Physical properties and percolation characteristics of Neogene Lantian−Bahe Formation thermal reservoir in Guanzhong Basin
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摘要:
关中盆地地热资源丰富，开发利用地热能有助于调整能源结构、降低雾霾及改善环境。新近系蓝田−灞河组是目前地热开采的主要热储层，明确储层物性及渗流机理对地热资源的高效规模开发利用及回灌具有重要意义。通过钻井岩心及测井资料，结合压汞、铸体薄片、核磁共振等相关测试手段，对渭河盆地新近系主要层位蓝田−灞河组的物性特征、孔隙结构特征、渗流特征进行了详细分析。研究结果表明：①基于地热井及钻孔测井资料，西安凹陷蓝田−灞河组孔隙度为20%~25%，渗透率为100~200 mD，固市凹陷孔隙度为10%~20%，渗透率为1~100 mD，西安凹陷物性条件优于固市凹陷，在平面上孔渗均表现为由盆地边缘向盆地中部增大的趋势。②蓝田−灞河组孔隙以原生粒间孔、粒间残余孔隙为主，局部见少量微裂缝发育，见少量长石溶孔。孔喉分布比较均匀，主要介于10~16 μm之间，渗透率贡献值高。出水量大，单位厚度砂岩单位涌水量高，富水性及渗流特征好。③蓝田−灞河组砂岩储层类型属于Ⅱ类储集层，综合评价为高孔隙度渗透层，是最有利的地热开发层段。
Abstract:Guanzhong Basin is rich in geothermal resources, and its development and utilization will help to adjust the energy structure, reduce haze and improve the environment.The Neogene Lantian−Bahe Formation is the main stratum exploited at present. It is of great significance for effective development and reinjection of geothermal energy to clarify reservoir physical properties and seepage mechanism. Through core data and logging data, combined with mercury injection, casting thin section, nuclear magnetic resonance and other related testing methods, the physical property, pore structure and seepage characteristics of the Neogene Lantian−Bahe Formation in the Weihe Basin are analyzed in detail. The results show that: ①The porosity in the plane of Lantian Bahe Formation is 7%~30%, with an average of 15%; permeability changes greatly, 0.05~5689 mD, generally more than 30 mD. ②The pores of Lantian−Bahe Formation are mainly primary intergranular pores and intergranular residual pores, with a small amount of microcracks and feldspar dissolution pores can be seen locally.The pore throat distribution is relatively uniform, mainly between 10 and 16 μm. The contribution value of permeability is high. The water yield can reach 80 m3/h, and the unit water inflow of sandstone with unit thickness can reach 0.0035 m3/(h·m2) with good water yield and seepage characteristics.③The reservoir type of Lantian−Bahe Formation belongs to Class Ⅱ reservoir, which is comprehensively evaluated as high porosity permeable layer, and is the most favorable geothermal development interval.
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Key words:
- thermal reservoir /
- pore structure /
- seepage /
- Lantian−Bahe Formation /
- geothermal resources /
- Guanzhong Basin
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表 1 蓝田−灞河组压汞曲线参数平均值
Table 1. Mean value of mercury intrusion curve parameters of Lantian−Bahe Formation
样品号 砂岩类型 中值粒径/μm 层位 渗透率/mD 孔隙度/% 孔隙体积/cm3 最大连通半径/μm 退汞效率/% 分选系数 歪度系数 均值系数 LT-2 粗砂岩 0.2957 蓝田−灞河组 4853 25.92 2.544 31.957 80.18 7.183 1.07 9.27 LT-5 粉砂岩 0.1624 蓝田−灞河组 393 27.84 3.504 12.672 76.13 3.724 1.14 5.01 
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表 2 西安凹陷部分地热水井出水量
Table 2. Water yield of some geothermal water wells in Xi'an sag
井位 井深/m 开采段深度及厚度/m 取用热储层 取水段砂岩
厚度/m砂厚比/% 抽水降深/m 出水量/（m3·h−1） 单位厚度砂岩单位
涌水量/(m3·(h−1·m−2))WTY 2500 1004.8 ~ 2399.3（1394.5） N2l+b、N1gl顶部 270 19.36 70 66.43 0.0035 SFDX 2727.39 1173.8 ~ 2677.4（1503.6） N2l+b、N1gl顶部 305.96 15.76 55.19 95.9 0.005 ZFDX 3700.12 2243.0 ~ 3596.0（1353） N2l+b、N1gl顶部 385.04 17.56 71.0 112.11 0.004 LLW 2602 1697.3 ~ 2567.0（869.7） N2l+b、N1gl顶部 179.2 20.60 73.12 66.07 0.0050 注：N2l+b—新近系蓝田−灞河组；N1gl—新近系高陵群
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表 3 储层分类标准
Table 3. Reservoir classification standard
级别指标 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 物性 孔隙度/% ≥30 30～25 25～15 15～10 10～5 ＜5 渗透率/mD ≥2000 2000～500 500～50 50～10 10～1 1～0.1 砂体厚度/m ＞400 200~400 150~200 100~150 50~100 ＜50 降深30 m时单井出水量/（m3·h−1） ＞100 80~100 60~80 40~60 20~40 ＜20 储层类型 特高孔渗 高孔渗 中孔渗 低孔渗 特低孔渗 超低孔渗 评价 最好 好 较好 较差 差 极差
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图(15)
表(3)
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