鄂尔多斯盆地镇泾地区中生界地层水化学特征及其地质意义-论文.pdf

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36内蒙古石油化工2014年第5期鄂尔多斯盆地镇泾地区中生界地层水化学特征及其地质意义罗宝玲(中国石化华北分公司实验测试中心，河南郑州450007)摘要：本文以镇泾地区中生界地层水为研究对象，在统计了近年来采集的383口钻井水化学测试数据的基础上，分析地层水矿化度、地化参数、离子组合系数的平面分布规律，结合区域构造演化特征对地层水化学性质、油藏保存条件进行综合研究，认为主要勘探目的层～延长组地层水封闭条件好，适合原生油藏保存。燕山期及其以后的断裂使地表水向下混入，对地层水封闭条件带来一定程度的改变．现有的高产油流井主要分布在矿化度较高的地区。关键词：镇泾；中生界；地层水；水化学特征；保存环境中图分类号：P618．130．2+1文献标识码：A文章编号：1006—7981(2014)05一0036—04沉积盆地地层水受沉积环境、流体流动、成岩作县、平凉市的泾川县、崇信县和4痊峒区，构造位越上用及构造变动等因素的影响，其化学特征是相应控位于鄂尔多斯盆地天环拗陷南部(图1)。中生界是该制因素的综合反映，与油气的生成、运移、聚集与保区主要含油层系，下部三叠系延长组是该区油气勘存有着密切的联系[1]。鄂尔多斯盆地西南部镇泾地探的主要目的层，以岩性油藏为主，中生界上部侏罗区中生界勘探取得了一系列重大突破，发现了亿吨系延安组是次要勘探目的层，局部也有富油构造型级石油探明储量规模的红河油田。随着勘探开发不油藏发现。现今的中生界地层构造整体表现为东南断走向深入，油水分布规律认识已经成了产能建设高西北低的单斜，地层倾角约1。左右，构造圈闭欠发面对的重要难题。认识该区地层水分布特征及其控育，有燕山一喜山期时盆地西缘挤压抬升时形成的制因素，对开发技术制定、工艺措施优选显得尤为重NWW和NEE向断裂分布，沉积相展布和断裂发育要乜]。本文通过对近些年来油田开发中积累的大量控制了油藏的发育和分布。由于地层产状平缓，岩性地层水常规组分资料的地球化学特征分析，探讨地圈闭是主要成藏类型，具有砂岩孔渗物性低、岩性致层水成因及其与油气保存关系，为今后油藏开发评密、油水分异度低、油藏非均质性强的特点。价提供基本依据。2地层水化学成分特征2．1地层水类型和矿化度分布特征地层水水型是地层封闭性的良好指示，地表水或浅层地下水主要是Na：SO。或NaHCO。型，矿化皮一般比较低；深层主要是CaCl。或MgCl：型水．矿化度较高[2]。本次研究对镇泾地区红河汕田进入投产稳定期的383口井采集了水样进行分析，分析数钟表明，研究区中生界地层水pH值绝大多数在5．6～6．8，为弱酸性。上部的侏罗系延安组地层水类型多为Na：So。水型，部分为NaHCo。，表明地层水为相对开放环境，流体交换活跃；下部的三叠系延长组地层水主体为CaCl：型，少量为Mgcl：型，地层水封闭性好，流体处于停滞状态。地下水受埋藏环境、成岩作用、流体运移、构造图1镇泾研究区位置图(据孔为等，2012)变动等因素影响会体现出水化学性质变化的特}Il：，l地质概况本区中生界泥岩发育，封盖层系多．并阻隔流体交镇泾区块行政上隶属于甘肃省庆阳市的镇原换，镇泾区块地层水具有水化学垂直分带性。纵向上收稿日期：2013—12—26作者简介：罗宝玲(1960一)，女，工程师，主要从事油气地质分析化验工作。 2014年第5期罗宝玲鄂尔多斯盆地镇泾地区中生界地层水化学特征及其地质意义37不同层系水矿化度差别明显，中生界三叠系延长组组砂岩储层渗透性差，不同砂体受泥岩或非渗透层埋藏深，受后期构造变动影响小，水型为Cacl：，长6阻隔，地层水交流受限，相互封闭性较强的特点。通～长9平均矿化度为47237～105620mg／L，仍处于过对镇泾地区不同区域17口长8高产井水样分析，封闭性较强的原始地层水沉积环境。受盆地西缘燕有14口井位于高矿化度地层水分布区(43328～山一喜山期的构造挤压抬升影响，侏罗一白垩系内89828mg／L)，只有3口井位于低矿化度地层水分布部存在多个不整合面，并有断裂切穿了延安组，原始区(22479～31256mg／L)，显示高产井与高矿化度有地层水受到了地表水混入的影响，延9、延10矿化度较好的相关性，封闭性好的区域是油藏发育的有利都有降低，约40000～50000mg／L左右，水型转变较区。大，由原始的氯化钙型演变为硫酸钠、碳酸氢钠型，显示延安组流体已处于较开放的流通交换环境。延长组沉积时本区处于湖泊～三角洲沉积体系，泥岩发育，阻碍了流体纵向沟通交替，地层水矿化度高，其中尤以长7深湖相暗色泥岩最为发育，对流体的交换阻隔也最为广泛和有效，长7地层水平均矿化度为105620mg／L，已属于盐水，为本区矿化度最高的含油层系。表1镇泾区块中生界主要含油层位地层水矿化度数据表地层水矿化度在平面展布上也体现出较强的非均质性和差异性，以延长组长8为例，地层水矿化度在不同区域呈现了数值高低差异不均的现象，大多为30000～80000mg／L，平均值为49379mg／L，矿化图2镇泾地区长8地层水矿化度等值线圈度差异分布的特点反映了互不连通的深层封存环境2．2地层水特征系数(地球化学参数)的古沉积水特征。地层水分布主要受原始沉积环境、地层水离子组合系数相对于矿化度及水型更具后生成岩作用和储层非均质性控制。钻井显示本区有继承性，能真实地反映地层水的运移、变化及其赋油藏具有相对独立性，不连片分布、无统一油水界存状态。衡量地层水埋藏后的变质作用可由钠氯系面。对本区地层水矿化度有明显影响的是燕山一喜数rNa／rCl、氯镁系数rCl／rMg、镁钙系数rMg／rGa、山期的断裂运动，玉都～中原地区发育的NW向断脱硫系数rSO．×100／rCl等多组水化学参数来评裂错段了延长组及其以上地层，浅部的地层水的渗价，判断流体的化学活动性能和油气的保存条件[3]。入降低了矿化度，断裂带区域的钻井长8地层水矿表Z镇泾地区地层水地化参数表化度都有明显降低，如HHloo～唧61～删265井层位钠氯系数氯镁系数钙镁系数脱硫系数区，普遍为20000～30000mg／L左右，个别井如延91．2248．133．9317．25唧148井甚至矿化度降到了15000mg／L左右。由于延101．1029．04O．5l21．84埋藏深，泥岩隔层多，延长组断裂区浅层地表水的混长6O．8223．58O．776．75入没有上部延安组影响程度深，矿化度虽有降低，但长70．8233．440．212．29地层水类型仍以MgCl：为主，保持了还原性相对较长8O．6931．95O．251．96好的环境。长9O．5647．98O．26O．44离开断裂区域1km左右，钻井长8地层水矿化度又恢复到40000～50000mg／L以上，显示了延长钠氯系亦称变质系，是评价地层封闭性、地 38内蒙古石油化工2014年第5期层水变质程度和活动性的重要指标。数值越低反映田水的排列顺序，即：阳离子浓度顺序Na+>Ca2÷>变质作用深，地层水封闭性越好，对烃类的保存约有M92+，阴离子浓度顺序Cr>HCO。一>SO。2_，具有利。延长组钠氯系数<1，平均为O．78，水型为CaCl：陆相油气田水组分向Na+、Cl一离子集中的分异特型，少量为MgCl：型，地层水变质程度高，地层封闭征‘引。性好，处于原生油藏分布带。延安组钠氯系数>1，多表3镇泾地区中生界地层水离子含量表为硫酸钠水型，部分为碳酸氢钠，受大气降水淋滤作层位并数Na+K+M92+Ca2+Cl—HC03—80‘2一Sr2+Ba2+用影响，地层封闭性差，处于次生油藏分布带。平面分布上。断裂发育区钠氯系数有升高的特点，如长8层基岩分布区钠氯系数均值为o．65，断裂发育区的钠氯系数均值为o．75。氯镁系数是反映浓缩变质作用和阳离子吸附交换作用的重要参数。通常认为氯镁系数越大，反映地层水还原性越好、蒸发浓缩作用程度越深，有利于油气的聚集和保存“]。据胡绪龙2008研究，油气伴生延安组延9、延10和延长组长6、长7、长8、长9的的地层水氯镁系数通常大于5，镇泾区块油层组平均地层水离子含量有较明显的区别，反映出是处于不为31，反应地层水封闭时间长，浓缩变质作用深，有同的成岩环境，延9、延10的SO；2^含量较大，浓度为利于油气的聚集和保存。5106～5233mg／l，阳离子Ba2+、Sr2十含量极小，长6、镁钙系数是水化学的重要特性参数之一，一般长8、长9的SO。2-含量减小，阳离子Ba2十、Sr2+含量增认为低的镁钙系数值与次生孔隙的发育有关，方解大。硫酸盐的含量是150～187mg／l，延安组SO。2一含石的白云石化降低了水中M92+浓度，有机烃生成中量高表明其地层水受到了地表淡水混入的影响，微产生的酸性水能溶蚀白云石等填隙物，可以改善储生物活动强，喜氧细菌作用活跃，增加了sO。卜含量。层的物性并使得地层水中镁钙数值降低。延8、长6、而埋藏较深的延长组处于水流交替近于停滞的封闭长7、长8、长9，镁钙系数小于o．8，孔隙类型以次生溶环境中，脱硫作用弱，SO。2-浓度低，属缺氧的还原环孔为主，特别是长8、长9镁钙系数为o．3，储层受到境，保持了原始地层水的化学特点。多期成岩改造，次生溶孔发育。延9、延10镁钙系数主要勘探目的层延长组不同区域的阴、阳离子大于1，储层受成岩作用改造弱，以原生孔隙为主，次含量分布是不均匀的，甚至同一砂层不同井区也有生溶孔不发育。较大差异，反映了地层水化学参数平面分布具有：m脱硫系数反映地下水氧化还原环境的重要指均质性强的特点．这说明由于储层物性差、渗透率标。该系数越低，表明脱硫酸作用越强，还原环境也低，地下水处于相互阻隔、互不连通的原始环境I|I。越强。在还原环境中，脱硫酸细菌能使SO。2一还原成本区中生界砂岩储层发育，但砂岩连通体不一定等H：S而失去，使得地下水中sO。2一浓度降低，HCo。一同于流体连通体，因为油层内可能存在由多种原因相反会增加，地层水pH值变小[5]。现今海水脱硫系形成的有机隔层或者物性变差形成的非渗透性隔数均值约10．3，研究区延安组脱硫系数平均20，数值层，从而导致油藏内部实际上是分隔和不连续的，出偏高，脱离了还原环境，受到了浅层氧化作用影响，现“砂体连通，油藏分隔”的现象K]。在开发阶段利月j封闭性差，油藏受到了后期构造运动的改造。延长组油藏地球化学来判断储层的连通性、断裂封堵能力脱硫系数平均为2．8，远小于海水均值，地层水还原的方法则可以成为今后油藏精细评价一利t低成本的条件好，油藏封闭良好。平面展布上，断裂发育区的技术手段，三维地震解释资料也难以达到这种评价脱硫系数明显变高，如长8基质岩区均值为1．45，至效果。断裂发育区升高到15。42，也显示了流体还原性减弱2．4构造运动对地层水环境的影响的特征。构造运动和镇泾地区地层水演化也有密切关2．3地层水离子组成系，印支期多次运动曾使延安组和延长组上部地层镇泾区块主要宏量阳离子为：钠、钾、镁、钙，宏(长1～长5)短暂抬升遭受过不同程度剥蚀，后又沉量阴离子主要为：氯、硫酸根、碳酸根、碳酸氢根。各降接收沉积，地表水对出露地层有一定影响。晚侏罗层系主要离子含量见表3，其中阳离子含量大小顺序一早白垩世燕山中期运动在盆地西缘产生大规模逆为Na+>Ca2+>M92+，长6、长8、长9阴离子含量大冲推覆带并伴随岩浆活动，盆地西缘的镇泾一西峰小顺序为Cl->Hc03一>S0。2-，Na+和Cl一占绝对一庆阳地区处于逆冲带前渊，持续下降接受了下白优势，各层主要离子含量关系，符合我国多陆相油垩统志丹群的沉积，至早白垩世末延长组埋深普遍 2014年第5期罗宝玲鄂尔多斯盆地镇泾地区中生界地层水化学特征及其地质意义39超过2000m，岩浆活动致使古低温升高，延长组生油井多分布于地层水矿化度较高的区域，对指导本区岩此时进入生排烃高峰，水一岩化学反应也处于最石油开发有参考意义。活跃时期，排烃产生的酸性水溶蚀作用对硅酸岩骨燕山期以后的构造抬升和断裂活动对中生界地架颗粒碳酸盐胶结物(方解石和菱铁矿)都产生了一层水保存条件有不同程度影响，浅部的延安组抬升定程度溶解，形成大量次生溶孔，使地层水pH值升后地表水淋滤作用强，流体交换活跃进入了开放环高，Ca2+增加。白垩纪末期一古近纪，燕山晚期～喜境，早期油藏被破坏进入了次生演化阶段；下部的延山运动使盆地受到北北东一南南西向构造挤压，镇长组埋藏深受影响小，除断裂发育区有地表淡水混泾地区也随盆地整体抬升，并产生了一些切穿基底入影响外，整体仍处于封闭性好的深埋环境，变质程的逆冲断层。延安组地层抬升后进入了表生成岩阶度深，油藏还处于原始赋存状态。段，地表水渗入油气藏与原始沉积流体发生交换作[参考文献]用，早期油藏环境受破坏，油气重新调整，沿断裂或不整合运移后在合适的构造圈闭中能形成晚期油气n]覃伟，李仲东，郑振恒，等．鄂尔多斯盆地大牛藏。下部的延长组长6～长10层系在历次运动中均地气田地层水特征及成因分析口]．岩性油气未抬升暴露，成岩作用表现为从准同生～浅埋～深藏，2011，23(5)，115～119．埋的持续过程，主要以机械压实作用和泥质薄膜胶心]马海勇，周立发，邓秀芹，等．鄂尔多斯盆地姬结作用为主，随着埋深加大和地温升高，地层水蒸发塬地区延长组长8地层水化学特征及其地质浓缩，盐分聚集、矿化度升高。延长组整体保存条件意义[J]．西北大学学报，2013，43(2)，253～较好，仅在燕山期断裂带有浅层淡水混入，矿化度降257．低、变质系数和脱硫系数升高的现象。D]查明，陈中红．山东东营凹陷前古近系水化学3结论场、水动力场与油气成藏[J]．现代地质，2008，镇泾地区中生界含油层系为侏罗系延安组和三22(4)，567～574．叠系延长组。延安组地层水水型为硫酸钠水型心]胡绪龙，李瑾，张敏，等．地层水化学特征参数(Na：SO。)、碳酸氢钠水型(NaHCO。)，开放性强，较判断气藏保存条件一以呼图壁、霍尔果斯油明显地受到了地表淡水的影响；延长组地层水主要气田为例[J]．天然气勘探与开发，2008，31为氯化镁水型(MgCl：)，表明水体交换性差，属于原(4)，23～26．始封闭环境的停滞水。口]吴浩，郑丽，慈建发．新场气田须二段地层水地主力油层延长组储层为低孔低渗型砂岩，非均球化学特征及其石油地质意义[J]．天然气勘质性强，油藏横向连通性较差、地层水闭塞缺乏交探与开发，2002，35(4)，41～44．换，主要经历了蒸发浓缩作用使得地层水矿化度升卟]王铁冠，张枝焕．油藏地球化学的理论与实践高，延长组均值超过70000mg／L，反映流体属于封闭[J]．科学通报，1997，42(19)，2017～2025．性好的还原环境，有利于油气聚集和保存。高产油流TheChemicalCharacteristicsandGeOlogicalsignific粕ceoftheFormationWaterofMesozoicinZhenjing盯eaofOrdosB鼬inAbStract；ThisarticlefocusesontheMesozoicfomationwaterinZhenjingareaofOrdosBasin，Basedontheanalysisofformationwaterchemicalcharacteristicsin383wellscollectedinrecentyears，ThroLlghtheanalysisoftheflatdistributionregulationoftheformationwatersaliIlity，watertypes，cheInicalchara(：一teristics，Ioncombinationcoefficients，combinedwithTheregionaltectonjcevolution，TheresultshowsthattheformationwatertypeofYanchangFormationisCaCl2，theclosedgeologicalenvironmentisgoodforoiltobepreserved，ThefluidnowdownwardalongfaultsdevelopedinYanshanMovementarldaftercouIdbringsomeenvironInentalchanges，themostproductiveoilwellslocateintheareawheretheforIIla—tionwatersalinjtyis11igh．Keywords：Zhenjing；Mesozoic；ForImtionwater；Waterchemicalcharacteristics；Preservationerlvi—rr】nment