姬塬油田長82段地層水礦化度平面分布主控因素及地質(zhì)意義

馮程, 毛志強, 石玉江, 程玉梅, 李高仁

(1.北京市地球探測與信息技術(shù)重點實驗室, 北京 102249; 2.中國石油大學(xué)地球物理與信息工程學(xué)院, 北京 102249;3.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院, 陜西 西安 710018; 4.中國石油長慶油田公司勘探部, 陜西 西安 710018)

0 引 言

地層水是地下流體的重要組成部分,貫穿了整個油氣生成、運移和儲集的過程,以不同的形式存在于地下的巖石孔隙空間中,其分布特征是盆地演化過程中多種地質(zhì)作用的綜合反映[1]。關(guān)于地層水分布規(guī)律和主控因素,國內(nèi)外專家已經(jīng)進行過較多研究。從20世紀(jì)60年代開始,研究人員通過對不同地區(qū)實際資料的分析,不斷總結(jié)出的成因類型主要集中于海水蒸發(fā)濃縮、大氣淡水淋濾、復(fù)雜的水巖作用以及有機質(zhì)生烴等[2-6]。前人在地層水礦化度與油氣運移、油氣藏分布的關(guān)系方面也進行過相關(guān)研究,其中以東營凹陷同生斷層發(fā)育區(qū)高礦化度地層水與油氣伴生的現(xiàn)象為典型[7-9]。

本文研究區(qū)位于鄂爾多斯盆地西北部的姬塬油田長82儲層,橫跨陜北斜坡和天環(huán)坳陷,發(fā)育淺水三角洲沉積,主要為三角洲前緣亞相,深度大于2 000 m,是典型的低滲透儲層。本文共收集研究區(qū)29口井地層水化學(xué)分析資料,并反算39口井水層的地層水礦化度,其數(shù)值變化范圍大,分布于5～60 g/L之間。基于此數(shù)據(jù)集,通過Geomap地質(zhì)繪圖軟件繪制長82段地層水礦化度平面分布等值線圖。研究發(fā)現(xiàn),高礦化度區(qū)域與低礦化度區(qū)域呈現(xiàn)不連續(xù)分布,相互之間的變化沒有明顯的規(guī)律,平面分布復(fù)雜。

為弄清研究區(qū)地層水礦化度平面分布(即地層水礦化度復(fù)雜變化)的主控因素,本文對巖心資料、地層水化學(xué)分析資料、試油資料和測井資料的進行研究,從平面分布和單井特征2個方面,對比論述了高地層水礦化度與石油運移、聚集的關(guān)系,說明了低地層水礦化度受控于構(gòu)造作用,揭示了研究區(qū)地層水礦化度平面分布與油藏圈閉演化的關(guān)系。

1 高地層水礦化度與成藏作用的關(guān)系

1.1 平面分布特征對比

研究區(qū)高地層水礦化度區(qū)域主要分布于中部及中部偏北,其地層水礦化度整體大于30 g/L。在這些區(qū)域內(nèi),除極個別井外,成因系數(shù)(rCl-rNa)/rMg>1,根據(jù)蘇林地層水分類標(biāo)準(zhǔn),這是CaCl2型地層水,是一種處于地殼深部的沉積埋藏水[5]。圖1中紅色矩形代表試油層產(chǎn)油,藍色矩形代表試油層產(chǎn)水,紅藍相間則代表油水同出。試油結(jié)果顯示,長82段高地層水礦化度區(qū)域,產(chǎn)油層富集,指示高地層水礦化度與儲層的高含油性具有明顯的相關(guān)性。

研究區(qū)的烴源巖位于長8段上部相鄰層位長7段,石油在過剩壓力的驅(qū)使下自上而下垂直運移直接進入長8儲層成藏[10]。烴源巖的厚度在一定程度上反映了過剩壓力的強弱,也間接反映出儲層含油飽和程度的高低,故長7烴源巖的厚度和長8儲層的含油性在一定程度上相關(guān)。圖2為研究區(qū)長7烴源巖厚度平面分布圖,顏色越深,代表烴源巖厚度越大。對比圖1和圖2可知,絕大部分高地層水礦化度區(qū)域的烴源巖厚度均大于30 m,反映出高地層水礦化度區(qū)域成藏動力更強。

圖1 長82段地層水礦化度平面分布等值線圖

圖2 長82段烴源巖厚度平面分布等值線圖

1.2 單井小層特征對比

為了進一步闡述高地層水礦化度與成藏作用的關(guān)系,對單井資料也進行了對比分析。首先,從橫向上對比單井小層特征。如圖1所示,C63和C93是位于研究區(qū)東部的2口長82段產(chǎn)水井。C63井長82段試油結(jié)果顯示產(chǎn)水中帶油花,C93井長82段試油結(jié)果顯示產(chǎn)純水。圖3和圖4分別為C63井和C93井長82段的常規(guī)測井曲線圖,通過對比優(yōu)質(zhì)儲層段巖性、物性和電阻率曲線,可知同為產(chǎn)水井,雖然C63井物性更差,但是其電阻率卻低很多,結(jié)合研究區(qū)地層水礦化度變化大的特點,表明C63井長82段地層水礦化度應(yīng)比C93井高很多。實際地層水分析資料也證實了這一點,C63井和C93井長82段地層水礦化度分別為47.45 g/L和22.25 g/L。這2口井地理位置相鄰,同樣試油產(chǎn)水,地層水礦化度卻相差一倍,其中明顯的不同在于C63井所產(chǎn)水中帶有油花,指示其長82段曾經(jīng)歷過石油充注,而C93井卻沒有,這表明相似地層條件下,成藏時期經(jīng)歷過石油充注的水層地層水礦化度更高。

圖3 C63井長82段常規(guī)測井曲線圖

圖4 C93井長82段常規(guī)測井曲線圖

從縱向上對比單井小層特征。如圖5所示,繪制L205井、L21井、L45井(井位如圖1中南部所示)長82段油藏剖面圖,其中,紅色區(qū)域表示含油,藍色區(qū)域表示含水,黃色區(qū)域表示巖性致密。圖5中,L21井長82段共有2個小層,試油結(jié)果顯示,上部小層為油水同層,通過上下2個小層電阻率的對比可知,下部小層為純水層。L205井和L45井分布于L21井兩側(cè),其長82段儲層與L21井下部小層連通,試油結(jié)果顯示,該2個層為純水層。

地層水化學(xué)分析資料顯示,L21井上部小層地層水礦化度為31.40 g/L,L205井和L45井地層水礦化度分別為20.80 g/L和16.92 g/L。由于L21井下部小層與L205井和L45井連通,因此,其地層水礦化度應(yīng)介于16.92～20.80 g/L。假設(shè)L21井長82段2個小層在地質(zhì)時期經(jīng)歷相似的地質(zhì)作用,上部小層的地層水礦化度接近下部小層的2倍,造成這個差異的主要原因則是因為上部小層經(jīng)歷了石油充注的過程,下部小層沒有(原油自上而下運移)。

圖5 L205井、L21井、L45井長82段油藏剖面圖

1.3 高地層水礦化度與成藏作用的關(guān)系

上述平面分布特征和單井小層的對比分析結(jié)果表明,研究區(qū)長82段高地層水礦化度主要受控于成藏作用。在成藏期,烴源巖隨著埋深增加,進一步被壓實,其內(nèi)部的高礦化度地層水和有機質(zhì)轉(zhuǎn)化的石油一同被擠出,在過剩壓力的驅(qū)使下,自上而下垂直運移進入相鄰的長8儲層。在儲層不斷被充注的過程中,其內(nèi)部原始的沉積水有的被驅(qū)替,有的與外來的高礦化度地層水混合,使得儲層被充注以后其地層水礦化度相對于原始沉積水更高。此外,低滲透儲層中流體相互之間連通性差,決定這種礦化度的差異得以保存。

2 低地層水礦化度與構(gòu)造作用的關(guān)系

如圖1所示,低地層水礦化度區(qū)域主要位于研究區(qū)東西兩側(cè),且西區(qū)橫跨天環(huán)坳陷。儲層發(fā)育的部分集中于古峰莊一帶、紅井子一帶、油房莊及以東一帶等3個區(qū)域,其地層水礦化度絕大部分小于15 g/L。

按照蘇林地層水分類標(biāo)準(zhǔn),研究區(qū)長82段地層水類型主要為CaCl2型,為封閉條件下與外界完全隔絕的殘余水[5]。而在低地層水礦化度區(qū)域,包括長82段及其下部相鄰的長9段,地層水離子濃度比例發(fā)生明顯變化,部分井地層水水型變?yōu)镸gCl2、NaHCO3以及Na2SO4型(見表1)。該異?，F(xiàn)象間接指示該區(qū)域水動力條件變強,外界低礦化度地層水進入長82段乃至長9段,導(dǎo)致地層水礦化度明顯降低。

表1 低礦化度區(qū)域水型異常井統(tǒng)計

前人研究成果顯示,姬塬油田長8段發(fā)育構(gòu)造裂縫成巖相,并以垂直構(gòu)造裂縫為主,常成組發(fā)育[11]。H51井位于麻黃山以西(圖1中低地層水礦化度區(qū)域),巖心照片顯示,其長8段發(fā)育明顯的高角度構(gòu)造裂縫,為滲入水提供了良好的滲流通道。同時,鄭希民(2006,未發(fā)表資料)通過對古峰莊一帶的地震剖面解譯,發(fā)現(xiàn)了6條斷層,穿過長7和長9段[12]。成良丙等[13]對紅井子一帶的2個構(gòu)造單元進行斷層特征研究,通過地震資料解釋、地層對比、巖心觀察等方法,發(fā)現(xiàn)該區(qū)域長9段有21條正斷層。

研究區(qū)長82段低地層水礦化度主要受控于構(gòu)造作用,即斷層和構(gòu)造裂縫的發(fā)育,使得儲層與上部低礦化度地層水相連,低礦化度地層水沿著斷層和構(gòu)造裂縫等通道滲入儲層,儲層中相對較高礦化度的原始沉積水遭到不斷稀釋,導(dǎo)致地層水礦化度相對原始沉積水明顯降低。

3 地層水礦化度復(fù)雜變化的地質(zhì)意義

研究區(qū)長82段表現(xiàn)為典型的低滲透儲層近源成藏模式,不僅針對鄂爾多斯盆地三疊系延長組,還有其他地區(qū),只要符合上述模式,經(jīng)歷成藏過程以后,高地層水礦化度和產(chǎn)油層很可能伴生,并且低滲透油層的含油飽和度本身并不高,這勢必導(dǎo)致高地層水礦化度引起的低對比度油層的產(chǎn)生。因此,在對儲層進行含油性評價的過程中,地層水礦化度復(fù)雜變化對儲層電阻率的影響不能忽略,對地層水礦化度進行準(zhǔn)確計算將成為含油性評價中至關(guān)重要的部分,這也為測井儲層評價提供可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)。

雖然高地層水礦化度區(qū)域很可能與油藏的分布范圍吻合,但這并不意味著地層水礦化度高,儲層就一定含油。因為成藏過程中,高礦化度地層水和石油并不只是垂向運移,還會進行側(cè)向運移。當(dāng)石油從水中逐漸析出以后,由于儲層并沒有完全飽和石油,在構(gòu)造高部位往往形成油層,而構(gòu)造相對較低部位則變成油水同層,甚至水層。在這種情況下,水層也會表現(xiàn)出高地層水礦化度,只是相比其他正常礦化度的水層而言,該水層經(jīng)歷過成藏過程。因此,在低滲透儲層近源成藏的模式下,高地層水礦化度對儲層是否經(jīng)歷成藏過程具有指示意義,并為研究區(qū)的油氣精細勘探,尋找隱蔽油層提供了一種新的思路和決策依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1) 利用68口井地層水礦化度數(shù)據(jù)繪制了長82段地層水礦化度平面分布等值線圖,顯示出高礦化度區(qū)域與低礦化度區(qū)域呈現(xiàn)不連續(xù)分布,平面分布規(guī)律復(fù)雜。

(2) 通過對高地層水礦化度平面分布區(qū)域與試油結(jié)果、烴源巖厚度的平面分布對比,并結(jié)合單井小層特征在橫向和縱向上的對比結(jié)果,得出研究區(qū)長82段高地層水礦化度主要受控于成藏作用。成藏期,烴源巖排出的高礦化度地層水與石油在過剩壓力的驅(qū)使下一同注入儲層,與原始沉積水混合,導(dǎo)致地層水礦化度升高。

(3) 長82段低地層水礦化度區(qū)域,地層水水型發(fā)生變化,并且斷層和構(gòu)造裂縫發(fā)育,表明其低地層水礦化度主要受控于構(gòu)造作用。上部地層的低礦化度地層水借助斷層和構(gòu)造裂縫等通道滲入儲層,儲層中較高礦化度的沉積水遭到不斷稀釋,導(dǎo)致地層水礦化度相對原始沉積水明顯降低。

(4) 在低滲透巖性油氣藏近源成藏模式下,高地層水礦化度及其導(dǎo)致的低對比度油層很可能伴生,對地層水礦化度進行準(zhǔn)確地計算將成為含油性評價中一個至關(guān)重要的部分。高地層水礦化度對儲層是否經(jīng)歷油氣成藏過程具有指示意義,為研究區(qū)的油氣精細勘探,尋找隱蔽油層提供了一種新的思路和決策依據(jù)。

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