育的裂隙型、裂隙—溶蝕孔洞型的熱儲(chǔ)空間，獲得來(lái)自于地球內(nèi)部的熱源傳導(dǎo)和地表、地下水力系統(tǒng)的徑流補(bǔ)給，形成了寶應(yīng)地區(qū)豐富的高溫、高產(chǎn)地?zé)豳Y源，勘探的類(lèi)型均以傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源為主，局部為對(duì)流型地?zé)豳Y源，因此，勘探前景十分廣闊。

該區(qū)的勘探類(lèi)型均以傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源為主，地?zé)崴?lèi)型為HCO3-Na.Ca型，勘探的目的層為寒武—奧陶系、震旦系的碳酸鹽巖，勘探深度為1000～3000m。