高 陽，陳姍姍，高 陽，吳德海，賈 鵬，黃福喜，范晶晶，劉 策

(1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.自然資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034；3.大慶油田 昆侖集團(tuán)有限公司，黑龍江 大慶 163000)

引 言

致密砂巖氣藏的氣水關(guān)系一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。地球化學(xué)特征是地層水的重要信息，與油氣藏的形成和分布關(guān)系密切[1-2]，因此，開展地層水地球化學(xué)性質(zhì)研究，分析地層水地球化學(xué)成因，對(duì)于發(fā)現(xiàn)油氣田、分析油氣運(yùn)移、聚集和油氣藏形成具有重要意義[3-5]。鄂爾多斯盆地上古生界是我國(guó)最大的致密砂巖氣區(qū)，宏觀上盆地中部以高含氣為主要特征，而盆地邊緣含水量普遍較高[6-8]。位于盆地中部的蘇里格氣田已經(jīng)探明或基本探明，儲(chǔ)量達(dá)4.64×1012m3，外圍等氣水復(fù)雜區(qū)也已經(jīng)成為重要的勘探開發(fā)對(duì)象，因此，需要深入探索其地層水的地球化學(xué)性質(zhì)。地層水演化受控于鹽類溶解、硅酸鹽-碳酸鹽多相礦物組合、成巖礦物轉(zhuǎn)換等因素[9-11]，普遍認(rèn)為地層水中離子的來源為巖鹽溶解、海水蒸發(fā)和水巖相互作用改造等[12-13]。學(xué)者們針對(duì)蘇里格西部氣水復(fù)雜區(qū)的地層水進(jìn)行了大量研究，認(rèn)為是經(jīng)過強(qiáng)烈水巖作用和濃縮作用的陸相沉積成因水[14]，砂體厚度越大地層水礦化度越高[15]，并針對(duì)氣水宏觀和微觀分布規(guī)律提出各自的認(rèn)識(shí)[16-19]。本文研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西北部天環(huán)坳陷北段(圖1)，以上古生界山1—盒8段為主要目的層，氣藏試氣井產(chǎn)水比例達(dá)58%，復(fù)雜的氣水關(guān)系嚴(yán)重制約勘探開發(fā)進(jìn)程，近年來圍繞地層水分布規(guī)律[20]、氣水宏觀和微觀分布特征[21]、氣水分布控制因素[22]等研究取得了豐富的成果，但未見針對(duì)該區(qū)地層水地球化學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)研究。筆者通過鑄體薄片、掃描電鏡等對(duì)地層水賦存介質(zhì)特征進(jìn)行研究，通過常規(guī)離子濃度測(cè)試結(jié)果分析地層水的地球化學(xué)性質(zhì)，論述儲(chǔ)層巖石學(xué)特征、成巖作用與地層水地球化學(xué)性質(zhì)之間的聯(lián)系，討論地層水地球化學(xué)特征、成因及其地質(zhì)意義，從地層水的角度為尋找天然氣富集區(qū)提供線索。

圖1 研究區(qū)位置

1 地層水賦存介質(zhì)特征

1.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

對(duì)研究區(qū)105口井共計(jì)1 091張巖石薄片進(jìn)行鑒定，結(jié)果表明，巖石類型主要以巖屑質(zhì)石英砂巖為主，占全體樣品數(shù)的62%，石英砂巖和巖屑砂巖分別占18%和20%(圖2)。不同巖石的巖屑和膠結(jié)物類型基本一致，但體積分?jǐn)?shù)差異較大，石英砂巖體積分?jǐn)?shù)為9.2%，主要為石英巖巖屑，體積分?jǐn)?shù)為4.0%，其次為火山巖、變質(zhì)砂巖及板千片巖巖屑，體積分?jǐn)?shù)均在1.0%左右(圖3)。膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為12.7%，硅質(zhì)加大含量最高，體積分?jǐn)?shù)為4.3%，其次為高嶺石、水云母和鐵方解石，體積分?jǐn)?shù)分別為2.5%、2.2%和1.9%，鐵白云石體積分?jǐn)?shù)為1.0%，此外，還含有一定比例的綠泥石、菱鐵礦和凝灰質(zhì)，含量均較低(圖4)。巖屑石英砂巖體積分?jǐn)?shù)為17.3%，主要為石英巖巖屑，體積分?jǐn)?shù)為5.2%，其次為火山巖和板千片巖巖屑，體積分?jǐn)?shù)分別為2.7%和2.5%，變質(zhì)砂巖、粉砂巖、燧石、灰?guī)r等體積分?jǐn)?shù)在1.0%～2.0%(圖3)，膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為14.1%，以硅質(zhì)加大、水云母和高嶺石為主，體積分?jǐn)?shù)分別為3.7%、3.7%和3.4%，鐵方解石含量也較高，體積分?jǐn)?shù)為1.5%，綠泥石、鐵白云石體積分?jǐn)?shù)分別為0.7%和0.5%，菱鐵礦及凝灰質(zhì)含量較低(圖4)。巖屑砂巖體積分?jǐn)?shù)為37.3%，主要為板千片巖和火山巖巖屑，體積分?jǐn)?shù)分別為11.5%和8.1%，石英巖、變質(zhì)砂巖、粉砂巖、燧石、灰?guī)r及云母等巖屑含量也較高，體積分?jǐn)?shù)均大于2.0%(圖3)，膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為16.2%，以水云母為主，體積分?jǐn)?shù)為7.0%，高嶺石、硅質(zhì)加大及鐵方解石含量也較高，體積分?jǐn)?shù)分別為2.8%、2.2%和2.0%，菱鐵礦、綠泥石、鐵白云石體積分?jǐn)?shù)分別為1.0%、0.6%和0.4%(圖4)。

圖2 巖石類型三角圖

圖3 不同巖石類型巖屑構(gòu)成

圖4 不同巖石類型膠結(jié)物構(gòu)成

1.2 成巖作用特征

研究區(qū)目的層埋深均超過3 500 m，儲(chǔ)層在持續(xù)沉降過程中普遍經(jīng)歷較強(qiáng)的壓實(shí)作用，巖石薄片觀察見碎屑顆粒由未接觸、點(diǎn)接觸向線接觸、凹凸接觸轉(zhuǎn)化(圖5(a))，巖屑體積分?jǐn)?shù)高的巖石遭受的壓實(shí)作用更強(qiáng)，塑性巖屑顆粒(如云母、火山巖巖屑、淺變質(zhì)巖巖屑等)形成定向排列(圖5(b))，發(fā)生變形破碎，常形成假雜基(圖5(c))。膠結(jié)作用主要以硅質(zhì)膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)和黏土礦物膠結(jié)為主。硅質(zhì)膠結(jié)物主要為石英次生加大，大多是邊緣生長(zhǎng)型，包裹著內(nèi)部的石英顆粒，部分顆粒與加大邊之間界限清晰，常見黏土薄膜或?qū)訝铍s質(zhì)環(huán)狀線，石英次生加大與原石英顆粒消光性一致(圖5(d))，鏡下可見因石英次生加大而發(fā)生的顆?！坝稀爆F(xiàn)象(圖5(e))；碳酸鹽膠結(jié)物類型多樣，并且十分常見，主要為鐵方解石，也有少量鐵白云石、菱鐵礦等，大多數(shù)方解石膠結(jié)物以孔隙充填式分布于粒間孔之中(圖5(f))，少量樣品中存在連晶膠結(jié)(圖5(g))；鑄體薄片下可見方解石交代顆粒的現(xiàn)象，方解石礦物具有原始顆粒外形，此現(xiàn)象主要出現(xiàn)在方解石膠結(jié)物含量極高的樣品中，與大面積方解石鑲嵌連晶式膠結(jié)有一定的聯(lián)系(圖5(h))；菱鐵礦膠結(jié)物多為團(tuán)塊狀或鏈狀分布，多發(fā)育在火山碎屑或火山巖巖屑含量較高的砂巖中，常與黑云母伴生(圖5(i))。黏土礦物主要為高嶺石、伊利石、綠泥石。高嶺石多呈假六邊形單晶、手風(fēng)琴狀或蠕蟲狀集合體，晶間孔發(fā)育(圖5(j))，巖屑含量低的石英砂巖中常見石英次生加大邊與自生高嶺石交代共生，且時(shí)間在粒間高嶺石膠結(jié)物形成之前(圖5(k))，也見到與巖屑或雜基溶蝕相關(guān)的高嶺石，其保留了原有顆粒形狀(圖5(i))。伊利石呈毛發(fā)狀、針狀充填于孔隙，也觀察到高嶺石向伊利石轉(zhuǎn)化以及絲狀伊利石覆蓋在高嶺石之上的現(xiàn)象(圖5(m))，表明伊利石形成在高嶺石之后。綠泥石晶體為針葉狀(圖5(n))，多以交代早期膠結(jié)物形式產(chǎn)出(圖5(o))，由于研究區(qū)砂巖中含有較多黑云母、火山碎屑，水化溶解提供的Mg2+與Fe3+使高嶺石等黏土礦物逐漸向綠泥石轉(zhuǎn)化。研究區(qū)砂巖中最主要的易溶組分為巖屑和碳酸鹽膠結(jié)物，長(zhǎng)石含量極低且溶蝕現(xiàn)象和溶蝕殘余不常見，可見巖屑溶孔與粒間溶孔(圖5(p)(s))。溶蝕作用分為2期，Ⅰ期溶蝕作用主要是顆粒間的凝灰質(zhì)、碳酸鹽礦物、火山巖巖屑顆粒等易溶成分發(fā)生溶蝕，形成一定量的粒內(nèi)溶孔與膠結(jié)物溶孔，Ⅱ期溶蝕作用主要是微量的長(zhǎng)石、云母碎片、變質(zhì)巖巖屑的溶蝕與蝕變，該過程為高嶺石等自生黏土礦物的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)與生長(zhǎng)空間。

1.3 孔隙類型及物性特征

薄片樣品平均面孔率為1.03%，主要孔隙類型為粒內(nèi)溶孔(圖5(p))、晶間孔(圖5(j)(q))、殘余粒間孔(圖5(r))和粒間溶孔(圖5(s))，分別占33%，31%、16%和10%，雜基溶孔和微裂縫比例較小。石英砂巖中粒間孔和粒內(nèi)溶孔占比高，分別為32%和28%，晶間孔和粒間溶孔也較發(fā)育，分別占19%和18%，巖屑石英砂巖以粒內(nèi)溶孔和晶間孔為主要孔隙類型，分別占36%和35%，粒間孔和粒間溶孔分別占12%和8%，巖屑砂巖以晶間孔和粒內(nèi)溶孔為主要孔隙類型，分別占33%和25%，此外，巖屑砂巖微裂縫較為發(fā)育，由于抗壓實(shí)能力較弱，粒間孔占比低(圖6)。儲(chǔ)層孔隙度平均6.56%，滲透率平均0.43×10-3μm2；石英砂巖孔隙度平均7.60%，滲透率平均0.79×10-3μm2；巖屑石英砂巖孔隙度平均6.64%，滲透率平均0.34×10-3μm2；巖屑砂巖孔隙度平均4.31%，滲透率平均0.07×10-3μm2。石英砂巖物性依次好于巖屑石英砂巖和巖屑砂巖(圖7)。研究區(qū)不同巖石類型儲(chǔ)層質(zhì)量的差異主要與巖石礦物組分有關(guān)，巖屑含量高的儲(chǔ)層主要以塑性巖屑含量高為主要特征，抗壓實(shí)作用和膠結(jié)作用差，使得儲(chǔ)層質(zhì)量變差[23]。儲(chǔ)層孔隙度與滲透率之間相關(guān)性較差，表明閉塞的孔喉在儲(chǔ)層中占有較高比例[21]。

圖6 不同巖石孔隙類型

圖7 儲(chǔ)層孔隙度與滲透率的關(guān)系

2 地層水地球化學(xué)特征與成因

2.1 地層水地球化學(xué)特征

天環(huán)北段地層水的總礦化度為10.83～65.88 g/L，平均31.79 g/L。陰離子以Cl-為主，SO42-和HCO3-濃度低，Cl-濃度在6 192～42 900 mg/L，平均為18 435 mg/L，最大占地層水中陰離子總量的99%，平均93%；SO42-濃度在0～3 617 mg/L，平均1 122 mg/L，占陰離子總量的0～17%，平均不足6%；HCO3-濃度在0～782 mg/L，平均248 mg/L，占陰離子總量的0～7%，平均不足2%(圖8)。陽離子以Na+、Ca2+為主，Mg2+濃度低。其中：Na+濃度在3 123～12 297 mg/L，平均7 237 mg/L，占地層水中陽離子總量的45%～78%，平均63%；Ca2+濃度在814～12 300 mg/L，平均為4 187 mg/L，占地層水中陽離子總量的17%～55%，平均34%；Mg2+濃度在0～824 mg/L，平均307 mg/L，占地層水中陽離子總量的0%～7%，平均3%(圖8)。主要離子濃度差異大，表明地層水經(jīng)歷了長(zhǎng)期的離子置換和水巖作用[24-25]，為封閉埋藏環(huán)境下的局部滯留水[26]。依據(jù)蘇林地層水的分類標(biāo)準(zhǔn)，地層水水型主要為CaCl2型(圖8)，基于海水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)[27-28]，研究區(qū)地層水Ca2+濃度高于海-河水混合線，表明Ca2+富集，Mg2+濃度低于海-河水混合線，表明Mg2+虧損，Na+濃度低于海-河水混合線，表明Na+虧損(圖9)。

圖8 地層水離子特征

圖9 Ca2+、Mg2+和Na+濃度與海水-河水線對(duì)比

2.2 地層水地球化學(xué)特征成因

有機(jī)質(zhì)熱演化、黏土礦物轉(zhuǎn)化、硫酸鹽氧化還原反應(yīng)、油田水化學(xué)性質(zhì)和烴類物質(zhì)進(jìn)入儲(chǔ)層等因素會(huì)引起地層水化學(xué)性質(zhì)變化[29]。地層水礦化度的變化與諸多因素有關(guān)，例如巖性、壓實(shí)作用、地層封閉性及地層壓力[30]。地層水礦化度升高過程中，其化學(xué)成分也會(huì)發(fā)生變化[31]，研究區(qū)地層水Cl-、Na+和Ca2+濃度與總礦化度都具有十分突出的正相關(guān)性，Mg2+、SO42-濃度與總礦化度有一定正相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)較低，HCO3-濃度與總礦化度負(fù)相關(guān)且相關(guān)性較差，表明地層水中濃度較高的Cl-、Ca2+和Na+控制了地層水的總礦化度(圖10)。而海水蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)顯示，Cl-在低于100 g/L時(shí)不發(fā)生沉淀(圖9)，同時(shí)研究區(qū)不發(fā)育鹽巖地層，因此，Cl-是研究區(qū)地層水中最穩(wěn)定的離子，Cl-濃度變化主要與濃縮作用有關(guān)，Cl-濃度與總礦化度具有十分突出的相關(guān)性(圖10(d))，表明地層水總礦化度特征也受濃縮作用控制。濃縮作用包括蒸發(fā)濃縮作用和強(qiáng)壓實(shí)作用造成的濃縮。研究區(qū)儲(chǔ)層初始孔隙度為38.61%，壓實(shí)作用減孔量達(dá)26.64%[32]，經(jīng)壓實(shí)后巖石孔隙空間體積減少至原始體積的1/3左右，Cl-濃度和總礦化度都隨之升高。

圖10 總礦化度與離子濃度的關(guān)系

Ca2+濃度與總礦化度具有很好的正相關(guān)性(圖10(b))，Ca2+的離子比率隨總礦化度增加持續(xù)增大(圖11(a))，表明成巖過程中Ca2+濃度和相對(duì)數(shù)量都持續(xù)增加，處于持續(xù)釋放狀態(tài)。研究區(qū)砂巖中所含鈣礦物主要為火山巖巖屑、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽膠結(jié)物，鏡下見火成巖巖屑和碳酸鹽膠結(jié)物溶蝕現(xiàn)象。溶蝕作用釋放Ca2+，而碳酸鹽膠結(jié)物的形成則會(huì)消耗Ca2+，隨總礦化度增加，Ca2+濃度增加速度先慢后快(圖10(b))。濃縮作用是地層水礦化度升高的主要成因。地層水礦化度低，表明儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的抗壓實(shí)能力，壓實(shí)作用相對(duì)較弱，這類儲(chǔ)層中火山巖等含鈣巖屑含量低，因此，溶蝕形成的Ca2+相對(duì)較少，導(dǎo)致Ca2+濃度低，而地層水礦化度高，表明儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力較弱，壓實(shí)作用較強(qiáng)，該類儲(chǔ)層中火山巖等含鈣巖屑含量高，因此，溶蝕形成的Ca2+較多，Ca2+濃度高。研究區(qū)儲(chǔ)層中火山巖巖屑含量總體較高，盡管鐵方解石和鐵白云石膠結(jié)物的形成會(huì)消耗Ca2+，但地層水仍呈現(xiàn)Ca2+富集特征。

Mg2+濃度與總礦化度具有一定的正相關(guān)性(圖10(c))，但Mg2+的離子比率隨總礦化度增加而降低(圖11(b))，表明在成巖過程中Mg2+濃度增加，但相對(duì)數(shù)量減少，處于被消耗的狀態(tài)。研究區(qū)砂巖中有一定比例的白云石類膠結(jié)物和綠泥石膠結(jié)物，白云石化過程中會(huì)消耗地層水中Mg2+，而綠泥石晶體多為針葉狀(圖5(n)—(o))，以交代早期膠結(jié)物形式產(chǎn)出，主要由高嶺石轉(zhuǎn)化而來，在高嶺石的綠泥石化過程中也會(huì)造成Mg2+的消耗，因此，方解石的白云石化和高嶺石的綠泥石化是Mg2+虧損的主要成因。白云石化和綠泥石化過程中都不會(huì)造成Ca2+的消耗，同時(shí)Ca2+在總礦化度增大過程中始終處于釋放狀態(tài)，因此，隨Ca2+數(shù)量增加，Mg2+數(shù)量降低(圖12(a))。

圖11 陽離子比率與總礦化度的關(guān)系

Na+濃度與總礦化度具有較好的正相關(guān)性(圖10(a))，而Na+的離子比率隨總礦化度增加而降低(圖11(c))，表明在成巖過程中Na+濃度增加，但相對(duì)數(shù)量減少，處于被消耗狀態(tài)。Na+主要與鹽類溶解、Ca-Na置換有關(guān)[33-34]，研究區(qū)砂巖中幾乎不發(fā)育與Na+相關(guān)的膠結(jié)物，因此，Na+的虧損與膠結(jié)物沒有直接聯(lián)系。巖石中與Na+相關(guān)的礦物主要為長(zhǎng)石，但含量較低，長(zhǎng)石溶蝕現(xiàn)象不常見，Na+來源相對(duì)局限，因此，Na+濃度隨總礦化度增加而增大的程度主要受濃縮作用控制。Na+數(shù)量與Ca2+數(shù)量具有十分突出的負(fù)相關(guān)性(圖12(b))。隨總礦化度增加Na+濃度增加的速度逐步變慢，這主要與巖石對(duì)Na+的吸附作用有關(guān)。Na+濃度總體高于Ca2+濃度，隨Ca2+濃度的增加，巖石對(duì)Na+的吸附作用增強(qiáng)，因此，研究區(qū)地層水中Na+虧損主要與Na+離子來源不足和吸附作用有關(guān)。

圖12 陽離子之間的關(guān)系

3 地層水地球化學(xué)參數(shù)及地質(zhì)意義

3.1 特征參數(shù)與氣藏保存條件

地層水中Cl-濃度相對(duì)穩(wěn)定，而Ca2+、Mg2+、Na+等離子在成巖過程中受埋深、溫度、水巖作用及外來流體侵入的影響濃度會(huì)發(fā)生變化，因此，可以通過分析Cl-與主要陽離子濃度的比例系數(shù)研究地層的封閉性及油氣保存條件。鈉氯系數(shù)即可以判定地層水的變質(zhì)程度，也能夠反映油氣藏的封閉性[37-38]。在陸相盆地中，地層水鈉氯系數(shù)大于0.87，且礦化度高，可能是沉積水或變質(zhì)的滲透水導(dǎo)致的[19]。通常將鈉氯系數(shù)等于0.75作為油氣保存的上限。變質(zhì)系數(shù)可反映地層水變質(zhì)程度，其值越高表明水巖作用強(qiáng)度和離子交換程度越大、油氣藏封閉性好，有利于油氣保存，一般變質(zhì)系數(shù)大于4即為原生油氣藏。研究區(qū)地層水鈉氯系數(shù)均小于0.75，變質(zhì)系數(shù)均大于4，表明地層水受外來水的影響較小，水巖作用強(qiáng)烈，變質(zhì)程度高，整體為較封閉的水體環(huán)境，有利于天然氣藏的保存。

3.2 特征參數(shù)與儲(chǔ)層滲透率

水巖相互作用參與了盆地演化的各個(gè)階段，因此，地層水的化學(xué)組分能在一定程度上指示水巖相互作用[33,39]。前文分析中已經(jīng)提到壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用對(duì)Cl-、Na+、Ca2+及Mg2+等離子濃度有較大影響，地層水的礦化度也隨之改變。成巖作用是影響儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，因此，可以通過離子間的特征參數(shù)來分析地層水地球化學(xué)特征對(duì)儲(chǔ)層滲透率的影響。鈉氯系數(shù)、變質(zhì)系數(shù)主要反映與Na+、Mg2+相關(guān)的水巖作用，通常與長(zhǎng)石溶蝕和含鎂膠結(jié)物的發(fā)育情況有關(guān)。鎂鈣系數(shù)可以表征次生孔隙發(fā)育程度，隨著地層水鎂鈣系數(shù)的降低，儲(chǔ)層次生孔隙更加發(fā)育。因此，在封閉性好的儲(chǔ)層中，通常認(rèn)為地層水鈉氯系數(shù)高、變質(zhì)系數(shù)高、鎂鈣系數(shù)低的儲(chǔ)層物性好。蘇里格盒8段地層水鈉氯系數(shù)、變質(zhì)系數(shù)和鎂鈣系數(shù)等值線與砂體厚度分布的關(guān)系也基本符合上述結(jié)論[15]，但研究區(qū)地層水地球化學(xué)特征參數(shù)與儲(chǔ)層質(zhì)量的關(guān)系與上述認(rèn)識(shí)有一定差異，鈉氯系數(shù)與滲透率無明顯相關(guān)性(圖13(a))，變質(zhì)系數(shù)與儲(chǔ)層滲透率負(fù)相關(guān)(圖13(b))，鎂鈣系數(shù)與滲透率正相關(guān)(圖13(c))，這與研究區(qū)主要陽離子的富集和虧損成因有關(guān)。Na+虧損特征主要與Na+來源不足和吸附作用有關(guān)，總體上與Na+有關(guān)的水巖作用強(qiáng)度相對(duì)較弱，因此，Na+含量及鈉氯系數(shù)與儲(chǔ)層滲透率的關(guān)系并不明顯(圖13(a)、圖14(a))。

圖13 地球化學(xué)特征參數(shù)與滲透率的關(guān)系

圖14 陽離子濃度與滲透率的關(guān)系

通常情況下變質(zhì)系數(shù)高、鎂鈣系數(shù)低的地層水以Mg2+濃度低、Ca2+濃度高為主要特征，研究區(qū)Mg2+濃度低表明鐵白云石、綠泥石等膠結(jié)物發(fā)育，這兩類膠結(jié)物都會(huì)充填孔隙影響儲(chǔ)層滲透率，Ca2+濃度高表明儲(chǔ)層中火山巖等塑性巖屑含量高，儲(chǔ)層抗壓實(shí)能力弱，原生粒間孔和次生溶蝕孔在持續(xù)壓實(shí)過程中都會(huì)大量損失[23]，火山巖巖屑含量高的砂巖中以充填孔隙為主的膠結(jié)物十分發(fā)育，例如水云母等，而規(guī)模較大的殘余粒間孔和粒間溶孔相對(duì)不發(fā)育，儲(chǔ)層物性較差。因此，研究區(qū)高滲透率儲(chǔ)層中地層水主要以Mg2+濃度低，Ca2+濃度高為主要特征(圖14(b)(c))，具有較低的變質(zhì)系數(shù)和較高的鎂鈣系數(shù)(圖13(b)(c))。

3.3 地層水與天然氣富集特征

低生烴強(qiáng)度區(qū)致密砂巖氣藏富集程度主要與烴類充注強(qiáng)度、儲(chǔ)層質(zhì)量和保存條件有關(guān)，低生烴背景下含水飽和度高是其顯著特征之一，因此，地層水地球化學(xué)特征對(duì)低生烴強(qiáng)度區(qū)致密砂巖氣藏富集具有重要的指示作用。研究區(qū)致密砂巖氣藏整體保存條件優(yōu)越，因此，烴類充注和儲(chǔ)層質(zhì)量是天然氣富集的關(guān)鍵。針對(duì)致密砂巖氣藏而言，烴類充注強(qiáng)度宏觀上受源儲(chǔ)距離控制，在同一層系內(nèi)烴類會(huì)首先向優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的優(yōu)勢(shì)通道充注成藏，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層是低生烴強(qiáng)度區(qū)天然氣富集的最關(guān)鍵的因素之一，壓實(shí)作用是控制儲(chǔ)層質(zhì)量最關(guān)鍵的因素，抗壓實(shí)作用強(qiáng)的儲(chǔ)層質(zhì)量好，火山巖的塑性巖屑含量低，地層水表現(xiàn)為Ca2+濃度低，Mg2+濃度高，是天然氣最有利的富集區(qū)。

4 結(jié) 語

(1)天環(huán)北部上古生界氣藏地層水為CaCl2型，Cl-、Ca2+和Na+的濃度控制地層水的總礦化度，隨地層水礦化度的升高Ca2+濃度增大，Mg2+和Na+濃度降低，具有顯著的Ca2+富集、Mg2+和Na+虧損特征。

(2)地層水地球化學(xué)特征與成巖作用具有重要的成因聯(lián)系，壓實(shí)、膠結(jié)和溶蝕作用控制地層水總礦化度和離子的變化，濃縮作用是地層水總礦化度增大的主要原因，火山巖巖屑溶蝕、白云石化和綠泥石化作用、長(zhǎng)石含量低和吸附作用是Ca2+富集、Mg2+和Na+虧損特征的主要成因。

(3)研究區(qū)地層水鈉氯系數(shù)低、變質(zhì)系數(shù)高及鎂鈣系數(shù)低，整體處于較封閉的水體環(huán)境，有利于天然氣保存。