渤海湾盆地东濮凹陷文留地区现今地层水化学与油气运聚.pdf
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1、第 3 5卷第 4期 沾专天然气地 O I L& G A S G E O L O G Y 2 0 1 4年 8月 文章编号 : 0 2 5 3 9 9 8 5 ( 2 0 1 4 ) 0 4 044 9 0 7 d o i : 1 0 1 1 7 4 3 o g g 2 0 1 4 0 2 渤海湾盆地东濮凹陷文留地 区现今地层水化学与油气运聚 王 君 , 楼章华 , 朱 蓉 , 何 钰 , 朱 振宏 , 王同 军 , 钱月 红 ( 1 浙江大学 海洋学院, 浙江 杭州 3 1 0 0 5 8 ; 2 中国石化 中原油田分公司, 河南 濮阳4 5 7 0 0 0 ) 摘要 : 东濮凹陷文留地 区
2、断裂及盐岩发育, 油气运聚过程及油、 气、 水分布关系复杂。在分析文留地 区古近系现今地层水化学纵向 及平面分布特征的基础上, 利用地层水氘、 氧同位素测试资料确定地层水来源。结合文留地区构造以及水动力特征, 深入研究文留 地区古近系地下水化学特征与油气富集、 分布之间的关系。同时, 通过解剖文 2 1 8 一文2 4 5井典型剖面, 进一步分析水化学特征与 油气运移、 聚集、 成藏之间的耦合关系。地层水氢、 氧同位素分析表明, 文留地区地层水以原生沉积水为主, 局部 曾经受到古大气水 下渗影响, 反映其地层封闭性较好, 有利于油气成藏、 保存。纵向上, 文留地区水化学可以分为( 古) 大气水
3、下渗淡化带、 越流泄水浓 缩带、 泥岩压实排水淡化带、 断层越流淡化带和末端越流浓缩带等5个水化学垂 向分带; 平面上, 文东滚动背斜带和文东地堑带为两 侧凹陷离心流的共同指 向区, 地层水在越流过程中不断浓缩, 矿化度、 氯离子浓度增加, 矿化度、 氯离子浓度高值区与油气富集区有 一 致性。文留地区断裂连通性好 , 油气以垂向运移为主, 侧向运移为辅。 关 键词 : 地 层水化学 ; 油气运 移; 油气聚集 ; 文 留地 区; 东濮 凹陷 ; 渤 海湾盆地 中图分类号 : T E l 2 2 1 文献标识码 : A Hy d r o c h e mi s t r y o f Pa l e o
4、 g e ne f o r ma t i o n wa t e r a nd i t s r e l a t i o ns h i p wi t h h y d r o c a r bo n m i g r a t i o n a nd a c c umul a t i o n i n W e n l i u r e g i o n i n Do ng p u s a g ,Bo h a i Ba y Ba s i n Wa n g J u n , L o u Z h a n g h u a , Z h u R o n g , H e Y u , Z h u Z h e n h o n g ,
5、 Wa n g T o n u n , Q i a n Y u e h o n g ( 1 C o l l e g e o f O c e a n , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y , H a n g z h o u , Z h e j i a n g 3 1 0 0 5 8 , C h i n a ; 2 Z h o n g y u a n O i lfi e l d B r a n c h C o m p a n y , S I N O P E C , P u y a n g, H e n a n 4 5 7 0 0 0 , C h i n a )
6、 Ab s t r ac t: Fa u l t s a nd s a l t s a r e wi d e l y d e v e l o pe d i n W e n l i u r e g i o n i n Do n g p u s a g ,Bo h a i Ba y Ba s i n An d h y d r o c a r bo n mi g r a t i o n p r o c e s s e s a n d t h e c o n t a c t s b e t we e n wa t e r 一 , o i l a nd g a s a r e c o mp l e x
7、Ba s e d o n a n a l y s i s o f t h e c u r r e n t v e r t i c a l a n d h o riz o n t a l h y d r o c h e mi c a l d i s t rib u t i o n o f t h e Pa l e o g e ne f o r ma t i o n wa t e r ,t h i s p a pe r d e t e r mi n e d t h e o r ig i n o f f o rm a t i o n wa t e r b y u s i n g i s o t o
8、p e s o f h y d r o g e n a nd o x y g e n Co mbi ne d wi t h t h e f e a t u r e s o f r e g i o n a l t e c t o n i c s a n d h y d r o d y n a mi c s ,we a l s o s t u d i e d t h e r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e h y d r o c h e mi c a l p r o p e r t y a n d t h e a c c u mu l a t i
9、o n a n d d i s t ri b u t i o n o f h y d r o c a r b o n i n W e n l i u r e g i o n Be s i d e s , b y me a ns o f di s s e c t i n g t h e t y pi c a l p r o fil e s o f W e l l W e n 21 8 t o W e l l W e n 2 4 5 ,t h e c o u pl i ng r e l a t i o n b e t we e n h y d r o c h e mi c a l c h a r
10、a c t e ris t i c a n d h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n a n d a c c umu l a t i o n wa s f u r t h e r a n a l y z e d Th e a n a l y s i s o f i s o t o p e s o f h y d r o g e n a n d o x y g e n s h o w t h a t t h e f o rm a t i o n wa t e r o f t h i s r e g i o n i s p ri ma r i l y c o
11、 mp o s e d o f t h e c o n n a t e w a t e r , wi t h p a l e o me t e o r i c wa t e r p e r me a t i n g o n l y i n s o me l o c a l a r e a s Th i s i nd i c a t e s t h a t t h e s e a l i n g c o nd i t i o n s a r e a g o o d i n t h e We n l i u r e g i o n, f a v o r a b l e f o r h y d r
12、o c a r b o n a c c u mu l a t i o n a n d p r e s e r v a t i o n Mo r e o v e r , t h e h y d r o c h e mi s t r y o f t h i s r e g i o n c a n b e d i v i d e d i n t o fi v e z o n e s i n v e rt i c a l , n a me l y d i l u t i n g z o n e s d u e t o p e r me a t i n g o f ( p ale o 一 ) m e t
13、 e o r i c w a t e r , r e l e a s e d w a t e r o f mu d s t o ne c o mp a c t i o n a n d f a u l t c o mmun i c a t i o n, c o n c e n t r a t i o n z o n e s d u e t o c r o s s f o rm a t i o na l flo w a nd e nd o v e r flo w I n t h e p l a n e t h e W e nd o ng r o l l i ng a n t i c l i n e
14、 b e l t a n d g r a be n b e l t a r e t he c o mmo n a r e a s for t he g a t h e ring o f r e l e a s e d wa t e r f r o m mu ds t o n e c o mpa c t i o n a n d me t e o ric wa t e r Th e c o n c e n t r a t i o n s o f s a l i n i t y a n d c h l o r i d i o n gra d u a l l y i n c r e a s e a s
15、 a r e s u l t o f t h e c o n de n s a t i o n p r o c e s s o f c r o s s f o r ma t i o n a l flo w o f f o rm a t i o n wa t e r Th e a r e a s wi t h hi g h c o n c e n t r a t i o n o f s a l i n i t y a n d c h l o r i d i o n c o r r e l a t e we l l t o h y d r o c a r b o n e n ric h me nt
16、 a r e a s I n a d d i t i o n ,t h e W e n l i u r e g i o n d i s p l a y s g o o d c o n n e c t i v i t y o f f a u l t s , r e s u l t i n g i n t h e v e rt i c a l h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n b e i n g d o mi n a n t w h i l e t h e l a t e r a l mi g r a t i o n b e i n g s u b s
17、i d i a r y Ke y wo r d s: h y d r o c he mi s t r y o f f o rm a t i o n wa t e r , h y d r o c a r b o n mi g r a t i o n, h y d r o c a r b o n a c c u mu l a t i o n,W e n l i u r e g i o n, Do ng p u s a g, Bo h a i Ba y Ba s i n 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 3 0 3; 修订 日期 : 2 0 1 4 0 6 2 5 。 第一作者简介 : 王君( 1
18、 9 8 8 一 ) , 女 , 博士研究生 , 地质流体与油气运聚。E - ma i l : w a n g j u n 8 8 0 4 0 1 g r n a il c o in 。 基金项目: 油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放研究基金项 目( P L C 2 0 1 1 0 5 ) ; 国家 自然科学基金项 目( 4 0 8 3 9 9 0 2 ) ; 国家科技重大专项 ( 2 0 0 8 Z X 0 5 0 0 50 0 3 0 0 8 H Z ); 国家重 点基础研 究发展计划 ( 9 7 3计划) 项 目( 2 0 0 5 C t M2 2 1 0 7 ) 。 学兔兔 w w
19、 w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 王君, 等 渤海湾盆地东濮凹陷文留地区现今地层水化学与油气运聚4 5 1 阶段性 ; 在平面上具有 明显的选择性 。前者导致油 田 水化学的垂直分带性 ; 后者导致油 田水化学的平面分 区性 。 2 1 垂向水化学特征 C o l l i n s ( 1 9 8 4 ) 曾指 出随着埋深 的增加地层水矿化 度并非简单的增加或者减 少 , 楼章华 等认 为由于影响 地层水化学性质的主要 因素及其影响能力在剖面上具 有明显的阶段性 , 导致地层水化学特征从浅到深 , 通常 可
20、以划分为大气水下渗淡化带、 近地表蒸发浓缩带 、 越 流过程中的压滤浓缩带 、 泥岩压实排水淡化带( 包括粘 土矿物脱水淡化作用 ) 和深部渗滤浓缩带 5种典型 的 水化学剖面单元类型 J 。 本文以沙河街组为研究对象 , 分析地层水 的特征 。 研究区沙河街组埋深在 1 84 4 k m, 由浅 到深依 次 分为 , E s , E s 和 E s 4个层段 , 其 中 E s 又可细分 为上、 中、 下 3个亚段 。垂 向上 , 文 留地区矿化度高值 主要集 中在沙三段 , 与盐岩在深度上的分布有一致性 , 说明盐岩的存在对地层水化学有一定 的影响。 通常情况下, 根据地层水化学性质 ,
21、从浅到深可以 将地层水分为 ( 古) 大气水下渗淡化带 ( A) 、 越流泄水 浓缩带 ( B) 、 和泥岩排水淡化带 ( C) 3个水化学带 。地 层深部粘土矿物脱 出水基本为淡水 ; 泥岩压实排 出的 水 , 很少受蒸发作用的影响 , 几乎保持了原始湖盆水系 的水化学性质 , 矿化度、 氯离子浓度低 , 碳酸氢根离 子 浓度高 , 因此在深部形成地层水淡化带 , 该带水动力处 于离心流范围 , 油气伴 随离心流向外运移 ; 地层水在向 上的越流过程中不断压滤浓缩 , 矿化度 、 氯离子浓度逐 渐增加, 碳酸氢根离子浓度降低, 形成越流泄水浓缩 带 , 在该带油气 富集程度高, 可形成较大规
22、模油气藏 ; 浅层 由于地层 抬升剥蚀或断层开启 , 受 ( 古) 大气水下 渗淋滤作用影响相对较大, 地层水矿化度、 氯离子浓度低 , 碳酸氢根离子浓度高, 形成大气水下渗淡化带, 该带油气 保存条件通常较差 , 不利于油气聚集。由于断层沟通作 用, 越流泄水浓缩带 的高矿化度地层水沿着断层直接上 涌, 在浅部地层中出现局部矿化度高值区( 2 5 0 g L ) , 划 分为末端越流浓缩带( E) ; 此外 , 由于深部泥岩压实排 水淡化带 中的低矿化度地层水沿着断层直接上涌 , 在 越流浓缩带出现了部分低矿化度 、 低氯离子浓度值 , 划 分为断层越流淡化带 ( D) ( 表 1 , 图
23、2 ) 。 2 2平面 分布 特征 文留地 区断裂发育 , 断块破碎 , 地层垂向连通性较 好 。平面上, 沙河街组水化学参数具有继承性 , 各层段 地层水矿化度高值区在平面上分布范围相吻合。地层 水高矿化度 、 高氯离子浓度集 中在文东滚动背斜带的和 文东地堑带 ( 矿化度 2 0 0 g L , 氯离子浓度 1 3 0 g L ) , 文中地垒带与文西断 阶带地层水矿化度 、 氯离子浓度 相对较低 , 文东反 向屋脊带地层水矿化度 、 氯离子浓度 为文留地区最低值。 文东滚动背斜带 和文东地堑带 , 位于前梨 园及 海 通集两个生烃洼 陷之间的构造高部位 , 是两侧离心流 的叠合越流泄水区
24、。该 区域断裂发育 , 流体具有 良好 的输导条件 , 凹陷中心泥岩压实排出水在流动过程中 不断浓缩 , 尤其东部前梨 园洼陷离心 流有多个流体充 注点。文留地区沙三段发育 了两套巨厚 的盐岩 , 上盐 为文 9 盐 , 下盐为文 2 3 盐 , 两套盐层都是 自北向南逐渐 加深 , 盐 岩 的溶 滤 作 用 导 致 地 层 水 矿 化 度 急 剧 增 加 H j 。该区块紧邻生烃 中心 , 油源充足 , 供油 范围 广, 加之构造形态完整 , 构造活动与油气生成运移期配 合好 , 圈闭条件好 , 断块圈闭多 , 油气输导条件优越, 油 气伴随离心流沿输导体系 向该 区块运移 , 并聚集成藏
25、, 地层水矿化度高值区与油气富集区有很好的一致性。文 留沙三段文东滚动背斜带和文东地堑带也是异常高压分 布区( 压力系数 1 4 ) , 这种现象表明沙三段异常高的地 层水矿化度形成于相对封 闭的系统之 中, 文东地 区地 层水处于相对封 闭的滞 留状态_ 】 J 。在渗滤浓缩带, 氯离子和钠离子浓度均增大 , 但氯离子既不能形成溶解 度低的盐类 , 也不易被吸附在粘土或其他矿物的表面; 而在矿化度高时钠离子会发生交替吸附, 存在一定量的 消耗 , 钠离子浓度相对于氯离子浓度呈降低趋势, 因此 矿化度高值区往往钠氯系数 ( r r ) 较小。钠氯系 表 1 文留地区地层水化学特征统计 T a
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