李繼宏,惠瀟,程黨性

趙彥德,張雪峰

中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院 )

(低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長8油層組地層水特征研究

李繼宏,惠瀟,程黨性

趙彥德,張雪峰

中石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院 )

(低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710018)

依托地層水物理、化學(xué)性質(zhì)分析等技術(shù),對姬塬地區(qū)延長組長8油層組地層水分布規(guī)律與油藏關(guān)系進行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明,姬塬地區(qū)長8油層組地層水屬常規(guī)油田水,水型主要為CaCl2型,礦化度在平面上呈現(xiàn)兩邊低中間高、南北向帶狀分布的特點;鈉氯系數(shù)整體呈現(xiàn)西高東低的分布特征,該格局分布主要受盆地西緣沖斷帶及天環(huán)坳陷構(gòu)造背景控制。同時根據(jù)油氣包裹體氫、氧同位素測試結(jié)果分析認(rèn)為,研究區(qū)內(nèi)沉積水具有混合流體的特點,說明姬塬地區(qū)油氣流體運移時有地表水滲入,早期油藏封閉性較差。

地層水;油藏;油氣包裹體;姬塬地區(qū);鄂爾多斯盆地

地層水在含油氣盆地中以不同的形式與油氣共存于地下巖石的孔隙中,是油氣運移、聚集的載體,地層水的活動及其性質(zhì)直接或間接指示盆地流體系統(tǒng)的開放性或封閉性,它的形成及其運動規(guī)律與油氣的生成、運聚及油氣藏的形成、保存和破壞有著十分密切的聯(lián)系[1]。地層水在沉積盆地中的分布特征越來越受到石油地質(zhì)研究者的重視[2～7]。姬塬地區(qū)延長組長8油層組為近年來鄂爾多斯盆地勘探的熱點層系[8～10],儲量規(guī)模一再攀升,具有良好的勘探前景。隨著勘探的深入,區(qū)內(nèi)試油產(chǎn)水井逐年增多,占到區(qū)內(nèi)試油井總數(shù)的50%左右,平均日產(chǎn)水量為5～8m3,嚴(yán)重制約著勘探效益。目前,考慮到姬塬地區(qū)長8油層組地層水分布規(guī)律與油藏關(guān)系尚不明確,筆者借助于地層水化學(xué)性質(zhì)分析技術(shù),對其進行了詳細(xì)研究,揭示了研究區(qū)長8油層組地層水礦化度在平面上的分布規(guī)律及其離子參數(shù)所反映的油藏特征,同時通過油氣包裹體氫、氧同位素測試技術(shù)對研究區(qū)內(nèi)沉積水來源進行了細(xì)致的分析。

1 基本地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地是一個中新生代盆地疊加在古生代盆地之上的復(fù)合盆地,其現(xiàn)今構(gòu)造總體上顯示為東翼寬緩,西翼陡窄的不對稱矩形盆地。盆地可劃分為6個一級構(gòu)造單元[11],分別為:伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)向斜及西緣逆沖斷裂構(gòu)造帶。盆地邊緣斷裂褶皺較發(fā)育,盆地內(nèi)部構(gòu)造相對簡單,整體上地層分布平緩。盆地西緣逆沖斷裂構(gòu)造帶由多組逆沖斷裂褶皺帶構(gòu)成,呈南北向展布,西側(cè)與阿拉善地塊、六盤山褶皺沖斷帶相鄰,東為鄂爾多斯盆地的天環(huán)坳陷[12,13]。姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部,構(gòu)造上橫跨伊陜斜坡和天環(huán)凹陷2大構(gòu)造單元,大部分隸屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡,研究區(qū)中生界發(fā)育三疊系延長組和侏羅系延安組2套含油層系。

2 地層水化學(xué)組成特征

與常規(guī)油田地層水類似,姬塬地區(qū)長8油層組地層水水型主要為CaCl2,礦化度分布范圍較大,最小值為14g/L,最大值為102g/L,主要分布于25～45g/L之間,平均值為38g/L(表1)。地層水中陽離子主要包含有K++Na+、Ca2+、Mg2+,其中K++Na+質(zhì)量濃度最高,次為Ca2+(圖1(a));陰離子主要包含有Cl-、和,其中Cl-質(zhì)量濃度最高,次之(圖1(b))。長8油層組地層水的礦化度及其離子含量分布范圍較大反映,地層水中水-巖相互作用存在一定的差異,或是地層水受到了后期的改造交換作用。

圖1 姬塬地區(qū)長8油層組地層水陽離子、陰離子質(zhì)量濃度分布柱狀圖

2.1 地層水離子參數(shù)特征

地層水中的離子數(shù)值及離子比例系數(shù)間接或直接性地反映該處的水文地質(zhì)環(huán)境[14～18]。常用的離子參數(shù)包括碳酸根離子質(zhì)量濃度(ρ())、重碳酸根離子質(zhì)量濃度(ρ())及碘離子質(zhì)量濃度(ρ(I-))等;常用的離子質(zhì)量濃度比例系數(shù)為鈉氯因數(shù)(ρ(Na+)/ρ(Cl-))、脫硫因數(shù)(ρ()/ ρ(Cl-))、變質(zhì)因數(shù)((ρ(Cl-)-ρ(Na-))/ρ(Mg2+))、鈉鈣因數(shù)(ρ(Na+)/ρ(Ca2+))、碳酸巖平衡因數(shù)((ρ)+ρ())/ρ(Cl-))等。這些參數(shù)對油田地層水的活躍程度、油氣封閉條件及地層水流向等特征有著重要的指示意義[19]。

2.2 地層水化學(xué)組分對油藏的指示意義

2.2.1 礦化度特征

地層水的總礦化度是指水中各種離子、分子、化合物的總量,通常用110℃下把水分蒸干所剩殘渣的量來計量[20]。將姬塬地區(qū)礦化度數(shù)值進行統(tǒng)計分析,以研究其在平面上的分布規(guī)律。從圖2可以看出,區(qū)內(nèi)礦化度分布具有兩邊低中間高、呈南北向帶狀分布的特點。在古峰莊-紅井子-史家灣-大巴咀一線以西,礦化度小于30g/L;研究區(qū)中部礦化度值均大于30g/L;定邊-小澗子-王盤山-樊學(xué)一線以東礦化度值基本分布在20～30g/L之間。礦化度在平面上的分布特征主要受盆地西緣沖斷帶及天環(huán)坳陷雙重因素影響。在晚侏羅世時期,由于構(gòu)造應(yīng)力轉(zhuǎn)換作用,盆地西緣地層受到一定的擠壓、逆沖變形、抬升剝蝕,形成了現(xiàn)今復(fù)雜多樣沖斷構(gòu)造,導(dǎo)致研究區(qū)長8油層組地層封閉性變差,地表水向下滲透混入油氣層中[21],礦化度普遍較低。研究區(qū)東側(cè)定邊-小澗子-王盤山-樊學(xué)一線礦化度較低的主要原因則是后期的構(gòu)造活動及地層抬升。

圖2 姬塬地區(qū)長8油層組礦化度平面分布圖

從姬塬地區(qū)長8油層組地層水鈉氯因數(shù)平面分布圖 (圖3)可以看出,其分布特征與礦化度分布特征相似,同樣受盆地西緣沖斷帶及天環(huán)坳陷雙重因素影響具有呈南北向帶狀分布的特點,鈉氯因數(shù)在靠近天環(huán)坳陷地區(qū)數(shù)值較高,往東逐漸減小。中部馮地坑及姬塬-羅龐塬2個地區(qū)出現(xiàn)鈉氯因數(shù)略高的特征,可能是受局部裂縫發(fā)育的影響。

2.2.2 離子及其參數(shù)特征

圖3 姬塬地區(qū)長8油層組鈉氯因數(shù)平面分布圖

圖4 姬塬地區(qū)長8油層組ρ(HCO-3)與砂體厚度關(guān)系圖

3 油氣包裹體對地層水特征的識別

同位素地球化學(xué)應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)、水文學(xué)、海洋學(xué)及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域,在相關(guān)的研究過程中具有獨特作用。氫、氧穩(wěn)定同位素作為穩(wěn)定同位素的重要組成部分,在目前地質(zhì)研究中被廣泛應(yīng)用[23～25]。筆者對姬塬地區(qū)長8油層組儲集層砂巖中的油氣包裹體氫、氧同位素組成進行了對比分析,擬從這一特征來揭示區(qū)內(nèi)油氣藏封閉性問題。研究所采集的樣品涵蓋了油層及干層的砂巖,測試數(shù)據(jù)見表2。從測試結(jié)果可以看出,包裹體所捕獲的流體為有機流體,其有機碳同位素 (δ13C)分布在-28‰～-32‰之間,這與鄂爾多斯盆地延長組原油及長7油層組生油巖δ13C分布區(qū)間相一致[26,27],所測數(shù)據(jù)基本符合盆地地質(zhì)特征。將測試所得的氫、氧同位素值置于流體判別圖 (圖5),投點多分布在大氣降水線 (雨水線)附近,表明層內(nèi)沉積水具有向大氣降水線偏移特點。由此推斷,姬塬地區(qū)油氣運移期間可能有地表水滲入混合,這與礦化度及離子參數(shù)所反映地層水特征相符。

圖5 姬塬地區(qū)長8油層組油氣包裹體δ18OH2O和δD分布圖

表2 姬塬地區(qū)油氣包裹體同位素分析結(jié)果

4 結(jié)論

1)姬塬地區(qū)長8油層組地層水主要為CaCl2型,礦化度分布具有兩邊低中間高、呈南北向帶狀的特點,而鈉氯因數(shù)整體呈現(xiàn)西高東低的分布特征。礦化度及鈉氯因數(shù)分布特征均受盆地西緣沖斷帶及天環(huán)坳陷雙重構(gòu)造背景影響所致。

2)研究區(qū)內(nèi)重碳酸根質(zhì)量濃度與儲集層砂體厚度呈負(fù)線性關(guān)系,砂體厚度越大,重碳酸根離子質(zhì)量濃度就越小。

3)通過對油氣包裹體氫、氧同位素測試結(jié)果分析,研究區(qū)內(nèi)長8油層組油氣運移期間可能有地表水滲入,反映油藏封閉性較差。

[1]李賢慶,候讀杰,張愛云.油田水地球化學(xué)研究進展[J].地質(zhì)科技情報,2001,20(2):51～54.

[2]朱蓉,樓章華,云露,等.塔河油田奧陶系油藏地層水賦存分布[J].地質(zhì)科學(xué),2008,43(2):228～237.

[3]劉建偉,張哨楠.塔河油田奧陶系油田水特征離子及意義[J].地質(zhì)找礦論叢,2005,20(1):40～45.

[4]張善文,張林曄,包友書,等.東營凹陷地層流體特征與油氣成藏[J].石油勘探與開發(fā),2012,39(4):394～405.

[5]李傳亮.氣水可以倒置嗎[J].巖性油氣藏,2010,22(2):128～132.

[6]蔡立國,錢一雄,劉光祥,等.塔河油田及鄰區(qū)地層水成因探討[J].石油實驗地質(zhì),2002,24(1):57～60.

[7]才業(yè),樊佐春.遼河油田邊頂水超稠油油藏特征及其成因探討[J].巖性油氣藏,2011,23(4):129～132.

[8]賀艷祥,張偉,胡作維,等.鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長8油層組砂巖中長石的溶解作用對儲層物性的影響 [J].天然氣地球科學(xué), 2010,21(3):482～488.

[9]楚美娟,郭正權(quán),白嫦娥.鄂爾多斯盆地延長組長8油層組沉積及其演化特征[J].石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報),2012, 34(2):13～18.

[10]田亞銘,施澤進,李庭艷,等.姬塬地區(qū)長8油層組碳酸鹽膠結(jié)物特征與成因[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011,26 (3):26～31.

[11]何自新.鄂爾多斯盆地演化與油氣[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003.

[12]劉池洋,趙紅格,王鋒,等.鄂爾多斯盆地西緣(部)中生代構(gòu)造屬性[J].地質(zhì)學(xué)報,2005,79(6):737～747.

[13]張雪峰,趙彥德,張銘記.鄂爾多斯盆地西南緣延長組存在差異構(gòu)造運動的地質(zhì)意義[J].巖性油氣藏,2010,22(3):78～82.

[14]錢詩友,曾濺輝.東營凹陷沙河街組地層水化學(xué)特征及其石油地質(zhì)意義[J].天然氣地球科學(xué),2009,20(4):603～609.

[15]耿燕飛,張春生,韓校鋒,等.安岳—合川地區(qū)低阻氣層形成機理研究[J].巖性油氣藏,2011,23(3):70～74.

[16]王祥,韓劍發(fā),于紅楓,等.塔中北斜坡奧陶系鷹山組地層水特征與油氣保存條件 [J].石油天然氣學(xué)報 (江漢石油學(xué)院學(xué)報), 2012,34(5):25～29.

[17]譚開俊,張帆,尹路,等.準(zhǔn)噶爾盆地烏夏地區(qū)地層水與油氣保存條件[J].石油實驗地質(zhì),2012,34(1):36～39.

[18]覃偉,李仲東,鄭振恒,等.鄂爾多斯盆地大牛地氣田地層水特征及成因分析[J].巖性油氣藏,2011,23(5):115～120.

[19]李明,羅凱聲.地層水資料在油氣勘探中的應(yīng)用[J].新疆地質(zhì),2004,22(3):304～307.

[20]朱玉雙,王震亮,高紅,等.油氣水物化性質(zhì)與油氣運移及保存[J].西北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2000,30(5):415～418.

[21]李繼宏,李榮西,韓天佑,等.鄂爾多斯盆地西緣馬家灘地區(qū)地層水與油氣成藏關(guān)系研究[J].石油實驗地質(zhì),2009,31(3): 253～257.

[22]陳恭洋.潛江凹陷南部地層水化學(xué)特征與油氣成藏的關(guān)系[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報,2003,25(3):15～17.

[23]李英華.油田水地化指標(biāo)研究的新認(rèn)識[J].中國海上油氣(地質(zhì)),1998,12(1):19～23.

[24]李偉,秦勝飛.四川盆地須家河組地層水微量元素與氫氧同位素特征[J].石油學(xué)報,2012,33(1):55～63.

[25]李榮西,赫英,李金寶,等.東勝鈾礦流體包裹體同位素組成與成礦流體來源研究[J].地質(zhì)學(xué)報,2006,80(5):753～759.

[26]王先彬,吳茂炳,張銘杰.地幔流體的穩(wěn)定同位素地球化學(xué)綜述[J].地質(zhì)地球化學(xué),2000,28(3):69～74.

[27]趙彥德,劉顯陽,張雪峰,等.鄂爾多斯盆地天環(huán)坳陷南段侏羅系原油油源分析[J].現(xiàn)代地質(zhì),2011,25(1):85～93.

[28]楊華,張文正.論鄂爾多斯盆地長7段優(yōu)質(zhì)油源巖在低滲透油氣成藏富集中的主導(dǎo)作用:地質(zhì)地球化學(xué)特征 [J].地球科學(xué), 2005,34(2):147～154.

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TE133.2

A

1000-9752(2014)02-0045-05

2013-09-20

國家科技重大專項(2011ZX05044,2011ZX05001-004)。

李繼宏 (1981),男,2004年大學(xué)畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)主要從事石油地質(zhì)綜合研究工作。