永安地区地层水成因分析及与油气的关系.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9 年 4 月第 3 1 卷第2 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I A p r ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 2 永安地 区地层水成因分析及与油气的关 系 张琴 ，汪宗余 妻 被 耀 ’ [ 摘要] 以永安地 区的地层水为研究对象，采用统计 、薄 片观察 以及 扫描 电镜观察 的方法对该地 区地 层水 特征和成 因进行 了分 析，对戴 南组地层水 的水型、矿化度 和 阴、 阳离子进行统 计，结果表 明该 地 区的地 层水矿 化度表现 为反 向剖面特 征。结合 电镜观 察分别 从该 区的构 造和 沉积特征分 析 了地层水 矿 化度 反 向 剖面形成 的原 因，结果表 明永 安地 区断裂的沟通作用 、盆地 离心 流 引起 的蒸发作用 和储层 非均质性 是导 致地层水矿 化度具有反 向剖面特征 的主要原 ， 同时利 用地层水 的某 些离子特征和 特征 系数来反 映油气 的保存条件 ，分析表 明永 2 5断块具有最好 的保存条件 ，同时。凹陷的斜坡处为越流蒸 发泄水 区也属于油 气保存 的有利 区。 [ 关键词] 永安地 区；地 层水；化学特 征；成 因；油气富集 [ 中图分类号]TE 1 3 3 ． 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 9 0 2 0 1 7 4 0 5 永安 油 田位于 江苏 省江 都 、高邮两 市交界 处 ，构造位 置位 于高 邮 凹陷深 凹斜 坡 断裂构 造带 。此带 是 一 个被断层及岩性复杂化了的背斜构造 ，该地带由一条主要的大断层与其派生断层和伴生断鼻组成 ，如 高 邮凹陷 的汉 留断裂 带 。含油 层 系为下第 三系 的垛二 段 、垛一段 、戴 二段 和戴一 段[ 1 ] 。地层 水在 三垛 组 表现 为正 向的 变化趋 势 ，而在 戴南 组则 表现为 反 向的变化 趋势 。 地层水的成 因环境是进行油气 田的评价与开发需要考虑的一个重要因素。前人对高邮凹陷的地层水 特征进行了分析，认为高邮凹陷各层段地层水矿化度存在一定差异 ，但是随着地层时代的变新 ，其地层 水矿化度总体上呈降低趋势 ，即三垛组至戴南组地层水矿化度随深度增加而逐渐增大 ] 。虽然对高 邮 凹陷整体地层水特征进行 了分析 ，但是对储量大，产量高 的永安油 田的地层水特征尚未进行单独分析研 究，笼统地用高邮凹陷整体的地层水特征来概括永安地区的地层水特征会在一定程度上屏蔽了永安地区 地层水的特点。经过对永安地区地层水资料的统计分析，永安地区的地层水和高邮凹陷地层水具有截然 不同的特点，即在矿化度剖面上戴南组呈现反剖面的特征而三垛组呈现正向特征 ，这与整体高邮凹陷的 整体正剖面特征存在着差异 。为此 ，对该地区地层水的成因分析以及地层水分布特征与油气聚集成藏关 系研究成为一个值得研究的问题 。 1 地层水化学特征 地层水特征可以从一个侧面揭示水流系统演化的性质和水文地质条件 。地层水的矿化度和阴阳离 子随着深度变化特征是地层水研究 中必须要考虑的因素。 1 ． 1 地层 水总 矿化 度和 水型 特征 将收集的 6 7个戴南组和三垛组地层水矿化度数据进行统计分析，绘制 图件 图 1 、2 。根据 图件 分析表明戴南组地层水的矿化度在三垛组为正剖面特征，线性相关性 比较好 ，矿化度分布范 围在 3 ． 5 ～ 3 3 ． 5 g ／ L，深度集 中在 1 0 0 0 ～2 4 0 0 m；戴南组 的矿化度呈现 明显 的反剖面特征，矿化度分布范 围为 [ 收稿日期]2 0 0 8 1 2 一 O 8 [ 基金项 目]国家重点基础研究发展规划项 目 2 0 0 5 c B 4 2 2 1 O 8 。 [ 作者简介]张琴 1 9 8 5一 ，女 ，2 0 0 8 年 大学毕业 ，硕士生 ，现主要从事石油地质方面的研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1 卷第 2 期 张琴等永安地区地层水成因分析及与油气的关系 1 7 5 4 ． 0～ 2 3 ． 5 g ／ L，深 度 主 要 是在2 0 0 0 ～ 3 6 0 0 m。按 苏林 地层 水 分 类 ，根 据 现 有 样 品 统 计 ，永 安 地 区 的 地 层水 以 N a HC O。型 为 主， 占 总 样 品 数 的 4 5 ． 4 5 ； 其次为 Na 2 S O 型 ， 占 3 6 ． 3 6 ； C a C 1 2型 较 少 ，占 1 8 ． 1 8 。 1 ． 2 阴 、阳离子 特征 区 内 阳 离 子 含 量 Na K Ca Mg ，K 、Na 含 量 E ＼ 嫩 g ＼ 矿化度 ／ rag I5 图 1 三垛组和戴南组矿化度随深度分布 图 图 2 戴南组一段矿化度随深度分布图 一 般可达 4 ． 6 ～9 ． 3 g ／ L；阴离子含量 C1S O ； 一 HC O；，C 1 一 含量达 7 ． 9 ～1 3 ． 8 7 g ／ L 表 1 。戴南组 一 段地层水 中 KNa 含量在 2 8 0 0 m 以前 ，随着深度 的增加而增加 ；但是 超过 2 8 0 0 m 时，随着深度 增加含量呈减小的趋势。C l 一与矿化度的变化趋势相似 ，即随深度增加呈减小趋势 ，在 2 8 0 0 、3 4 0 0 m处 分别有一个骤减带。剖面上 HC O - 随深度增加 ，浓度有 增大的趋势 ，同样 2 8 0 0 ～3 2 0 0 m 深度 范围 内 HC O f有一个浓度骤增带 。由此可见 ，阴阳离子含量随着深度的变化趋势与常规的地层水的变化趋势相 反 。 表 1永安地区地层水离子特征 注 T DS为地 层水 总矿化度 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 6 石油天然 气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9 年 4 月 2 地层水成 因分析 地下水化学特征是沉积、构造等作用 的综合体现，同时与油气聚集关系密切 ] 。通过对永安地区 构造 和沉积特 征 分析 ，表 明永 安地 区活跃 的断裂 系统为 大气 水 的渗透 淋滤 提供 了条件 ，使 地层 水 被稀释 淡化 ；沉积作 用后 期 的次 生孔 隙造 成 的储 层非 均质 性 ，也为 深部 地层 水 的淡 化 提供 了条件 。 2 ． 1构造作 用 高邮凹陷是南陡北缓的构造格局 ，永安地区处于高 邮凹馅的深凹带 ，沙埝地 区处于北部斜坡 的中 部 ，而东部 的大 部分 盆地 均还 属于 压实 流盆地 ，苏 北盆地 也 不例外 ，这决定 了压 实流 的流 向从 深 凹部位 流向盆地 北斜 坡广 大地 区 ，随着 压 实流 的 向上 运移 ，地层 水被 蒸发 ，矿 化 度沿 着斜 坡 向上增 大 图 3 。 同时该 地 区的断层 发育 ，主要 为真 武和汉 留几 条大 断裂 ，并 由大 断裂 分支形 成若 干分 支断 裂 ，它们共 同 组 成复 杂的断 裂 系统 ，这些 断裂 不 仅为压 实流 向斜坡 方 向的运 移提 供 了 良好 的运移 通 道 ，也为 大气水 的 下渗提供 了条件。在永安地 区大气水沿着真武和汉留断裂下渗到永安深凹带 ，使得下部地层水直接遭受 淡水 淋滤 ，矿 化度 减小 图 3 ，三垛组 沉积 后发生 的三 垛 运 动在 全 区发 生 了广 泛 的剥 蚀 作 用 ，形 成 了 戴南组和三垛组之间的不整合，也为下部地层遭受大气水的淋滤作用起到了积极作用。 一NE E 赡 0 2 ． 2沉积 作用 根 据对 工 区 内岩 石 薄 片 的 镜 下 观 察 发 现 ， 在 早 成 岩 阶 段 图 4 、5 ，随 着 埋 藏 深 度 的 增 加 ，地 层 受 到 的 碳 酸 盐 岩 、石 英 加大和 硬石 膏 的胶 结 作用 加 强，导 致 地 层 在相 对较 浅层 位 孔 隙 度 损失 严 重 ；在 晚 成 岩 阶段 ，伴 随 着 有机 质 成熟 度 的增 强 ，酸 性水 增 加[ 1 。 。 ，沿 着 断 图 3 高邮凹陷地层 水运移方向模式图 图 4 永 2 1 2井 2 4 0 2 ． 3 m 石英 次生加大 5 O 图 5 永 1 8井 2 5 1 8 ． 5 8 m 方解石和粘 土矿物混合的胶结物 X 5 5 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l 卷第 2 期 张琴等 永安地 区地层 水成因分析及与 油气 的关系 层 的 垂 直 运 动 导 致 储 层 的 溶 解 作 用 增 强 ， 并 在 埋 深 为2 7 0 0～ 2 8 0 0 m 和 3 2 0 0 m 左 右 层 断 内 形 成 了 次 生 孔 隙发育 高 峰带 ，主 要 是长石 发生 淋 滤形 成 溶洞 和溶 孔 甚 至是 铸 模 孔 图 6 、7 ；至 晚 成 岩 后 期 ，随 晚 期 胶 结 作 用 增 强 ，岩 石 已 致 密 化 。 由 于 存 在 孔 隙度 在 垂 直 深 度 上 的 图 6永 7 - 4井 2 8 8 1 ． 3 3 m 长石经 淋滤作用形成的孔洞 X 1 5 0 0 图 7永 2 2井 3 4 6 2 ． 7 8 m淋 滤作用 形 成 的 孔 洞 1 O 差异，当大气水穿过地层时 ，会选择性的在孔隙度较高的部位赋存 ，而在孔隙度较小的其他层位大气水 的保存较少，这在矿化度的异常上也是一个重要 的方面 。而地层水矿化度在浅部层位则没有异常 ，分析 认为在三垛组沉积之后的盐城组沉积厚度大，经过压实成岩作用 ，盐城组的孔隙度减小 ，在一定程度 上阻止 了大气水 向三垛组地层的运移 ，而之前三垛组沉积时保存的地下水则通过断层 向孑 L 隙度更发育的 深层部位运移，这样在三垛组形成大气水缺乏的情况 ，也就导致了三垛组的地层水矿化度相对于其它层 位来说是 趋 于正 常 的 ，而深 部地层 的 地下水 的矿化 度则 是 相对 较小 的 。 3 地层水化学特征与油气保存关系 盆地中的地层水化学特征与油气的生 、运 、聚、散过程有着十分密切的关系。地层水 的活动及其性 质直接或间接指示盆地 流体系统 的开放性 和封闭性。地层 水化学 特征能直接反 映油气保 存条件 的好 坏【 s 弛 ] ，利用水化学来评价油气聚集保存条件的地质参数较多 ，在本文中采用钠氯 系数 、碳酸盐岩平 衡系数、脱硫系数 、变质系数和钙镁系数综合判断有利于油气聚集与保存的断块 。 一 般情 况 下 ，地 层 的封 闭程 度 越好 ，油 气 的保存 条 件 也相 应 越 好 ，用 于反 应 保存 条 件 的钠 氯 系 数 、 脱硫 系数和碳 酸 盐平 衡 系数 也相 应 比较小 ，而变 质系 数 和钙镁 系数则 相反 比较大 。研 究 区 的钠氯 系 数平 均值为 0 ． 4 0 3 ，小 于海 水 的钠 氯 系数 ；脱硫 系数 主要 分 布在 0 ． 1 3 3 ～ l 8 ． O 7 ，平均 值 为 5 ． 0 4 7 ；钙镁 系数 为 0 ． 5 9 ～9 ． 5 ，平均值为 3 ． 4 8 ；碳酸盐岩平衡系数分布在 0 ． 0 6 4 8 ． 8 6 ，平均值为 8 ． 1 7 。由此可见，工 区的地层水总体上 以变质的沉积水或高变质 的渗透水 为主，按照脱硫 系数为 3 ～5 9 ／ 6 时为开放环境的 标准 ，表明该区地层水的水文地质环境具有水动力较强的特点 ，同时在永 1 2井出现的 Na z S O 型水 ， 反映 了淡水 的渗 入 ，构 成 了天水 淋 滤 、渗 透 的窗 口。 因此在保 存 条件 相 对较 差 的永安 地 区寻 找有 利 的 油 气保存 断块成 为 油气 勘探 开 发 ，增储 上产 的 主要途 径 。 将研 究 区井位 的 地层 水指 标 在平 面上 投 影 图 8 ，发 现 分 布 在 汉 留 断层 南 侧 、北 侧 和沙 埝 地 区井 位 的地化 指标 雷达 图具 有 不 同的 特征 在 汉 留断层 南侧 的地 层 水 除 了永 1断层 两侧 的永 2 2井 和永 l 4井 地层水 的变质 系数 值较 小 以外 ，各 井其 它地 层水 化 学指 标具 有 相似 的 特征 ；在 汉 留断层 北 侧 的井 位 中的 地层水均具有较小的脱硫系数 、碳酸盐平衡系数和钠氯系数 ，钙镁系数和变质系数也很相近，形态具有 很好的一致性 ，但是 比较而言在汉留断层北侧 的永 2 5断块为保存条件最好的区域。综合分析各项指标 ， 表明永安地区汉留断层的北侧保存条件最好 ，该地 区又临近油源供给 区，在断层的适 当开启状态下有利 于油气的聚集和成藏 ，但是在油气聚集后发生强烈 的断层活动则会破坏早期形成的油气藏 ，凭借对永安 地 区 的已知井 地层 水 数据 进行 的 比较 以及 断层 的 活动性 分 析认 为 最有 利 的油气 聚 集成 藏 区为 永 2 5断 块 ， 其次为永 2断块，再次为永 1 3 、永 7断块和永 2 l断块 。斜坡部位处于地层水 的蒸发泄水 区，保存条件 好，但是由于离深坳带 比较远 ，如果有充足的油源 ，在该地 区还是 比较有利的勘探开发区域。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 7 8 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9 年 4 月 4 结 论 图 8地 化 指 标 分 布 图 通过对永安地区地层水 的矿化度 、水型以及地化指标的分析得 出了以下结论 1 永 安 地 区戴 南 组地 层水 矿化度 在 剖面上具 有 反 向剖 面特征 ，而 三垛组 则呈 现为 正 向剖面 特征 。 2 永安地 区地层水矿化度在戴南组的反向剖面特征的原因主要为构造作用和沉积作用 。 3 根 据地 化指 标 中 的钠 氯 系数 、脱硫 系数 、碳 酸盐 岩 平衡 系数 、变 质 系数 以及 钙镁 系数 ，对 永 安 地区的油气保存条件进行了初步评价分析 ，分析结果表 明永 2 5断块 的保存条件最好，其次为永 2 、永 7 、永 2 1和永 1 3断 块 。 [ 参考文献] [ 1 ]侯建 国，林承焰 ，姚合法 ．断陷盆地成藏 动力 系统特征 与油气分 布规律 一 以苏北盆 地为 例 [ J ]．中 国海 上 油气 ，2 0 0 4 ，1 6 4 3 6 1～ 3 6 4 ． [ 2 ]李亚辉 ．高邮凹陷古水 动力 场及其与油气运 聚的关系 [ J ]．中国石油大学学报 自然科学版 ，2 0 0 6 ，3 0 3 t 1 2 ～1 6 ． [ 3 1陈安定 ，黄金明，杨 芝文 ．地层水 资料在油气保存条件评价中的应用 一以江苏下扬 子区海相 中、古生 界研究为例 E J 3．南方 油气 ， 2 0 0 3， 1 6 2 1 ～ 7 ． [ 4 ]刘桂凤 ，王莉 ，李 春涛，等 ．准 噶尔盆地腹部地层水化学特征与油气成 藏关 系 口]．新疆石油地质 ，2 0 0 7 ，2 8 1 ；5 4 5 6 ． [ 5 ]吴世祥 ，汪泽成 ，张林 ，等 ．川 I 西地 区上三叠统水化学场、水 动力场 与油气 富集关 系研究 [ J ]．石油实验地质 ，2 0 0 2 ，2 4 1 6 1 ～ 6 8 ． [ 6 ]孙 向阳，解习农 ．东营凹陷地层水化学特征与油气 聚集关系 E J ]．石油实验地质 ，2 0 0 1 ，2 3 3 2 9 1 ～2 9 6 ． [ 7 ]曾溅辉 ．台北 凹陷地下水动力特征及其对油气运移和聚集 的影 响 [ J ]．沉积学报 ，2 0 0 0 ，1 8 2 ；2 7 3 2 7 8 ． E 8 ]冯乔 ．吐一哈盆地温吉桑现代水文地质条件与油气聚集 [ J ]．石油与天然气地质 ，1 9 9 7 ，1 8 3 2 2 4 2 2 7 ． E g ]钱一雄，蔡立国，顾忆 ． 塔里木盆地塔河油田水离子组合及参数的平面分布与油气运移 [ J ]． 石油实验地质，2 0 0 5 ，2 7 5 ；5 0 2 ～ 5 0 7 ． E l O J黄善炳 ．应用 S E M 研究高 邮凹陷 E d 1 段砂岩硅质胶结作用及其对储集性的影响 [ J 3．电子显微学报 ，1 9 9 4 ， 4 。2 9 1 2 9 5 [ 1 1 ]张年富 ，王静，贾希玉 ，等 ．准噶尔盆地陆梁地 区水动力条件与油气运聚关系 [J ]．新疆石油地质 ，2 0 0 3 ，2 46 5 0 5 5 0 8 [ 1 2 ]张金川 ，唐玄，边瑞康 ，等 ．塔河地 区奥陶系油 田水分布与运动学特征研 究 r J ]．地质学报 ，2 0 0 7 ，8 18 1 1 3 5 1 1 4 2 [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m