李继宏,惠潇,程党性

赵彦德,张雪峰

中石油长庆油田分公司勘探开发研究院 )

(低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西 西安 710018)

鄂尔多斯盆地姬塬地区长8油层组地层水特征研究

李继宏,惠潇,程党性

赵彦德,张雪峰

中石油长庆油田分公司勘探开发研究院 )

(低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西 西安 710018)

依托地层水物理、化学性质分析等技术,对姬塬地区延长组长8油层组地层水分布规律与油藏关系进行了详细研究。结果表明,姬塬地区长8油层组地层水属常规油田水,水型主要为CaCl2型,矿化度在平面上呈现两边低中间高、南北向带状分布的特点;钠氯系数整体呈现西高东低的分布特征,该格局分布主要受盆地西缘冲断带及天环坳陷构造背景控制。同时根据油气包裹体氢、氧同位素测试结果分析认为,研究区内沉积水具有混合流体的特点,说明姬塬地区油气流体运移时有地表水渗入,早期油藏封闭性较差。

地层水;油藏;油气包裹体;姬塬地区;鄂尔多斯盆地

地层水在含油气盆地中以不同的形式与油气共存于地下岩石的孔隙中,是油气运移、聚集的载体,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或封闭性,它的形成及其运动规律与油气的生成、运聚及油气藏的形成、保存和破坏有着十分密切的联系[1]。地层水在沉积盆地中的分布特征越来越受到石油地质研究者的重视[2～7]。姬塬地区延长组长8油层组为近年来鄂尔多斯盆地勘探的热点层系[8～10],储量规模一再攀升,具有良好的勘探前景。随着勘探的深入,区内试油产水井逐年增多,占到区内试油井总数的50%左右,平均日产水量为5～8m3,严重制约着勘探效益。目前,考虑到姬塬地区长8油层组地层水分布规律与油藏关系尚不明确,笔者借助于地层水化学性质分析技术,对其进行了详细研究,揭示了研究区长8油层组地层水矿化度在平面上的分布规律及其离子参数所反映的油藏特征,同时通过油气包裹体氢、氧同位素测试技术对研究区内沉积水来源进行了细致的分析。

1 基本地质背景

鄂尔多斯盆地是一个中新生代盆地叠加在古生代盆地之上的复合盆地,其现今构造总体上显示为东翼宽缓,西翼陡窄的不对称矩形盆地。盆地可划分为6个一级构造单元[11],分别为:伊盟隆起、渭北隆起、晋西挠褶带、伊陕斜坡、天环向斜及西缘逆冲断裂构造带。盆地边缘断裂褶皱较发育,盆地内部构造相对简单,整体上地层分布平缓。盆地西缘逆冲断裂构造带由多组逆冲断裂褶皱带构成,呈南北向展布,西侧与阿拉善地块、六盘山褶皱冲断带相邻,东为鄂尔多斯盆地的天环坳陷[12,13]。姬塬地区位于鄂尔多斯盆地中西部,构造上横跨伊陕斜坡和天环凹陷2大构造单元,大部分隶属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡,研究区中生界发育三叠系延长组和侏罗系延安组2套含油层系。

2 地层水化学组成特征

与常规油田地层水类似,姬塬地区长8油层组地层水水型主要为CaCl2,矿化度分布范围较大,最小值为14g/L,最大值为102g/L,主要分布于25～45g/L之间,平均值为38g/L(表1)。地层水中阳离子主要包含有K++Na+、Ca2+、Mg2+,其中K++Na+质量浓度最高,次为Ca2+(图1(a));阴离子主要包含有Cl-、和,其中Cl-质量浓度最高,次之(图1(b))。长8油层组地层水的矿化度及其离子含量分布范围较大反映,地层水中水-岩相互作用存在一定的差异,或是地层水受到了后期的改造交换作用。

图1 姬塬地区长8油层组地层水阳离子、阴离子质量浓度分布柱状图

2.1 地层水离子参数特征

地层水中的离子数值及离子比例系数间接或直接性地反映该处的水文地质环境[14～18]。常用的离子参数包括碳酸根离子质量浓度(ρ())、重碳酸根离子质量浓度(ρ())及碘离子质量浓度(ρ(I-))等;常用的离子质量浓度比例系数为钠氯因数(ρ(Na+)/ρ(Cl-))、脱硫因数(ρ()/ ρ(Cl-))、变质因数((ρ(Cl-)-ρ(Na-))/ρ(Mg2+))、钠钙因数(ρ(Na+)/ρ(Ca2+))、碳酸岩平衡因数((ρ)+ρ())/ρ(Cl-))等。这些参数对油田地层水的活跃程度、油气封闭条件及地层水流向等特征有着重要的指示意义[19]。

2.2 地层水化学组分对油藏的指示意义

2.2.1 矿化度特征

地层水的总矿化度是指水中各种离子、分子、化合物的总量,通常用110℃下把水分蒸干所剩残渣的量来计量[20]。将姬塬地区矿化度数值进行统计分析,以研究其在平面上的分布规律。从图2可以看出,区内矿化度分布具有两边低中间高、呈南北向带状分布的特点。在古峰庄-红井子-史家湾-大巴咀一线以西,矿化度小于30g/L;研究区中部矿化度值均大于30g/L;定边-小涧子-王盘山-樊学一线以东矿化度值基本分布在20～30g/L之间。矿化度在平面上的分布特征主要受盆地西缘冲断带及天环坳陷双重因素影响。在晚侏罗世时期,由于构造应力转换作用,盆地西缘地层受到一定的挤压、逆冲变形、抬升剥蚀,形成了现今复杂多样冲断构造,导致研究区长8油层组地层封闭性变差,地表水向下渗透混入油气层中[21],矿化度普遍较低。研究区东侧定边-小涧子-王盘山-樊学一线矿化度较低的主要原因则是后期的构造活动及地层抬升。

图2 姬塬地区长8油层组矿化度平面分布图

从姬塬地区长8油层组地层水钠氯因数平面分布图 (图3)可以看出,其分布特征与矿化度分布特征相似,同样受盆地西缘冲断带及天环坳陷双重因素影响具有呈南北向带状分布的特点,钠氯因数在靠近天环坳陷地区数值较高,往东逐渐减小。中部冯地坑及姬塬-罗庞塬2个地区出现钠氯因数略高的特征,可能是受局部裂缝发育的影响。

2.2.2 离子及其参数特征

图3 姬塬地区长8油层组钠氯因数平面分布图

图4 姬塬地区长8油层组ρ(HCO-3)与砂体厚度关系图

3 油气包裹体对地层水特征的识别

同位素地球化学应用于地质学、水文学、海洋学及环境科学等领域,在相关的研究过程中具有独特作用。氢、氧稳定同位素作为稳定同位素的重要组成部分,在目前地质研究中被广泛应用[23～25]。笔者对姬塬地区长8油层组储集层砂岩中的油气包裹体氢、氧同位素组成进行了对比分析,拟从这一特征来揭示区内油气藏封闭性问题。研究所采集的样品涵盖了油层及干层的砂岩,测试数据见表2。从测试结果可以看出,包裹体所捕获的流体为有机流体,其有机碳同位素 (δ13C)分布在-28‰～-32‰之间,这与鄂尔多斯盆地延长组原油及长7油层组生油岩δ13C分布区间相一致[26,27],所测数据基本符合盆地地质特征。将测试所得的氢、氧同位素值置于流体判别图 (图5),投点多分布在大气降水线 (雨水线)附近,表明层内沉积水具有向大气降水线偏移特点。由此推断,姬塬地区油气运移期间可能有地表水渗入混合,这与矿化度及离子参数所反映地层水特征相符。

图5 姬塬地区长8油层组油气包裹体δ18OH2O和δD分布图

表2 姬塬地区油气包裹体同位素分析结果

4 结论

1)姬塬地区长8油层组地层水主要为CaCl2型,矿化度分布具有两边低中间高、呈南北向带状的特点,而钠氯因数整体呈现西高东低的分布特征。矿化度及钠氯因数分布特征均受盆地西缘冲断带及天环坳陷双重构造背景影响所致。

2)研究区内重碳酸根质量浓度与储集层砂体厚度呈负线性关系,砂体厚度越大,重碳酸根离子质量浓度就越小。

3)通过对油气包裹体氢、氧同位素测试结果分析,研究区内长8油层组油气运移期间可能有地表水渗入,反映油藏封闭性较差。

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[编辑]邓磊

TE133.2

A

1000-9752(2014)02-0045-05

2013-09-20

国家科技重大专项(2011ZX05044,2011ZX05001-004)。

李继宏 (1981),男,2004年大学毕业,硕士,工程师,现主要从事石油地质综合研究工作。