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摘要：鄂托克前旗白土井地区的热储层主要分布于天环拗陷的侏罗系、白垩系砂岩层状含水岩系和断层带脉状含水岩系。本文结合典型石油、煤田勘探孔及水文钻孔等，重点分析研究了两类热储层的空间分布特征，以及形成热储的盖层、地热通道和热源。
1.地质特征
1.1地层
鄂托克前旗白土井地区，隶属于华北地层大区，鄂尔多斯地层区，地表全部被新生界地层所覆盖，按区内钻孔揭露地层由老至新发育有：奥陶系（O）；石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系㈣、侏罗系（J）、白垩系（K）、古近系（E）和第四系（Qh）。
1.2构造
白土井地区隶属华北地台一级构造单元，二级构造单元为鄂尔多斯西缘坳陷，三级构造单元为天环向斜。由白垩系构成，其西以磴口-平凉断裂带与西缘逆冲断裂带相邻，东与伊陕斜坡过渡，北抵伊盟隆起，向斜轴部位于伊克乌素——布隆庙——鄂托克前旗——盐池——环县一线，呈南北向展布。东翼长而平缓，西翼短而陡，两翼不对称。白土井地区为一西高东低，近南北向延伸的古生界潜伏隆起带，西与银川地堑以西正断层接界，东翼向盆地内部天环向斜倾没。该区位于天环凹陷的西翼，区内断裂发育，由一系列与断层伴生的成排成带分布的长轴背斜和单斜断块组成西窄东宽的不对称复背斜带，轴部偏西，主断层和多数次级断层均为东倾逆断层，断块向西逆冲，向东错落，组成西仰东伏的迭瓦状构造。
2.地热地质条件
区内的热储层主要分布于天环拗陷的侏罗系、白垩系砂岩层状含水岩系（埋藏深度40m～1610m和断层带脉状含水岩系（埋藏深度1600m～2600m）。
2.1热储
2.1.1侏罗系、白垩系热储层
（1）热储层空间分布特征
这两个时代热储层主要分布于白土井——华阳公司一带分布面积约1500km2，推测主要是局部地段深部的热水沿断裂（10、12、13、14号断层）上升而形成热异常带。其中白垩系热储层顶板埋深为40m～320m，底板埋深自西部300 m向东增大至1200m，热储层厚度为190m～700m；侏罗系热储层顶板埋深为357m～1200m，底板埋深自西部的700m向东增大至1900m，热储层厚度为50m～150m。
（2）地温场特征
a.地温场平面分布特征
依据600m地温等值线图分析，600m地温等值线自北向南温度变低，合参1井600m地温为60℃，向南至华阳公司一带变28℃。
b.地温场垂向分布特征
根据北部的合参1井、东南部的ZK28号孔及西部的5个煤田孔（zK2301、ZK3201、ZK3601、ZK4001、ZK4005）的测温资料推测，对侏罗系、白垩系热储层而言，本区存在一个南北向分布的地热异常带，合参1井施工到609m时的地温达600℃。地温梯度最高达8.20℃/100m。ZK28号孔及5个煤田孔的地温梯度2.4～3.20℃/100m，在正常范围内，但其地温的本底值普遍较高，1100m处的地温最高为42.6℃，最低为38.4℃，平均为41.51℃。按此地温梯度推测到侏罗系的底部（1610m）平均地温可达54℃，推测出水温度应该在40℃～45℃。南北向分布的地热异常带可能是10、11、12、13、14号断层中的某一条或几条断裂导热而形成的。且离导热断层越近地温越高。
2.1.2断层带脉状含水岩系热储层特征
断层带脉状含水岩系热储层主要受断层控制，分布极不均匀，主要与南北向或东西向控水构造相关。在该区附近的石油孔中有两个孔揭露了该热储层，即海1井与合参1井。下面将两个孔的具体情况分别叙述如下：
（1）海1井断层带脉状含水岩系热储层特征如下：
该井于2013m～2033m井段见断层破碎带，发生井漏，共漏失泥浆70m3，泥浆漏失速度为14m3/h。断层破碎带岩性为三迭系上统延长组棕红色砂岩、泥岩互层。测井资料显示，自然电位曲线正负异常明显。视电阻率曲线基值高低明显，尖峰状起伏变化明显。声波曲线反映裂隙发育。
（2）中日友好孔断层带脉状含水岩系热储层特征如下：
该孔位于鄂尔多斯盆地西缘桌子山一沙井子断褶带马家滩背斜带北端东边的一排低断块上的白土井构造高点范围。马家滩背斜是由一系列西陡东缓、轴部偏西的不对称长轴背斜组成，其上发育着许多大小不等、高低不一断块构造。断块多为东西分带，南北切块。局部构造皆呈向西逆冲、向东错落的叠瓦状。
本井主要于1682m～2650m井段（三叠系中部一二迭系中部）岩石破碎，严重掉块、坍塌，并发生井漏，共漏失泥浆871m3，其中较大的有5处（1682m～1695m、1885m～1888m、1965m、2005m～2017m、2065m～2081m），其间尚有持续性的小小漏。说明断裂破碎带富水性较好。钻进到3465m时实测井底泥浆温度为106℃，据此推测的井底地层温度为114℃。
2.2盖层
根据热储层不同，该区热储盖层也不尽相同。以白垩系洛河组为热储的地热田，其盖层为古近系及白垩系环河组泥岩、砂岩等；以断层带脉状含水岩系为热储的地热田，其盖层为古近系及石炭一二叠系的泥岩、砂岩等。
2.3地热通道
该区地热除靠地层导热性进行地温传导外，主要靠断裂进行热流传导，而以白垩系洛河组构成的地热田，由于断层发育较差，其地热温度较低。而以断层带脉状含水岩系的地热田，一方面靠地热增温，另一方面本区断裂发育较好，主要由东西向和南北向断裂构造组成，其将深部地热沿构造破碎带靠地热流体携带而上，使得地热田温度较高。
2.4热源
该区地热热源为地热增温型，根据盆地内石油钻孔的测井资料显示，盆地内3000m孔底温度为90℃～100℃，与3m℃/100m正常地热增温基本相符。而局部地区白垩系洛河组1000m内地温梯度较高，为5℃/100m左右，与每100m增加3℃的正常值有差异，究其原因，是断裂构造将下部热源引向上部，受盖层的控制，造成上部温度高于正常值，这说明该盆地下部有良好的热源。由于盆地地堑的形成及其下部压力释放等进程使得地壳深部熔融物质有可能上行，地热异常来源于水热活动效应，水热活动则是由地堑之下深源热补给系统驱动的，而深部热补给系统向上运移的通道则是深大断裂带，也就是说，该区的地壳深大断裂带既是地震活动的主要场所，又是热源上升的通道。
3.结论
鄂托克前旗白土井地区典型钻孔显示该区侏罗系、白垩系砂岩层状热储层受地层热传导明显，分布范围较大，局部受深部断裂导热显示地温异常；而断层带脉状热储层主要受深部热传导控制，层线状或带状分布，裂隙发育，富水性较好。两类热储层均具有较好的盖层、地热通道以及地热热源。
1.地质特征
1.1地层
鄂托克前旗白土井地区，隶属于华北地层大区，鄂尔多斯地层区，地表全部被新生界地层所覆盖，按区内钻孔揭露地层由老至新发育有：奥陶系（O）；石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系㈣、侏罗系（J）、白垩系（K）、古近系（E）和第四系（Qh）。
1.2构造
白土井地区隶属华北地台一级构造单元，二级构造单元为鄂尔多斯西缘坳陷，三级构造单元为天环向斜。由白垩系构成，其西以磴口-平凉断裂带与西缘逆冲断裂带相邻，东与伊陕斜坡过渡，北抵伊盟隆起，向斜轴部位于伊克乌素——布隆庙——鄂托克前旗——盐池——环县一线，呈南北向展布。东翼长而平缓，西翼短而陡，两翼不对称。白土井地区为一西高东低，近南北向延伸的古生界潜伏隆起带，西与银川地堑以西正断层接界，东翼向盆地内部天环向斜倾没。该区位于天环凹陷的西翼，区内断裂发育，由一系列与断层伴生的成排成带分布的长轴背斜和单斜断块组成西窄东宽的不对称复背斜带，轴部偏西，主断层和多数次级断层均为东倾逆断层，断块向西逆冲，向东错落，组成西仰东伏的迭瓦状构造。
2.地热地质条件
区内的热储层主要分布于天环拗陷的侏罗系、白垩系砂岩层状含水岩系（埋藏深度40m～1610m和断层带脉状含水岩系（埋藏深度1600m～2600m）。
2.1热储
2.1.1侏罗系、白垩系热储层
（1）热储层空间分布特征
这两个时代热储层主要分布于白土井——华阳公司一带分布面积约1500km2，推测主要是局部地段深部的热水沿断裂（10、12、13、14号断层）上升而形成热异常带。其中白垩系热储层顶板埋深为40m～320m，底板埋深自西部300 m向东增大至1200m，热储层厚度为190m～700m；侏罗系热储层顶板埋深为357m～1200m，底板埋深自西部的700m向东增大至1900m，热储层厚度为50m～150m。
（2）地温场特征
a.地温场平面分布特征
依据600m地温等值线图分析，600m地温等值线自北向南温度变低，合参1井600m地温为60℃，向南至华阳公司一带变28℃。
b.地温场垂向分布特征
根据北部的合参1井、东南部的ZK28号孔及西部的5个煤田孔（zK2301、ZK3201、ZK3601、ZK4001、ZK4005）的测温资料推测，对侏罗系、白垩系热储层而言，本区存在一个南北向分布的地热异常带，合参1井施工到609m时的地温达600℃。地温梯度最高达8.20℃/100m。ZK28号孔及5个煤田孔的地温梯度2.4～3.20℃/100m，在正常范围内，但其地温的本底值普遍较高，1100m处的地温最高为42.6℃，最低为38.4℃，平均为41.51℃。按此地温梯度推测到侏罗系的底部（1610m）平均地温可达54℃，推测出水温度应该在40℃～45℃。南北向分布的地热异常带可能是10、11、12、13、14号断层中的某一条或几条断裂导热而形成的。且离导热断层越近地温越高。
2.1.2断层带脉状含水岩系热储层特征
断层带脉状含水岩系热储层主要受断层控制，分布极不均匀，主要与南北向或东西向控水构造相关。在该区附近的石油孔中有两个孔揭露了该热储层，即海1井与合参1井。下面将两个孔的具体情况分别叙述如下：
（1）海1井断层带脉状含水岩系热储层特征如下：
该井于2013m～2033m井段见断层破碎带，发生井漏，共漏失泥浆70m3，泥浆漏失速度为14m3/h。断层破碎带岩性为三迭系上统延长组棕红色砂岩、泥岩互层。测井资料显示，自然电位曲线正负异常明显。视电阻率曲线基值高低明显，尖峰状起伏变化明显。声波曲线反映裂隙发育。
（2）中日友好孔断层带脉状含水岩系热储层特征如下：
该孔位于鄂尔多斯盆地西缘桌子山一沙井子断褶带马家滩背斜带北端东边的一排低断块上的白土井构造高点范围。马家滩背斜是由一系列西陡东缓、轴部偏西的不对称长轴背斜组成，其上发育着许多大小不等、高低不一断块构造。断块多为东西分带，南北切块。局部构造皆呈向西逆冲、向东错落的叠瓦状。
本井主要于1682m～2650m井段（三叠系中部一二迭系中部）岩石破碎，严重掉块、坍塌，并发生井漏，共漏失泥浆871m3，其中较大的有5处（1682m～1695m、1885m～1888m、1965m、2005m～2017m、2065m～2081m），其间尚有持续性的小小漏。说明断裂破碎带富水性较好。钻进到3465m时实测井底泥浆温度为106℃，据此推测的井底地层温度为114℃。
2.2盖层
根据热储层不同，该区热储盖层也不尽相同。以白垩系洛河组为热储的地热田，其盖层为古近系及白垩系环河组泥岩、砂岩等；以断层带脉状含水岩系为热储的地热田，其盖层为古近系及石炭一二叠系的泥岩、砂岩等。
2.3地热通道
该区地热除靠地层导热性进行地温传导外，主要靠断裂进行热流传导，而以白垩系洛河组构成的地热田，由于断层发育较差，其地热温度较低。而以断层带脉状含水岩系的地热田，一方面靠地热增温，另一方面本区断裂发育较好，主要由东西向和南北向断裂构造组成，其将深部地热沿构造破碎带靠地热流体携带而上，使得地热田温度较高。
2.4热源
该区地热热源为地热增温型，根据盆地内石油钻孔的测井资料显示，盆地内3000m孔底温度为90℃～100℃，与3m℃/100m正常地热增温基本相符。而局部地区白垩系洛河组1000m内地温梯度较高，为5℃/100m左右，与每100m增加3℃的正常值有差异，究其原因，是断裂构造将下部热源引向上部，受盖层的控制，造成上部温度高于正常值，这说明该盆地下部有良好的热源。由于盆地地堑的形成及其下部压力释放等进程使得地壳深部熔融物质有可能上行，地热异常来源于水热活动效应，水热活动则是由地堑之下深源热补给系统驱动的，而深部热补给系统向上运移的通道则是深大断裂带，也就是说，该区的地壳深大断裂带既是地震活动的主要场所，又是热源上升的通道。
3.结论
鄂托克前旗白土井地区典型钻孔显示该区侏罗系、白垩系砂岩层状热储层受地层热传导明显，分布范围较大，局部受深部断裂导热显示地温异常；而断层带脉状热储层主要受深部热传导控制，层线状或带状分布，裂隙发育，富水性较好。两类热储层均具有较好的盖层、地热通道以及地热热源。