朝阳沟油田地层温度影响因素探讨

朝阳沟油田地层温度影响因素探讨
作者：于建玮
来源：《中国新技术新产品》2013年第10期
摘要：在油气田开发中，通常用同位素测井和环空找水测井来了解油田开发中的注入剖面和产出剖面。

但对于那些地层和流体性质特殊的疑难井来说具有一定的局限性，尤其对地层温度进行的分析，在许多情况下都要遇到地下热力学问题。

储层温度的确定是制订油气田开发方案的一个重要参数，如何预测储层温度尤为重要。

通过分析地层的热传导特点，区域地质构造，结合传热学的基本原理，对地层温度变化的因素做了重点分析。

关键词：地表温度；地层热传导；断裂
中图分类号：TE32 文献标识码：A
随油田开发的深入和生产测井技术的发展，发现对朝阳沟油田地热研究程度较低，在以往的地质勘探过程中，地温只作为常规的测试项目提供测试成果，有必要对该井田地温的变化规律及其影响因素进行分析研究。

结合前人研究成果，通过对朝阳沟油田地温状况的研究，找出本区地温分布规律，分析产生高低温的地质因素，为下一步油田安全生产过程中采取合理的措施提供依据。

根据热力学理论，我们知道温度的传递方式主要有热传导、热对流和热辐射，在我们正常的油田生产过程中，主要会遇到热传导和热对流，其中井筒中主要是热对流方式（如图
1a），地层内主要是热传导方式传递热量（如图1b）。

井筒中的流体通过对流传递热量，然后通过热传导进入地层。

1 地面温度的影响
通常我们测试的同位素测井和环空找水测井时需要测试温度曲线，所测温度曲线上反映的是井筒内温度。

朝阳沟油田所有井井深都小于2485m，均为青山口组地层，平均地层地温方程T=4.06H+2.15，地温梯度为4.06℃/hm。

按照梯度方程计算，井深在900m-1100m的井，井温范围在38.69℃-46.81℃。

但是井筒内温度是以热对流方式传递，在很大程度受地面温度影响。

同时地面温度受季节、时刻以及注水井注入液体甚至注入量的影响。

利用能量和动量方程进行差分运算就可以分别计算出井筒内及地层的温度分布情况。

在表1中发现，注水井中热对流现象明显，在未进入水井底部的死水区之前，井筒内温度受地面温度影响很大，与地层温度有较大关系，而且夏季作业时温度高于春秋时作业温度；在进入死水区后受地层内温度影响，温度趋于平稳（如图2）。

但是朝105-51和朝104-54的油井中，液面以下的温度受地层温度影响，且明显高于注水井温度。

以水井井筒内温度为例说明，在地温梯度相同的情况下，注热水井比注冷水井井底温度要高，而相同的井次夏季测试井底温度比冬季测试井底温度要高，而注聚合物井比注水井井底温度要高。

油水井中对比，油井井筒内液面以下温度受地面温度影响较小，主要受地层温度影响。

2 岩性的影响
单纯地层中的传热较简单，只有热传导，而无热对流。

热传导是通过温度差得到热量，地层温度与流体的温度差产生热量，地层温度由温度梯度得到。

地层不具备均一性，地层中含有不同的矿物岩石。

朝阳沟油田位于大庆长垣外围，低渗透油田主力产层为扶余油层，油层多为粉砂岩和细砂岩。

热力学中，不同的岩石具有不同的热导率。

岩石热导率表示岩石传热的能力，岩石的岩性组合及其热导率对地层温度有一定的影响。

岩石的热导率主要取决于岩石的成分、结构，热导率低的岩层具有较高的地热梯度；低热导率阻止热量的流失和传递，导致其下部地层温度升高。

沉积盆地中泥页岩的热导率较低，约为1.5W/（m·K）；碳酸盐岩的热导率约为2～3W/（m·K）；砂岩的热导率约为3～4.5W/（m·K），砂岩的热导率约为泥页岩的三倍，因此砂岩中更有利于热量的传递，但是在泥岩层就会使温度升高。

3 同一注产网络的影响
朝阳沟油田采用新式的先注后驱再采模式生产，那么在同一注采系统中，同一口油井受到周边几口水井的注水效果影响（如图3a、b）。

相同的深度范围内的同一层位中，油井产液温度会受周边注水井温度影响。

4 地质构造的影响
注水生产系统对温度有影响，同样地下水活动对地温分布有很重要的影响。

地下水活动与断裂密切相关，地下热流体（水）沿断裂上涌导致地温高异常是盆地地温场研究中常见的现象。

在断裂带发育地区及隆起区热流体活跃，地温梯度高；断裂不发育地区及洼槽地区地温梯度较低。

松辽盆地北部五大断裂带的张性断块相对集中的发育区是：①嫩江断裂带。

②齐西——敖古拉——哈拉海断裂带。

③黑鱼泡——头台断裂带。

④任民镇——肇州断裂带。

⑤太平山——肇东断裂带。

同时反转构造十分明显，由反转构造组成了松辽盆地北部四个反转构造带：①朝——长反转构造带。

②隆胜合——任民镇反转构造带。

③大庆长垣反转构造带。

④乌裕尔——敖古拉反转构造带。

朝阳沟油田周边发育三大断裂带，同时发育朝-长反转构造带，该带处于基地斜坡或断阶上，由朝阳沟背斜、长春岭背斜和和青山口背斜组成。

整体上看，朝阳沟油田属于一个被断裂带分割包围的背斜，同时内部发育小的断陷等构造。

在表一表二中对比发现油田中部井温较高，相对位于背斜顶部，地温梯度高，热量散失慢，温度较高。

张性和张扭性断裂是地下水和地下热水运移的良好通道。

它既可以使表层和上部凉水不断地渗流到地下深层，使原始地温降低，也可以使地下深处的热水或断层生成的热量，源源不断地输送到上部，使原始地温增高。

压性或压扭性断裂，结构面两侧岩石挤压强裂，结构致密，地下水在垂直断面的方向上不易渗透流过。

当地下水在深部向排泄区水平迳流时，遇到隔水的压性断裂，就造成了地下水的富集，而改变了迳流条件，地下热水就沿着压性结构面的相对开启部分或派生的张性羽状断裂向上运移，因而改变了原来的地温状况。

所以断层带，尤其是较大的断层带附近，常产生低温或高温的异常现象。

参考文献
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