地層溫度(簡稱地溫)隨著深度的增加而增高。根據地下溫度的變化，常把地殼劃分為三個地溫帶：變溫帶、恆溫帶、增溫帶。為了研究地層溫度隨深度的變化規律，常用地溫梯度和地溫級度兩個概念。
地層溫度不僅對油氣的生成、運移和聚集等有重要作用，而且對油、氣、水和岩石的物理性質也存在不可忽視的影響。因此，研究地下溫度的分布、變化規律以及由此產生的影響等，可以解決石油地質理論和油氣勘探開發工作中的許多重要的問題。
基本介紹
- 中文名：地層溫度
- 外文名：formation temperature
- 簡稱：地溫
- 學科：石油與天然氣地質
- 研究意義：有助於油氣開發
- 地溫異常：高於/低於正常平均地溫梯度
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劃分
根據地下溫度的變化，常把地殼劃分為四個地溫帶：
(1)溫度日變化帶：這個帶的溫度受Et氣溫的影響，在氣溫變化劇烈的地區，溫度日變化幅度可達50～70℃，其變化深度範圍一般不超過1m。
(2)溫度年變化帶：此帶溫度受季節性的氣溫變化影響，其深度範圍一般不超過20m。
(3)恆溫帶：在20m以下的深度，不受季節性的氣溫變化影響。
(4)地熱增溫帶：在恆溫帶以下，因受地球內部熱力的影響，地層溫度隨埋藏深度的增加而升高。
研究意義
(一)地質勘探
根據構造條件對地溫分布的影響尋找背斜軸部。因熱流沿層面向上傳遞，在背斜軸部聚斂，所以，在背斜軸部常出現高地溫異常帶。同理，沿斷層線也可能出現溫度異常帶。
(二)固井工藝
由於溫度能影響水泥的凝固速度，一旦預測出地層溫度，在水泥漿中加入適量的添加劑，便可延緩候凝期，使水泥有充分的時間均勻凝固，從而提高固井質量。另外，研究沿井身溫度的分布，可以檢查固井質量，發現因固井質量而形成的管外水流，以便採取措施封堵。
(三)油氣開採
通過地層溫度的研究，有助於採取合理的採油工藝技術，判斷邊水推進情況、竄層位置，以及幫助識別產氣層位。應該指出的是，有關地層溫度的研究工作做得還不夠，有待今後不斷深入。
地溫異常
地球的平均地溫梯度為3℃/100m，此地溫梯度稱為正常的地溫梯度，凡低於此值的，就稱它為地溫梯度的負異常；梵谷於此值的，就稱它為地溫梯度的正異常。下表所列的地溫梯度大部分為地溫正異常。
影響因素
實際資料表明，地溫場是很不均一的，影響地溫場的主要因素包括大地構造性質、基底起伏、岩漿活動、岩性、蓋層褶皺、斷層、地下水活動及烴類聚集等。其中區域地質構造和深部地殼結構對地溫場分布形態起著主要控制作用；岩石物理性質、火山活動、岩漿作用、斷裂作用以及地下水活動等因素對局部地溫場分布有著重要的影響。
大地構造性質
影響地溫場的因素甚多，其中起主導作用和具全局性影響的是大地構造的性質，即地殼的性質，如地殼的穩定程度及地殼的厚度等。
在穩定的古老地台區(板塊部位)具有較低的地溫，而在中、新生代裂谷區則具有較高的地溫。地殼厚度對地溫也有重要影響。如我國東部地區地殼普遍薄於西部，故東部各盆地的地溫及地溫梯度一般均高於西部。
基底起伏
基底起伏形態對地溫場的控制作用主要是由於岩石熱物理性質側向的不均勻性所引起的。它實質上是將來自地球內部的均勻熱流在地殼上部實行再分配的結果。由於基底的熱導率往往高於蓋層，故深部熱流將向基底隆起處集中，使其具有高熱流、高地溫梯度特徵，而坳陷則具低地溫特徵。
岩漿活動
關於岩漿活動對地溫場的影響，主要應從兩方面考慮：一是岩漿侵入或噴出的地質年代；時代越新，所保留的餘熱就越多，對現在地溫場的影響就越強烈，有可能形成地熱高異常區；二是岩漿侵入體的規模、幾何形狀及圍岩的產狀和熱物理性質等。從岩漿侵入體的大小而言，冷卻的速率與其半徑的平方成反比；冷卻的延續時間與岩體的半徑平方成正比，即岩體半徑增大1倍，冷卻時間延長4倍(中國科學院地質研究所地熱組，1981；楊文寬，1982)。
岩性
大量的井下測溫資料表明，當井孔穿過較均勻的岩層時，井孑L的深度一溫度曲線是一條較平滑的直線，即地溫梯度為常值；當井孔穿過熱物理性質差異較大的岩層剖面時，井的深度一溫度曲線則成折線，地溫梯度有明顯變化，曲線轉折處往往與不同岩性段的分界面相對應。一般來說，同一井中高熱阻率、導熱性差的岩石具有較大的地溫梯度；低熱阻率、導熱性良好的岩層具有較小的地溫梯度。
蓋層褶皺
基底之上蓋層中沉積岩的褶皺構造對地溫場具有明顯的影響。地溫和地溫梯度由背斜兩翼向其軸部或核部增高的情況已為大量測溫資料所證實。這個現象可用熱流傳導的各向異性來解釋。由於地層具有非均質的熱導率，順層面熱流比垂直層面更易於傳播。當地層傾斜時，沿層面和垂直層面二者之合熱流將偏向地層上傾方向，結果造成背斜使熱流聚斂，向斜使熱流分散，也即背斜構造頂部所通過的熱流比向斜與背斜兩翼所通過的熱流多，所以位於背斜構造頂部的井將比翼部的井能記錄到更大的熱流密度。構造的地層傾角越陡，載熱體就越容易沿層面把深部的熱傳導到淺部，故背斜構造頂部與兩翼的溫差也就更大。
斷層
研究斷層與地溫場的關係時應考慮在主斷層線上是否出現地溫異常，沿著斷層走向熱流是否有變異。
值得注意的是，斷層對地溫場產生影響時，不僅可以使地溫升高，也可以使地溫降低。一般的開啟性斷層是地下水循環的通道，可以將靠近地表溫度較低的地下水引至深部，從而使地溫降低；也可因深部地下水沿斷層上升而使地溫增高。關於深部地下水沿開啟性斷層上涌至淺部而形成局部地溫高異常的現象，已為華北地區多處的實際資料所證實(謝家聲，1981；陳墨香等，1982，1986)。一般的封閉性斷層或壓扭性斷層不會成為地下水循環的通道，而往往因壓扭和摩擦產生熱量，形成附加熱源，使地溫增高。
地下水活動
地下水在地殼淺部分布廣泛，易於流動，且比熱容較大，對地溫場有重要影響。由於地質條件和水文地質條件的差異，地下水與圍岩溫度場的相互關係是複雜多變的。
地下水活動可引起圍岩溫度降低，這是地下水側向活動強烈，地下水的補給、徑流條件良好的地區的特徵。華北盆地西部的山前部分在相當深度內呈現低溫狀況就是這樣形成的(中國科學院地質研究所地熱組，1978)。
烴類聚集
長期以來，人們發現在烴類聚集(油氣田)上方往往存在地溫高異常。據研究，這種地溫異常雖很微弱，一般為0.2～4.5。C左右，但卻相當普遍地分布在油氣田上方的淺部和地面。
根據C．C．CapapoB等(1981)的研究，導致烴類聚集上方地溫異常的主要原因首先是由於油氣藏本身提供了由現代儀器可以測出的附加熱源。油氣藏的附加熱源主要來自烴類需氧和乏氧化的放熱反應和放射性元素的集中等。另外，因烴類流體的擴散和對流，流體在向上滲逸時便將油、氣藏中的過剩熱量帶至淺部和地表，實際上是使油氣藏上方增加了一個微小的附加熱流值。
綜上所述，影響地層溫度分布的因素很多，對具體的地區或油氣田來講，到底是哪些因素在起作用，應該根據該油氣田的地質條件進行具體分析。
