塔东地区英东2井寒武系-奥陶系储层流体地球化学示踪.pdf
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1、第 3 3卷第 6期 天热气化 O I L& G A S G E O L O G Y 2 0 1 2年 1 2月 文章编号: 0 2 5 39 9 8 5 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 8 6 71 0 塔东地 区英东 2井寒武 流体 地球化 系一 奥陶系储层 学示踪 王 东 , 王国 芝 , 刘 树根 , 丁 代淑 ( 1 中国石化 西南油气分公司 勘探开发研究院 海相所 , 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 4 ; 2 成都理工大学 油气藏地质及 开发工程国家重点实验室, 四川 成都 6 1 0 0 5 9; 3 成都理工大学 地球科学学院, 四川 成都 6 1 0 0 5 9 ; 4
2、 中国石油 新疆油田公司 石西油田作业区, 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 0 ) 摘要: 系统分析了英东2井中、 上寒武统和中、 下奥陶统围岩及裂缝 中充填物的碳、 氧、 锶 同位素、 稀土元素及流体包裹体 等地球化学特征。在此基础上, 根据示踪流体的形成期次、 来源, 划分流体充注的时序关系, 探讨流体对储层改造的影响, 进而对油气动态保存条件进行探索性评价。流体地球化学研究表明, 中、 上寒武统和 中、 下奥陶统存在 3期外来壳源富锶 流体, 其中第一期流体的 S r S r 比值为0 7 1 0 8 , 第二期流体的 S r S r比值介于0 7 0 9 8 0 7 1 0 0 ,
3、 最晚一期为来 自地 壳深部的热液流体, 其 S r S r 比值为0 7 1 3 8 。3期流体对储层的储集性能均起到 了破坏性作用, 但晚期热液流体在对 储层改造的同时具有一定的建设性作用。最早一期流体充注时, 中、 上寒武统储层具有相对较好的油气保存条件; 随后两 期流体充注时, 中、 上寒武统储层不再具有保存油气的能力。流体地球化学示踪为动态 了解英东构造带乃至整个塔东地 区深部流体活动提供 了一个新方法。 关键词: 稀土元素; 流体包裹体; 地球化学示踪; 储层流体; 英东2井; 寒武系; 奥陶系; 塔东地区 中图分类号 : T E 1 2 2 1 文献标识码 : A Ge o c
4、h e mi c a l t r a c i n g o f t h e Ca mb r i a n Or d o v i c i a n r e s e r v o i r fl u i d i n W e l l Yi ng do n g- 2, e a s t e r n Ta r i m Ba s i n W a n g Do n g , W a n g Gu o z h i , L i u S h u g e n a n d Di n g Da i s h u ( 1 Ma r i n e F a c i e s A c a d e m y o f E x p l o r a t i
5、 o n& D e v e l o p me n t R e s e a r c h I n s t i t u t e , S o u t h w e s t B r a n c h C o m p a n y , S I N O P E C, G u i y a n g , G u h o u 5 5 0 0 0 4 , C h i n a ; 2 S t a t e K e y L a b o r a t o r y of O i l a n d G a s R e s e r v o i r G e o l o g y a n d E x p l o i t a t i o n , C
6、 h e n g d u U n i v e r s i t y of T e c h n o I o g y , C h e n g d u , S i c h u a n 6 1 0 0 5 9, C h i n a ; 3 C o l l e g e ofE a a h S c i e n c e s , C h e n g d u U n i v e r s i t y of T e c h n o l o g y , C h e n g d u , S i c h u a n 6 1 0 0 5 9 , C h i n a ; 4 S h i x i O i l B l o c k
7、, X i n fi a n g O i l C o m p a n y , P e t r o C h i na , K a r a m a y , X i n j i a n g 8 3 4 0 0 0 , C h i n a ) Abs t r a c t: Th e i s o t o pe s o f c a r b o n, o x y g e n a n d s t r o n t i u m , REE, a n d t h e g e o c h e mi c a l f e a t u r e s o f t h e flu i d i n c l u s i o n s
8、i n t h e Mi d d l e Up p e r Ca mb r i a n a n d Mi d dl e L o we r Or d o v i c i a n s i d e - b e d s a n d fra c t u r e fil l i n g s o f t h e we l l Yi n g d o n g - 2 we r e s y s t e ma t i c a l l y a n aly z e d Ba s e d o n t h e r e s u l t s, we t r a c e d p h a s e s a n d s o u r c
9、 e s o f t h e r e s e r v o i r flu i d s, d e t e r - mi n e d c h r o n o g e n e s i s o f flu i d c h a r g i ng, e x p l o r e d t h e i mp a c t o f t h e flui d s u p o n r e s e r v o i r mo d i fic a t i o n a n d di s c us s e d t h e d y na mi c p r e s e rvi n g c o n d i t i o n s f o
10、r o i l a n d g a s i n s u c h s e t t i n g s Th e g e o c h e mi c a l s t u d y o f t h e fl ui d s s ug g e s t s t h a t t h e r e a r e t h r e e c h a r g i n g p h a s e s o f a t l o g e n i e flu i d s wi t h a b u n d a n t S r fro m t he c r u s t i n t h e Mi d d l e Up p e r Ca mb r i
11、 a n a n d Mi d d l e Lo we r Or d o v i c i a n Th e flu i d s c h a r g e d i n t h e fir s t p h a s e h a v e a S r S r r a t i o o f 0 71 0 8, t h e flu i d s c h a r g e d i n t h e s e c o n d p ha s e h a v e a S r 跖S r r a t i o i n t h e r a n g e o f0 7 0 9 80 71 0 0 a n d t h e fl ui d s
12、 c h a r g e d i n t h e l a s t D h a s e a r e h y d r o t h e r ma l fl u i d fro m t h e d e e p c rus t a n d h a v e a S r S r r a t i o o f 0 7 1 3 8 T h e fl u i d s c h a r g e d i n t h e s e t h r e e p h a s e s a l l p l a y e d a d e s t r u c t i v e r o l e i n t h e f o r mi n g o f
13、 r e s e r v o i r s b u t t h e h y d r o t h e r ma l fl u i d s c h a r g e d i n t h e l a s t D h a s e we r e c 0 n s t r u c t i v e t o t h e r e s e r v o i r f o rm a t i o n T h e Mi d d l e U p p e r C a mb r i a n r e s e r v o i r s h a d r e l a t i v e l y 收稿 日期 : 2 0 1 1 0 7 1 5 ; 修
14、订 日期 : 2 0 1 2 0 91 9 。 第一作者 简介: 王东 ( 1 9 8 1 一 ) , 男 , 硕士 , 石油地质 。 基金项 目: 国家重点基础研究发展规划( “ 9 7 3 ” 计划) 项目( 2 0 0 5 C B 4 2 2 1 0 6 ) 。 学兔兔 w w 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 学兔兔 w w 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 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w
15、w .x u e t u t u .c o m 8 7 0 石 油 与 天 然 气 地 质 第 3 3卷 或同一方向的脉体只取一个脉体样 品, 并在 同一 深度取围岩样 品一个 , 将它们视为一对配对样品, 避免重复取样。在该指导思想下 , 本次研究共选 取该井上寒武统 、 中一下奥陶统 中取心井段不同深 度和层位最 具 代表 性 的 1 2件 ( 6对 配对 ) 样 品 ( 4 8 0 3 6 5 m的英 2 4 V和 4 8 0 3 8 0 m的英 2 7 C因深度相近 , 算一对配对样品) , 取样位置见 图 2 。采用直径为 3 m m的牙钻分别钻取围岩及孔洞 缝充填物, 样量为 2
16、g左右 , 小于 2 0 0目。所取样 品的锶 同位素( 盯S r S r ) 、 无机碳氧 同位素( 8 ” C 和 8 埔 0) 、 稀土元素测定 由中国科学院地质与地球 物理研究所完成 。分析测试结果见表 1 和表 2 。 表 1 英东2井碳酸盐样品碳、 氧、 锶同位素分析结果 Ta b l e 1 Ca r b o n, o x y g e n, s t r o n t i u m i s o t o p e s o f c a r b o n a t e s a mp l e s f r o m W e l l Yi n g d o n g - 2 注: 样品编号中“ C ” 代表围
17、岩, “ v ” 代表同一层位围岩裂缝中的充填物; 表示充填物与围岩同位素的差值。 表 2 英东 2井碳酸盐样品稀土元素分析结果 Ta b l e 2 REE a n a l y s i s o f c a r b o n a t e s a m p l e s f r o m W e l l Yi n g d o n g - 2 岩性 白云石 白云石 白云岩 白云石 白云岩 白云石 白云岩 白云石 白云岩 L a 6 43 1 9 2 2 0 0 3 6 6 3 6 7 2 8 0 4 3 3 3 7 3 9 3 6 Ce 2 6 4 6 6 3 6 4 3 2 1 1 0 2 7 41 5
18、 0 7 9 8 0 8 1 9 1 7 46 P r 3 1 7 0 9 7 0 5 2 1 7 0 0 9 7 0 6 2 1 3 7 1 5 0 3 7 9 Nd 1 5 6 8 4 3 4 1 91 7 48 3 9 3 2 4 9 5 8 1 5 6 7 1 4 7 1 S m 5 7 3 0 91 0 4 5 1 7 1 O 71 0 51 1 2 4 1 1 3 3 7 0 、 。 Eu 3 6 7 0 1 9 0 1 O 0 4 5 0 2 0 0 1 6 0 3 4 0 3 9 0 7 3 I 宝 G d 8 01 0 9 8 0 3 8 1 8 2 0 8 8 0 5 8
19、1 2 5 1 1 6 3 2 4 咖1 T b 1 4 3 0 1 5 0 0 6 0 2 9 0 1 0 0 0 8 0 1 8 0 1 6 0 5 0 加 懈 D v 7 8 6 0 9 1 0 3 3 1 5 8 0 5 6 0 5 5 1 0 1 0 8 0 2 5 7 1 Ho 1 3 4 0 1 4 0 0 7 0 3 0 O 1 0 0 0 9 0 1 9 0 1 3 0 4 3 Er 3 3 9 0 41 0 1 9 0 7 2 0 2 6 O 2 8 0 4 9 0 3 2 1 O 2 Tm 0 4 3 0 O 6 0 O 3 0 0 8 0 0 3 0 0 3 0 0 6
20、 0 0 3 0 1 4 Yb 2 2 5 O 3 1 O 1 9 0 4 6 0 1 7 0 1 5 O 3 1 0 2 O 0 91 L u 0 31 0 0 4 0 0 3 O 0 6 0 03 O O 3 0 0 4 0 0 4 0 1 5 Y 3 9 3 9 4 5 9 2 0 5 9 3 2 3 5 5 3 2 7 6 2 0 5 01 l 0 61 y RE E 1 2 5 5 5 2 2 2 8 1 2 6 3 4 0 6 5 2 2 5 7 1 6 7 1 3 2 6 2 2 8 4 6 6 9 3 2 ( L a Y b ) N 1 8 8 4 0 8 6 9 3 5 2
21、4 1 4 2 2 1 2 3 0 9 2 0 1 2 2 9 6 7 8 注 : 8 C e和 8 E u通过 L e e d e y球粒陨石标准化值计算得来 。 学兔兔 w w 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 学兔兔 w w 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 学兔兔 w w 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 6期 王东, 等 塔东地区英东 2井寒武系一 奥陶系
22、储层流体地球化学示踪 4 讨论 研究表明 , 锶同位素组成不会因环境物化 条件的改变和生物作用过程而发生同位素分馏作 用 , 而主要受锶的来源控制 ; 加之前人 已建立起 了 显生宙以来海水 的锶 同位素组成 曲线 J , 从 而可 以通过测定孔洞缝中充填物的 S t ! 跖 S r 比值, 并与 寄主地层围岩和同时代海水的 S r S r比值进行 对比, 便可获得形成孔洞缝 内充填物 的流体是来 自于哪一套碳酸盐岩地层重溶后形成的流体或是 来 自于碳酸盐岩地层以外的外来流体 J 。前人 研究表明 J , 在地质历史 时期 内 , 碳 、 氧同位素组 成受各种因素的影响较大, 不能单独作为示踪
23、元 素, 因而我们仅将碳、 氧同位素作为锶同位素示踪 的有益补充。而对于稀土元素来说, 因其具有极 其相似的化学性质 、 较低 的溶解度 、 不易发生迁移 以及元素分馏小等优势, 从而使其同样具有示踪 流体来源的能力 。 4 1 流体的来源及形成期次 许效松等研究表明L 1 , 早奥陶世塔东地区仍 处于拉张背景之下, 形成的拉张系统可以成为深 部热液流体向上运移的通道。从中、 下奥陶统取 心井段岩心观察发现 , 有热液 白云石化的地层 中 均可见围岩发生大量硅化和黄铁矿化 , 石英 和黄 铁矿矿物组合的存在是热液活动的有力证据之 一 _ 】 ,表明中、 下奥陶统中存在来自地壳深部的热 液流体。
24、 同一层位脉体与围岩对 比发现, 两者之间具有 明显的同位素差异 ( 表 1 ) , 且脉体 的 S r ! 踮S r比值 均明显高于同时代早、 中奥陶世和中、 晚寒武世正 常海水的 S r ! S r 比值( 分别介于0 7 0 8 5 0 7 0 9 0 和0 7 0 9 1 0 7 0 9 3 ) I 2 , 表明形成脉体的流体并非 来 自围岩 , 应为外来 富锶 的流体。通过对 比, 可以 将这些流体划分为 3个期次: 中、 下奥 陶统 4 1 7 2 3 0 m处围岩裂缝中存在一期聊 S r 跖 S r比值 明 显高于本井其他层位的外来富锶 流体 ; 中、 下奥 陶统4 3 6 2
25、8 9 I I 1 处和上寒武统 4 5 8 8 8 8 m处围岩 裂缝中外来富锶流体的 S r 跖 S r 比值十分接近, 暗 示两处可能为同一期外来富锶流体; 上寒武统 4 4 1 7 6 5 4 5 8 9 3 6与4 8 0 3 6 5 m处的外来富锶流 体具有相同的 s r 跖 s T 比值, 说明它们应当属于另 一 期同源的外来 富锶流体。而对于这 3期外来 富 锶流体的具体来源而言 , 研究表 明流体的锶来源主 要受 控 于壳 源锶 、 幔 源锶 以及 重 溶 锶 和大 气 淡 水 。这 3 期外来富锶流体的卵 S r 跖 S r 比值均 明显高于海相碳酸盐岩化学风化提供的重溶锶
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