南貝爾凹陷水文地質特征與油氣成藏關系

譚志偉，宋立群，張 秋

（大慶油田有限責任公司勘探開發研究院中心化驗室，黑龍江大慶163712）

南貝爾凹陷是海拉爾—塔木察格盆地的二級構造，從水文地質角度講，該盆地屬于自流水盆地，地下水在石油的形成、運移、聚集直至破壞的過程中，起到了至關重要的作用[1-5]。通過對本區水動力以及水化學場的研究，探討了南貝爾凹陷南屯組地下水與油氣藏的關系，為油氣勘探提供了依據。

1 地質背景

南貝爾凹陷位于海-塔盆地中部坳陷帶中南部，由于南貝爾凹陷東、西次凹之間早期被中央低凸起分割，后期又連通在一起，形成一個統一的凹陷。因而形成了“兩凹夾一凸”的構造格局，是海-塔盆地油氣最為富集的坳陷帶。

將本凹陷自下而上劃分為3個含水巖系。即下部含水巖系——興安嶺群，基巖裂隙水為主，巖性以凝灰質礫巖、砂巖夾灰綠、灰黑色泥質巖以及沉凝灰巖為主，累計厚度為2500m；中部含水巖系——南屯組至伊敏組，以孔隙水為主，巖性從中薄層礫巖砂泥巖互層及灰黑色泥巖過渡到中厚層砂巖、灰黑色泥巖直至伊敏組的綠灰色砂巖與泥巖互層，夾砂礫巖，總厚度4500m；上部含水巖系——青元崗組以上，孔隙水為主，巖性主要為灰白灰褐色砂巖、粘土巖、泥巖互層，雜色砂礫巖、紫紅色灰綠色泥巖，含礫砂巖，總厚度500m（見表1）。

2 區域水動力特征

2.1 古水動力條件

南貝爾凹陷在地質歷史過程中經歷了3個水文地質旋回。第一期為伊敏組（K1y）末期至青元崗（K2q）早期。第二期為青元崗早期至新近紀。第三期為新近紀末期至第四紀早期。油氣的生成發育在沉積水文地質期作用階段——下白堊統的興安嶺群至伊敏組。油氣運移聚集發育在淋濾水文地質階段——上白堊統下部[6]。

2.2 現代水動力條件

凹陷內地下水類型分為3種：

（1）第四系孔隙潛水；

（2）新近系、白堊系孔隙裂縫水，包括孔隙裂隙潛水和孔隙承壓水；

（3）基巖裂隙水，包括網狀風化裂隙水和構造裂隙水。

凹陷內主要隔水層為第四系的粘土層，白堊系中泥質巖石為區域性隔水層。要討論地下水的運動方向與徑流特征，有必要繪制水動力圖[9]。

根據南貝爾凹陷南屯組42口井的實測壓力數據繪制出水動力圖（圖1），從南一段頂界水動力圖可以看出，南貝爾凹陷21區塊存在2個供水區，分別在東次凹北洼槽西部、東次凹南洼槽21-32附近，見到工業油流的探井大部分在泄水區域內。

大氣降水滲入后，沿地層傾斜方向，向凹陷外部運動，構成現代地下水的滲入循環系統。在凹陷邊界與相同時期的沉積成因水相遇后，形成水動力平衡體系[10]。

3 區域水化學特征

3.1 礦化度

統計資料表明（33口井），研究區內總礦化度平均值 4395.20mg/L，最大值為 10763mg/L，最小為2237.9mg/L。

平面上，盆地中心礦化度隨著地層水濃縮程度越高變得越大，而盆地補給區的礦化度逐漸減小。

從等值線圖可以看出（圖2），礦化度與油藏分布呈現正相關，越接近油藏區域，數值越高。說明該指標與油氣有較密切的關系。

3.2 脫硫系數

脫硫作用都是在缺氧的還原環境中進行，脫硫系數反映的是地層水的封閉程度，其值越小、越封閉，表示有利于油氣的保存。

統計南貝爾凹陷南屯組22口井地層水脫硫系數計算得出等值線圖，可以看出（圖3），從外圍向洼槽數值越來越低，即表明地層還原性、封閉性越好。

3.3 有機組分

本區地下水中有機物含量豐富，本文主要對苯系物、芳烴指數以及脂肪酸3種有機指標進行分析研究。盆地內地下水中的芳烴化合物主要是由于石油中的芳烴物質溶解于地層水中。本區芳烴指數在1.3～10.71之間，平均值為4.12；脂肪酸的含量在17～2214mg/L之間，平均值為687mg/L；苯系物含量在0.05～23.29mg/L之間，平均值為2.10mg/L；南屯組、伊敏組、大磨拐河組所構成的中部含水巖系的有機參數平面分布有如下特征：凹陷北部區域芳烴指數、脂肪酸以及苯系物等的分布與地下水運動呈明顯的相關性，而凹陷南部的含量差異較大，呈現出明顯的分割性特點。在油田水中，有機組分表現的比非油田水明顯的高含量。統計表明，油田水與非油田水的含量界限值（符合率以75%為準）：苯系物為3.6mg/L；脂肪酸為781mg/L；芳烴指數為5.18。

綜上所述，本地區地下水的化學成分差別很大，由于水動力的控制南北區呈現出較大差異，不同成因的地層水的交匯處附近，水化學成分趨于變質。油田水與深層非油田水相比在水化學參數上呈現出較大差異，油田水礦化度、HCO3-較高，rSO42-/r Cl-、rNa/r Cl-等降低，有機組分增高。結合水化學成分特征，在凹陷南部可分為3個水動力區（表2）。

表2 南貝爾凹陷中部含水巖系現代水動力分區

縱向上，上述不同性質的水化學參數，隨著埋藏深度增加而相應變化，如礦化度從伊敏組的2247mg/L，到大磨拐河組增高至5896mg/L，到興安嶺群為7861mg/L，其它指標也呈現出相同的變化特征（表3）。

4 含油氣遠景預測

4.1 評價的基本依據

對地下水化學成分與油氣之間的規律性通過以下3個層次進行研究。

（1）整體上，南貝爾凹陷地下水化學成分類型比較單一，離子含量起伏較大。屬低礦化度、NaHCO3型水中HC—Cl-、Na+離子組合，是我國陸相含油氣盆地的賦存油氣藏的有利水型。

表3 各地層水化學指標含量變化表

（2）依據水化學參數，計算主要參數的背景值含量與臨界值，從而得出有利油氣富集的水化學異常區帶。

（3）將水動力場與水化學場相結合，預測有利油氣聚集區塊。

4.2 背景含量及臨界值的確定方法

背景含量是指一定的空間范圍內，非含油氣地區內水化學成分的平均含量。

當各指標分析數據呈線性變化時，用公式（1）：

當各指標分析數據呈非線性變化時，用公式（2）：

式中：——某參數的平均值；

n——參加計算的樣本數；

Xi——水化學參數的含量。

臨界值的求取方法為背景含量加標準偏差。

4.3 有利含油氣區帶預測

以上述臨界值繪制出各化學參數異常區域圖，各水化學參數異常區域的重合區域與水動力區帶中的徑流區和泄水區疊合，所得的區塊被認為是油氣有利區帶（圖4）。

5 結論

該區水動力特征和水化學特征與油氣運移成藏具有明顯的相關性。在平面上，南貝爾凹陷中部含水巖系劃分為供水區、徑流區、泄水區3個不同性質的水文地質區帶。供水區有利于油氣成藏?？v向上，水化學參數隨地層深度變化而變化，呈現較強的規律性。水文地質區帶控制著油氣田的分布規律，水交替阻滯—還原區帶是油氣勘探的主要地區。南貝爾凹陷具有良好的油氣勘探遠景，水文地質研究成果給南貝爾油氣勘探提供了可信依據。

參考文獻：

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[2] 孫向陽,解習農.東營凹陷地層水化學特征與油氣聚集關系[J].石油實驗地質,2001,23(3)：291-296.

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