梨樹斷陷沙河子組地層水特征與成藏關系

田 軍，呂 嶸，葉書鋒

中石化東北油氣分公司勘探開發研究院，吉林 長春 130021

0 引言

沉積盆地的地層水受沉積環境、流體流動等多種因素影響，與油氣的生成、運移、聚集和成藏有著重要聯系[1]。在油氣田中油、氣、水三者往往是共存的，含油氣盆地中的地層流體主要包括地層水、石油和天然氣，地層流體的變化特征能夠反映油氣的聚散規律。地層水與油氣的運移、聚集和成藏有著重要聯系，地層水的分布特征直接或間接指示盆地流體系統的開放性和封閉性，尤其是地層水的化學成分與油氣藏的形成密切相關[2]。鄂爾多斯盆地、遼河盆地等地區已經進行過相關的研究，對于成巖作用的演化規律與儲層物性的影響規律分析很有幫助，并且為油藏的開發提供了有利的地質基礎[3-6]。

地層水化學特性參數常用的有碳酸鹽平衡系數(rHCO33-+rCO32-/rCa2+)、 鈣 鎂 系 數 (rMg2+/rCa2+)、變質系數(rNa+/rCl-)、鈉鈣系數(rNa+/rCa2+)和脫硫系數(100(rSO42-/rCl-)等，這些水化學參數與油氣的運聚和保存有一定的成因關系[7]。

本文試圖對研究區地層水特征及離子組合參數研究，認識本區流體特征、地層水封閉保存條件及水化學參數與含油氣性關系，對梨樹斷陷東南斜坡帶地層水特征與油氣關系進行探討。

1 研究區概況

梨樹斷陷位于松遼盆地東部隆起區（圖1），為一單斷式箕狀斷陷，東南斜坡帶是梨樹斷陷的二級構造單元，面積約640 km2，整體呈向東抬升的單斜坡形態，沉積相類型主要為扇三角洲，物源主要來自東部和東南部。

圖 1 梨樹斷陷構造單元分布圖Fig. 1 Tectonic units distribution of Lishu Fault Depression

東南斜坡帶是梨樹斷陷近幾年油氣勘探成果最突出的區帶，已相繼發現了七棵樹油田、秦家屯油田、小城子含氣構造和金山氣田，展示了該區帶良好的勘探前景，已成為梨樹斷陷增儲上產的重要區帶。

2 地層水特征

本次研究選取了梨樹斷陷東南斜坡帶沙河子組地層水的全部水樣，分析數據均來自實際測試結果，水樣分析結果見表1。1946年，蘇林提出將地層水分為4種基本類型(NaHCO3型、Na2SO4型、MgCl2型和CaCl2型)，按蘇林分類，研究區水型以碳酸氫鈉為主，部分為氯化鈣水型，不存在硫酸鈉水型，整體反映出本區沙河子組主要為有一定自由交替水存在的環境，局部地層封閉條件較好，有利于油氣聚集和保存。

梨樹斷陷東南斜坡帶地區水特征表明，北部七棵樹地區地層水礦化度分布在2 268～5 054 mg/L；水型主要為碳酸氫鈉，反映出沙河子時期七棵樹地區與地面水存在交換的時期，為介于封閉和開啟之間有一定自由交替水存在的環境。

氯化鈣型水分布區是區域水動力相對阻滯區，是縱向水文地質剖面上的交替停滯帶，由于地下水處于還原環境，發生濃縮和強烈的脫硫作用，因而SO42-含量很少或不存在，Ca2+和Cl-相對富集，形成氯化鈣型水。這種水化學環境反映了油氣圈閉的良好性質，對油氣藏保存是一種有利條件。

南部金山地區地層水礦化度分布在8 489～38 053 mg/L，水型出現氯化鈣型，反映出金山地區沙河子時期地下水為封閉條件很好的沉積環境，地表水滲透影響小。中部河山4井礦化度6 874 mg/L，水型氯化鈣，反映出中部地區也應為封閉性較好的沉積環境（圖2）。

東南斜坡帶沙河子組地層水特征總體表現為：自北向南地層水礦化度增大，出現氯化鈣水型，沉積封閉性逐漸變好。

3 地層水化學特性參數

離子組合系數相對于礦化度及水型更具有繼承性，能真實地反映地層水的運移、變化及其賦存狀態[5]。本次研究將地層水離子濃度除以該離子的當量換算為當量濃度，各種參數即為各離子當量濃度之間的比值，以便開展水化學特征參數分析（表1）。本次主要圍繞著變質系數(rNa+/rCl-)、脫硫系數(100(rSO42-/rCl-)、碳酸鹽平衡系數(rHCO3-+rCO32-/rCa2+)三種參數展開，運用水化學參數分析方法探討本區油氣分布特征。

3.1 變質系數(rNa+/rCl-)

變質系數一般與油氣成藏無直接關系，它反映了地層水的濃縮變質作用和儲層水文地球化學環境。一般認為地層水封閉越好、越濃縮，變質越深，其比值越小，越利于油氣保存[6]。

變質系數表征為地層水變質程度，越弱表明沉積環境越封閉，保存條件好。東南斜坡帶水化學變質系數主要分布在0.83~1.25之間，整體分布較均勻，表現為中等變質程度，只有南部近盆緣的金5井變質系數最大，達到1.88，反映該區受盆緣地層抬升，地層水變質程度高，封閉條件較差（圖2、3）。

變質系數分布總體表現為：整體反映出高變質程度，地層水封閉性好，盆緣變質程度較低，沉積封閉性較差。

3.2 脫硫系數(100(rSO42-/rCl-)

一般來說，脫硫酸作用通常都是在缺氧的還原環境中進行，這種環境對油氣藏保存有利，脫硫作用作為一種環境指標，具有重大意義。脫硫系數越小，表明地層中地層水的封閉性越好，越有利于油氣的保存。

本區脫硫系數分布特征為，已成藏的七棵樹和金山地區脫硫系數為低值區域，均小于3，其中梨602井脫硫系數值最低，只有0.8，反映該區為封閉性最好，最有利于油氣的保存，中段十屋803至河山2地區為高值，范圍5.27～7.35，表明地層水的封閉性相對差（圖4、5）。

脫硫系數分布總體表現為：已成藏區為系數低值區域，沉積環境封閉條件好，中段局部區域高值。

3.3 碳酸鹽平衡系數(rHCO3-+rCO32-/rCa2+)

碳酸鹽平衡系數是一個指示油氣性質和方向的指標，反映脫碳酸作用強弱的參數。越靠近油氣藏，其碳酸鹽平衡系數值越小。

在本區碳酸鹽平衡系數分布特征為，已成藏的七棵樹和金山地區平衡系數為低值，為油氣有利的指向區，其中梨602井平衡系數最低，只有0.01；中段十屋9井的地層水碳酸鹽平衡系數值為0.52，河山4井地層水碳酸鹽平衡系數值為0.15，均反映出油氣指示方向的區域，位于盆緣的金5井為高值，距離油氣藏較遠，成藏較不利（圖6、7）。

碳酸鹽平衡系數分布總體表現為：已成藏區為系數低值區域，反映出近油氣源，為油氣有利的指向區，盆緣高值，成藏風險較大。

3.4 有利勘探區域

離子組合系數能真實地反映地層水的運移及其賦存狀態，其數值的大小可間接反映出地層封閉狀態及油氣運聚趨勢，因此可作為指示油氣勘探方向的依據之一[8]。

從完成的研究區域地層水離子組合系數對比可以看出，梨樹斷陷東南斜坡帶秦家屯油田的十屋9和河山4地區三種系數的值均較低，反映出地層封閉性較好，保存條件有利，為油氣運聚的有利區域，可作為下步勘探的有利方向。

4 結論

（1）研究區沙河子組地層水分布總體表現為自北向南地層水礦化度增大，出現氯化鈣水型，沉積封閉性逐漸變好。

（2）地層水離子組合分布特征分析，東南斜坡帶整體為封閉條件較好的區域，七棵樹油田和金山氣田均反映出流體封閉條件好，保存條件有利，為油氣運聚的有利區域，盆地邊緣系數高值，封閉條件相對較差。

（3）研究區中段的十屋9和河山4井區具有勘探潛力，這兩口井鉆井均見油氣顯示，且水離子組合特征低值，反映出地層封閉條件好，近油氣源，應為勘探的有利區域。

表 1 東南斜坡帶沙河子組地層水分析統計表Table 1 The formation water table in Shahezi Formation of Southeast Slope Belt mg/L

圖 2 東南斜坡帶沙河子組地層水礦化度平面分布圖Fig.2 Plan distribution of the formation water degree of mineralization of Shahezi Formation, southeast slope

圖 3 東南斜坡帶地層水離子組合變質系數分布曲線圖Fig.3 Metamorphic coeffi cient curve of formation water ion combination in southeast slope

圖 4 東南斜坡帶地層水離子組合變質系數平面分布圖Fig. 4 Metamorphic coeffi cient plan distribution of formation water ion combination in southeast slope

圖 5 東南斜坡帶地層水離子組合脫硫系數平面分布圖Fig.5 Desulfurization coeffi cient plan distribution of formation water ion combination in southeast slope

圖 6 東南斜坡帶地層水離子組合碳酸平衡系數分布曲線圖Fig. 6 Carbonate equilibrium coeffi cient curve of formation water ion combination in southeast slope

表 2 東南斜坡帶沙河子組地層水離子組合系數表Table 2 Ion combination coeffi cient of the formation water inShahezi Formation southeast slope

圖 7 東南斜坡帶地層水離子組合脫硫系數分布曲線圖Fig.7 Desulfurization coeffi cient distribution curve of formation water ion combination in southeast slope

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