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四川盆地环开江_梁平海槽飞仙关组地层水的地化特征及成因研究

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四川 盆地 开江 梁平 海槽飞仙关组 地层 特征 成因 研究
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四 川 盆 地 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层 水 的地 化 特 征 及 成 因 研 究江 兴 福 1   谷 志 东 1, 2   赵 容 容 1   左 云 安 1(1. 中 国 石 油 西 南 油 气 田 公 司 勘 探 事 业 部   2. 中 国 石 油 勘 探 开 发 研 究 院 )摘   要   针 对 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 39口 井 的 地 层 水 进 行 了 地 化 特 征 分 析 ,研 究 认 为 :本 区 地 层 水 矿 化度 高 ,含 碱 性 ,而 且 - 、 含 量 极 高 ,以 型 为 主 ,各 特 征 系 数 存 在 差 异 的 地 质 特 征 ; 地 层 水并 不 是 都 处 于 裸 露 和 严 重 破 坏 的 地 质 环 境 的 地 表 水 或 浅 层 地 下 水 ,其 成 因 是 飞 仙 关 组 鲕 滩 储 层 顶 (底 )部 的 膏 岩 溶滤 使 地 层 水 中 - 含 量 偏 高 所 致 ;这 种 高 矿 化 度 的 地 层 水 ,对 油 气 运 移 、 聚 集 与 保 存 条 件 有 利 。图 7表 1参 9关 键 词   四 川 盆 地   环 开 江 — 梁 平 海 槽   飞 仙 关 组   地 层 水   地 球 化 学 特 征0  引 言四 川 盆 地 位 于 上 扬 子 地 台 西 部 。 海 西 运 动 使四 川 盆 地 的 基 底 处 于 张 应 力 场 ,东 吴 运 动 使 四 川 盆地 抬 升 、 张 裂 [ 1, 2 ] ,这 种 张 应 力 场 控 制 了 四 川 盆 地 晚二 叠 世 — 早 三 叠 世 初 期 开 江 — 梁 平 海 槽 的 形 成 。下 三 叠 统 飞 仙 关 期 处 于 级 海 平 面 变 化 的海 退 旋 回 ,总 体 上 是 一 个 自 下 而 上 变 浅 的 沉 积 体系 ,飞 仙 关 组 可 划 分 为 台 地 、 陆 棚 、 海 槽 三 个 基 本 的沉 积 相 带 [ 3 ]。 近 年 来 ,在 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关组 鲕 滩 储 层 的 勘 探 中 取 得 了 重 大 成 果 ,发 现 了 渡 口河 、 铁 山 坡 、 罗 家 寨 、 铁 山 、 普 光 等 气 田 ,展 现 了 该 领域 巨 大 的 勘 探 潜 力 。地 层 水 作 为 含 油 盆 地 的 三 大 流 体 (石 油 、 天 然气 、 地 层 水 )之 一 ,是 烃 类 运 移 、 聚 集 、 形 成 油 气 藏 的动 力 和 载 体 ,地 层 水 化 学 成 分 直 接 或 间 接 地 反 映 出油 气 藏 与 原 油 、 天 然 气 的 某 些 特 征 。 因 而 ,研 究 地层 水 的 性 质 及 其 地 球 化 学 特 征 ,对 分 析 油 气 运 移 聚集 和 油 气 藏 的 形 成 、 含 油 气 远 景 评 价 、 勘 探 开 发 的决 策 ,都 具 有 重 要 意 义 。本 文 对 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 的 39口 井的 地 层 水 的 分 析 资 料 进 行 了 系 统 研 究 ,发 现 本 区 地层 水 独 具 特 征 应 重 点 探 讨 其 成 因 。1  地 层 水 地 球 化 学 特 征1. 1  地 层 水 的 - 、 含 量 极 高据 调 研 ,国 内 外 大 多 数 油 田 水 无 机 盐 类 离 子 含量 的 排 列 顺 序 为 : > > 、 > - [ 4 ]。 一 般 情 况 下 ,油 田 水 中 不 高 。 在 高 矿 化 度 的 油 田 水 中 , 、 K+ 和 量 最 高 ; 在 低 矿 化 度 的 淡 水 — 微 咸 水 中 , 、 - 含 量 相 对 较 高 。通 过 对 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 的 39口 井地 层 水 化 学 成 分 的 详 细 分 析 ,阳 离 子 含 量 符 合 这 一规 律 ,+ K+的 含 量 最 高 ,其 次 是 , 最低 ,无 ;但 阴 离 子 含 量 并 不 符 合 这 一 规 律 ,成 分中 量 最 高 ,其 次 是 - 、 , - 最 低 ,无 ; - 最 小 值 为 53, 最 大 值 达15577,平 均 值 为 3765。 根 据 各 阴 、 阳 离 子的 成 分 关 系 ,建 立 起 了 川 东 北 飞 仙 关 组 地 层 水 的 三角 图 (图 1)。 在 飞 仙 关 组 地 层 水 中 含 有 大 量 的 气 体 ,最 大 值 达 6171,平 均 值 为 1492 。1. 2  地 层 水 以 为 主目 前 地 层 水 的 分 类 大 多 沿 用 苏 林 和 舒 卡 列 夫的 两 种 分 类 法 。 苏 林 将 地 层 水 划 分 出 、 、 和 四 大 水 型 ,然 后 再按 主 要 阴 、 阳 离 子 浓 度 作 进 一 步 细 分 [ 5 ]。作 者 简 介   江 兴 福 ,男 , 1936年 出 生 ,高 级 工 程 师 ;现 西 南 油 气 田 公 司 勘 探 事 业 部 从 事 管 理 工 作 。 地 址 : ( 610041)成 都 市 人 民 南 路 4段 53号 。 电 话 : (028) 86010323。 E - 63. ·第 32卷   第 1期                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           地 质 勘 探图 1  川 东 北 飞 仙 关 组 地 层 水 阳 离 子 、 阴 离 子 组 成 三 角 图按 苏 林 的 分 类 标 准 ,环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关组 地 层 水 主 要 有 、 和 三 大 类 型 。 开 江 — 梁 平 海 槽 的 东 侧 地 层 水 主 要 以 为 主 ,少 部 分 为 ;开 江 — 梁 平海 槽 西 侧 地 层 水 主 要 以 为 主 、 为 辅 ;开 江 — 梁 平 海 槽 南 侧 向 台 地 内 部 过 渡 区 域 主要 为 (图 2)。1. 3  地 层 水 以 碱 性 为 主环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层 水 的 5. 5~ 11. 5,平 均 为 8. 3,以 碱 性 为 主 ,只 有 个 别 井 为酸 性 。通 常 ,地 层 水 中 的 矿 化 度 的 升 高 而 降低 。 中 等 矿 化 度 区 7~ 8;高 矿 化 度 区 ~ 4,地 层 水 呈 酸 性 ,活 跃 的 酸 性 离 子 加 速 了 地下 岩 盐 的 溶 解 。1. 4  地 层 水 的 矿 化 度 高地 层 水 的 总 矿 化 度 是 指 水 中 各 种 离 子 、 分 子 、 化合 物 的 总 量 ( g/L)。 通 常 在 110℃ 条 件 下 ,把 水 分 蒸干 所 剩 残 渣 的 量 拿 来 计 量 [ 6 ]。 地 层 水 的 矿 化 度 特 征是 地 理 地 质 环 境 变 迁 所 导 致 的 地 下 水 动 力 场 和 水 化学 场 经 历 漫 长 而 复 杂 演 化 的 反 映 。 环 开 江 — 梁 平 海槽 飞 仙 关 组 地 层 水 的 矿 化 度 较 高 ,区 间 为 (0. 491~204. 229) g/L,平 均 为 53. 26g/L,主 要 分 布 范 围 在(20~ 90) g/L (图 3)。1. 5  地 层 水 特 征 系 数 存 在 的 差 异通 过 地 层 水 矿 化 度 及 类 型 可 以 对 其 赋 存 的 沉 积图 2  四 川 盆 地 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层 水 类 型 分 布 图·6·地 质 勘 探                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           2009年 3月 出 版    图 3  四 川 盆 地 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层 水 矿 化 度概 率 分 布 图环 境 、 保 存 条 件 等 进 行 分 析 、 识 别 ,除 此 之 外 ,还 可 参考 地 层 水 的 特 征 系 数 对 其 进 行 解 释 。 从 表 1可 以 看出 ,变 质 系 数 、 脱 硫 系 数 表 明 ,环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞仙 关 组 地 层 水 的 保 存 条 件 一 般 ;而 碳 酸 盐 平 衡 系 数 、氯 镁 系 数 、 钙 镁 系 数 表 明 ,地 层 水 的 保 存 条 件 较 好 ,导 致 出 现 这 种 现 象 的 原 因 ,可 能 是 由 于 飞 仙 关 组 内部 的 少 量 膏 岩 溶 解 于 水 中 所 致 。 因 此 ,在 含 膏 岩 地层 序 列 的 地 质 单 元 中 ,不 仅 要 考 虑 变 质 系 数 、 脱 硫 系数 ,而 且 需 参 考 平 衡 系 数 、 氯 镁 系 数 、 钙 镁 系 数 等 其它 参 数 综 合 判 断 油 气 聚 集 、 保 存 条 件 。2  高 矿 化 度 地 层 水 成 因 地 层 水 ,一 般 被 认 为 是 在 氧 化 开 放 性的 环 境 中 ,处 于 裸 露 和 严 重 破 坏 的 地 质 构 造 中 的 地表 水 或 浅 层 地 下 水 ,其 矿 化 度 较 低 。 苏 联 专 家 E. 斯 通 过 “ 马 林 格 娃 里 娃 图 表 ” ( E. A. 阿 尔斯 , 1959) ,说 明 高 (低 )矿 化 度 水 与 低 (高 )矿 化 度 水 混 合 可 生 成 中 矿 化 度 的 [ 7 ]。从 沉 积 环 境 上 来 看 ,环 开 江 — 梁 平 海 槽 下 三 叠统 飞 仙 关 组 、 嘉 陵 江 组 ,中 三 叠 统 雷 口 坡 组 连 续 沉积 ,中 间 没 有 明 显 的 沉 积 间 断 或 抬 升 剥 蚀 ,说 明 飞 仙关 组 地 层 水 并 没 有 遭 受 明 显 的 破 坏 ,地 层 水 的 矿 化度 高 ,更 进 一 步 证 实 了 地 层 水 并 非 是 地 表 水 或 浅 层地 下 水 。 除 此 之 外 ,该 区 域 飞 仙 关 组 也 没 有 发 现 明显 的 高 (低 )矿 化 度 地 层 水 。 因 此 ,高 (低 )矿 化 度 水 与 低 (高 )矿 化 度 水 混合 生 成 中 矿 化 度 的 的 可 能 性 也 较 小 。关 于 地 层 水 的 成 因 ,需 要 解 决 的 是 - 存 在 及 来 源 问 题 。 环 开 江 — 梁 平 海 槽 地 层 水 - 、 含 量 高 的 特 征 ,证 实 了 飞 仙 关 组 地 层 中具 有 充 足 的 - 。环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 分 布 于 碳 酸 盐 蒸 发台 地 相 区 和 碳 酸 盐 开 阔 台 地 相 区 。 飞 仙 关 组 的 储 层夹 于 富 石 膏 、 硬 石 膏 的 碳 酸 盐 岩 中 。 储 层 之 上 有 数十 米 厚 的 膏 质 泥 晶 白 云 岩 、 泥 晶 白 云 岩 及 层 状 膏 岩表 1  四 川 盆 地 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层 水 特 征 系 数 表特 征 系 数 表 达 式 地 质 意 义 飞 仙 关 组 地 层 水最 小 值 最 大 值 平 均 值变 质 系 数 / 地 层 封 闭 性 、 地 层 水 变 质 程 度 和 活 动 性 的 重 要 指 标 ,属 于 环 境 指 标 ;② 系 数 越 小 ,反 映 地 层 水 受 渗 入 水 影 响 越 弱 ,对 烃 类 保存 有 利 。0. 65 9. 86 1. 38脱 硫 系 数 ( × 100) / 地 层 水 氧 化 还 原 环 境 的 重 要 指 标 ;② 系 数 越 小 ,反 映 地 层 水 封 闭 性 越 好 ,有 利 于 油 气 的 保存 。0. 09 493. 2 23. 7碳 酸 盐平 衡 系 数( + - ) / ① 指 示 油 气 性 质 和 运 移 方 向 的 指 标 ,反 映 脱 碳 酸 作 用 强弱 的 参 数 。② 系 数 越 小 ,表 明 保 存 条 件 越 好 ,越 靠 近 油 气 藏 。0. 022 29. 024 2. 452氯 镁 系 数 ① 反 映 浓 缩 变 质 作 用 和 阳 离 子 吸 附 交 换 作 用 的 重 要 化学 参 数 。② 系 数 越 大 ,地 层 水 封 闭 越 好 、 时 间 越 长 ,浓 缩 变 质 越深 ,有 利 于 油 气 聚 集 与 保 存 。3. 33 3936. 2 140. 58钙 镁 系 数 / ① 衡 量 油 气 保 存 条 件 好 坏 的 重 要 指 标 ;② 系 数 越 小 ,说 明 渗 入 水 交 替 和 石 膏 溶 蚀 作 用 弱 ,地 区封 盖 保 存 条 件 好 ,对 气 藏 保 存 有 利 。0. 486 14. 25 4. 44间 互 层 [ 8 ] (图 4)。 气 藏 储 层 之 下 的 泥 晶 白 云 岩 中 常见 分 散 分 布 的 结 核 状 、 斑 晶 状 石 膏 、 硬 石 膏 或 它 们 的假 像 ,有 时 形 成 雏 鸡 状 或 肠 状 构 造 。 在 一 些 致 密 的鲕 粒 白 云 岩 中 ,早 期 充 填 在 粒 间 的 石 膏 、 硬 石 膏 很 发育 [ 9 ]。 因 此 ,环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 储 层 顶 、底 部 发 育 的 大 量 硫 酸 盐 ,由 于 不 断 被 水 溶 滤 、 溶 解 ,致 使 地 层 水 中 的 - 含 量 较 高 ,虽 有 一 部 分 转 化为 ,仍 残 余 大 量 的 - ,地 层 水 (下 转 第 17页 )·7·第 32卷   第 1期                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           地 质 勘 探与 天 然 气 地 质 , 2006, 27 (2) : 194 - 席 胜 利 ,刘 新 社 ,王 涛 . 鄂 尔 多 斯 盆 地 中 生 界 石 油 运 移 特征 分 析 [ J ]. 石 油 实 验 地 质 , 2004, 26 (3) : 229 - 赵 靖 舟 ,杨 县 超 ,武 富 礼 ,等 . 论 隆 起 背 景 对 鄂 尔 多 斯 盆地 陕 北 斜 坡 区 三 叠 系 油 藏 形 成 和 分 布 的 控 制 作 用 [ J ]. 地质 学 报 , 2006, 80 (5) : 648 - 秦 红 ,王 多 云 ,李 树 同 ,等 . 鄂 尔 多 斯 盆 地 镇 北 地 区 三 叠系 延 长 组 长 3油 层 组 储 油 砂 体 成 因 及 成 藏 特 征 研 究 [ J ] 气 地 球 科 学 , 2006, 17 (3) : 391 - 396.(收 稿 日 期   2008 - 12 - 15编 辑   周 国 英 )    (上 接 第 7页 )以 为 主 。图 4  川 东 北 飞 仙 关 组 沉 积 环 境 及 岩 性 剖 面 图 (据 王 兴志 , 2008,略 修 改 )3  地 层 水 化 学 特 征 与 油 气 勘 探 的 关 系油 气 的 生 成 、 运 移 、 聚 集 、 散 失 与 地 层 水 紧 密 相关 ,地 层 水 化 学 特 征 可 以 揭 示 油 气 成 藏 规 律 。 地 层水 存 在 于 任 何 一 个 油 气 藏 的 流 体 系 统 中 ,它 以 不 同的 形 式 与 油 气 共 存 于 地 下 岩 石 孔 隙 空 间 中 。 地 层 水不 仅 是 油 气 运 移 的 驱 动 力 ,而 且 还 是 油 气 运 移 、 聚 集的 载 体 ,它 和 油 气 之 间 存 在 着 经 常 性 的 物 质 成 分 交换 ,其 形 成 及 其 运 动 规 律 与 油 气 的 生 成 、 运 聚 及 油 气藏 的 形 成 、 保 存 和 破 坏 有 着 十 分 密 切 的 联 系 。 近 年来 ,在 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 鲕 滩 勘 探 先 后 发现 了 大 型 气 田 ,如 渡 口 河 、 铁 山 坡 、 罗 家 寨 、 普 光 等 气田 ,储 量 规 模 达 10000 × 108 充 分 展 现 了 该 领 域 巨大 的 勘 探 潜 力 , 同 时 也 证 明 了 这 种 矿 化 度 高 的 地 层 水 有 利 于 油 气 运 移 、 聚 集 与 保 存 。4  结 论(1)四 川 盆 地 环 开 江 — 梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层水 矿 化 度 高 ,含 碱 性 ,而 且 - 、 含 量 极 高 ,以 为 主 ,各 特 征 系 数 存 在 差 异 的 地 质 特 征 。(2) 地 层 水 并 不 是 都 处 于 裸 露 和 严 重破 坏 的 地 质 环 境 的 地 表 水 或 浅 层 地 下 水 。 环 开 江 —梁 平 海 槽 飞 仙 关 组 地 层 水 的 成 因 ,是 鲕 滩 储 层 顶 、 底部 的 大 量 膏 岩 在 水 溶 液 中 溶 滤 致 使 地 层 水 中 偏 高 。(3)这 种 矿 化 度 高 的 地 层 水 ,对 油 气运 移 、 聚 集 与 保 存 有 利 。参 考 文 献1  四 川 油 气 区 石 油 地 质 志 编 写 组 . 中 国 石 油 地 质 志 (卷 10)[M ]. 北 京 石 油 工 业 出 版 社 , 文 应 初 ,强 子 同 ,王 一 刚 . 四 川 盆 地 积 发 展 史 及其 对 烃 类 聚 集 的 影 响 [ J ]. 西 南 石 油 学 院 学 报 , 1991, 13(3) : 1 - 杨 雨 ,王 一 刚 ,文 应 初 ,等 . 川 东 飞 仙 关 组 沉 积 相 与 鲕 滩 气藏 的 分 布 [ J ]. 天 然 气 勘 探 与 开 发 , 2001, 24 (3) : 18 - 雍 自 权 ,李 俊 良 ,周 仲 礼 ,等 . 川 中 地 区 上 三 叠 统 香 溪 群 四段 地 层 水 化 学 特 征 及 其 油 气 意 义 [ J ]. 物 探 化 探 计 算 技术 , 2006, 28 (1) 41 - 柯 林 斯 A G. 林 文 庄 ,王 秉 忱 ,译 . 油 田 水 地 球 化 学 [M ]。北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 邸 世 祥 . 油 田 水 文 地 质 学 [M ]. 西 安 :西 北 大 学 出 版 社 ,王 仲 侯 ,张 淑 君 . 克 拉 玛 依 油 区 高 矿 化 度 重 碳 酸 钠 型 水 的发 现 与 特 征 [ J ]1石 油 实 验 地 质 , 1998, 20 (1) : 39 - 4318  王 兴 志 ,张 帆 ,蒋 志 斌 ,等 1四 川 盆 地 东 北 部 飞 仙 关 组 储层 研 究 [ J ]. 地 学 前 缘 , 2008, 15 (1) : 117 - 王 一 刚 ,文 应 初 ,洪 海 涛 ,等 . 四 川 盆 地 三 叠 系 飞 仙 关 组 气藏 储 层 成 岩 作 用 研 究 [ J ]. 沉 积 学 报 , 2007, 25 (6) : 831 收 稿 日 期   2008 - 09 - 03编 辑   周 国 英 )    ·71·第 32卷   第 1期                             天 然 气 勘 探 与 开 发                           地 质 勘 探O F D S O N R F M O N S L I X il 32, 1 , 1~ 4, 3 /25 /2009to m ic of of p of on in s of by a of p of on p is of In of is O : p R N O F M O N W X O T A L S 2 , 1. il 2. xp 1 v. 32, 1 , 5~ 7, 3 /25 /2009on of 9 p L (1) - , O4 in (2) is or at - in 3) is m O : L F N R C X O T , S 1. il 2. il 1 v. 32, 1 , 8~ 12, 3 /25 /2009p of by of In of is is a in , 2009
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