塔中北斜坡奧陶系鷹山組地層水特征與油氣保存條件

王 祥 （中國石油大學（北京）地球科學學院）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249

韓劍發(fā)，于紅楓 （中國石油塔里木油田分公司，新疆庫爾勒841000）

劉丹丹，張金輝 （中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452）

呂修祥，華曉莉 （中國石油大學（北京）地球科學學院）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249

塔中北斜坡奧陶系鷹山組地層水特征與油氣保存條件

王 祥 （中國石油大學（北京）地球科學學院）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249

韓劍發(fā)，于紅楓 （中國石油塔里木油田分公司，新疆庫爾勒841000）

劉丹丹，張金輝 （中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452）

呂修祥，華曉莉 （中國石油大學（北京）地球科學學院）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京102249

通過對塔中北斜坡鷹山組地層水的礦化度、主要離子濃度和化學指數(shù)的統(tǒng)計分析，討論了該區(qū)地層水的成因及與油氣保存條件。研究結(jié)果表明，塔中北斜坡鷹山組地層水為高礦化度CaCl2型水，總礦化度約為80～200g／L，陰、陽離子分別以Cl－和K＋＋Na＋為主。剖面上總礦化度隨深度增加逐漸變小，平面上地層水礦化度自塔中I號斷裂向南增高。高礦化度、富K＋＋Na＋和Cl－離子的特征表明地層水的形成與濃縮變質(zhì)作用或碳酸鹽巖礦物溶解有關(guān)。鈉氯系數(shù)值和脫硫系數(shù)與礦化度均成負相關(guān)關(guān)系，高礦化度、低鈉氯系數(shù)、低脫硫系數(shù)，說明該區(qū)整體油氣保存條件較好。區(qū)域上，中古5井－中古7井區(qū)地層水封閉性優(yōu)于其他井區(qū)，更有利于油氣的保存。

礦化度；地層水；化學參數(shù)；油氣保存；塔中北斜坡

地層水作為含油氣盆地流體的一個主要組成部分，其活動及性質(zhì)直接或間接指示盆地流體系統(tǒng)的開放性和封閉性，與油氣的生、運、聚、散過程有著十分密切的關(guān)系［1～4］?？碧綄嵺`證明，塔中地區(qū)鷹山組是在巖溶斜坡背景上形成的一個大型富油氣區(qū)。隨著勘探范圍的進一步擴大，鷹山組部分井出現(xiàn)了不同程度的出水現(xiàn)象，給勘探開發(fā)帶來極大的困難。前人曾通過地層水化學特征研究探討了塔中地區(qū)流體運移與演化以及與油氣之間的關(guān)系［1，5］，但對塔中地區(qū)鷹山組地層水特征、地層水化學指數(shù)及地層水封閉保存條件卻未曾涉及。筆者旨在通過對塔中北斜坡鷹山組地層水特征和化學指數(shù)的研究，揭示鷹山組地層水的成因以及油氣水封閉保存條件，為該區(qū)的油氣勘探提供重要的依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

塔中低凸起西與巴楚斷隆相接，東與塔東低隆相連，被北部滿加爾凹陷與南部塘古孜巴斯凹陷所夾持，呈北西向條帶狀展布，是一個在寒武系－奧陶系巨型褶皺背斜基礎(chǔ)上長期發(fā)育的繼承性隆起，形成于早奧陶世末，泥盆系沉積前基本定型，早海西期以后以構(gòu)造遷移及改造為特征［6］。塔中北斜坡位于塔里木盆地中央隆起帶塔中低凸起北部，是塔中低凸起的一個二級構(gòu)造單元（圖1）。該區(qū)下奧陶統(tǒng)可劃分為鷹山組和蓬萊壩組，大部分地區(qū)缺失奧陶系吐木休克組、一間房組以及鷹山組的鷹一段、鷹二段，鷹山組與上覆的中上奧陶統(tǒng)良里塔格組之間呈角度不整合關(guān)系，鷹山組頂部遭受了長達10Ma的強烈剝蝕、淋濾和風化，形成了廣布塔中地區(qū)的碳酸鹽巖風化殼巖溶儲集體［7］。

2 地層水地球化學特征

2.1 地層水化學成分基本特征

研究采用了塔中北斜坡14口井的鷹山組地層水測試常規(guī)資料，統(tǒng)計結(jié)果見表1。鷹山組的地層水成分具有以下特征：①地層水以CaCl2型為主，密度分布在1.05～1.14g／cm3之間，pH值為6.11～7.35；②總礦化度高，約為84.19～198.35g／L，一般為現(xiàn)今海水礦化度的2～3倍；③主要陰離子中，Cl－含量最高、次之、最小，Cl－含量達51.09～120.04g／L，一般為海水的3～4倍；④主要陽離子中，K＋＋Na＋含量最高、Ca2＋次之、Mg2＋最小，K＋＋Na＋含量達26.48～60.28g／L，一般為海水的3～4倍。

圖1 塔中北斜坡構(gòu)造單元

表1 塔中北斜坡鷹山組地層水化學成分與相關(guān)指數(shù)

2.2 總礦化度及其分布特征

地層水的總礦化度是指水中各種離子、分子、化合物的總含量，是地理地質(zhì)環(huán)境變遷所導(dǎo)致的地下水動力場和水化學場經(jīng)歷漫長而復(fù)雜演化的反映［8］，與古沉積環(huán)境、蒸發(fā)濃縮程度、地層水來源等因素有關(guān)。塔中北斜坡鷹山組地層水總礦化度介于84.19～198.35g／L之間，平均為134.89g／L。平面上，地層水礦化度自塔中I號斷裂向南增高，從東西向來看，其礦化度由兩側(cè)向中部逐漸增高（圖2），礦化度最高的區(qū)域出現(xiàn)在中古5井－中古7井區(qū)，高的地層水礦化度被認為是蒸發(fā)濃縮的產(chǎn)物；塔中83井區(qū)和西部井區(qū)（中古24井）的地層水礦化度相對偏低，塔中83井區(qū)的塔中50井和塔中15井在上奧陶統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了重質(zhì)油；西北部井區(qū)缺失良4段－良5段的地層，其良1段－良3段和鷹山組均發(fā)育有暴露巖溶，反映了2個地區(qū)地勢偏高，剝蝕較為嚴重，受大氣水淋濾作用比較明顯。

圖2 塔中北斜坡奧陶統(tǒng)鷹山組地層水總礦化度平面分布

2.3 地層水離子濃度與總礦化度的關(guān)系

塔中北斜坡鷹山組地層水陰離子中，Cl－離子為主要離子，其濃度隨礦化度的增加而明顯增加，二者存在著很強的正比例關(guān)系（圖3（a））；在陰離子中濃度最低，其濃度與礦化度成正相關(guān)性（圖3（b）），地層水pH值普遍在7以下，偏酸性的水體有利于的存在；濃度與礦化度成反比關(guān)系，隨礦化度的增加而減?。▓D3（c）），且濃度小，脫硫作用強烈。陽離子濃度隨礦化度增加而增大，表現(xiàn)為正相關(guān)（圖3（d）～（f））。Mg2＋的濃度很低，其原因可能是在成巖過程中，地層水中的Mg2＋與其他離子相互作用生成相應(yīng)的沉淀物而被大量損耗；Ca2＋的濃度亦不高，隨礦化度的增加有逐漸增大的趨勢；K＋＋Na＋濃度在陽離子中占絕對優(yōu)勢，隨礦化度增加而增加，兩者具有很好的正相關(guān)性。由此可見，高礦化度地層水以K＋＋Na＋和Cl－占絕對優(yōu)勢，含量分別大于90%以上，而且K＋＋Na＋和Cl－離子濃度與礦化度之間的線性關(guān)系最為明顯，表明鷹山組地層水的礦化度主要受這2類離子濃度的影響。而富集Cl－離子的地層水主要由鹽巖礦物的溶解所造成的，因此研究區(qū)內(nèi)鹽類礦物的溶解可能是地層水中K＋＋Na＋和Cl－離子濃度高的主要原因。因此，地層水的高礦化度應(yīng)該與碳酸鹽巖礦物的溶解作用有關(guān)。

3 地層水與油氣保存條件

在地層水化學研究中，常用的參數(shù)有總礦化度、鈉氯系數(shù)（rNa＋／rCl－）、脫硫系數(shù)（100×rSO2－4／rCl－）等，這些參數(shù)與油氣運聚和保存有一定的聯(lián)系［9］。

3.1 鈉氯系數(shù)（rNa＋／rCl－）

rNa＋／rCl－是表征地下水變質(zhì)程度的重要水文地球化學參數(shù)。由于Cl－離子化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，很少會產(chǎn)生吸附、沉淀和交換等反應(yīng)；Na＋離子則可能由于吸附、沉淀等化學反應(yīng)而減少，因此在地下水埋藏沉積后，rNa＋／rCl－一般都表現(xiàn)出降低的現(xiàn)象，以此來體現(xiàn)出地下水的變質(zhì)程度。研究表明，rNa＋／rCl－為0.6～1.0的CaCl2水型分布區(qū)最有利于油氣藏的形成與保存，鷹山組地層水rNa＋／rCl－值集中分布在0.7～0.9之間，有利于油氣藏的形成與保存，表現(xiàn)為中等變質(zhì)程度，且與礦化度呈負相關(guān)關(guān)系（圖4（a））。

圖3 塔中北斜坡鷹山組離子濃度與地層水總礦化度關(guān)系圖

3.2 脫硫系數(shù)

圖4 塔中北斜坡鷹山組地層水rNa＋／rCl－、100×／rCl－與總礦化度關(guān)系圖

4 結(jié) 論

1）塔中北斜坡鷹山組地層水為高礦化度CaCl2型地層水，總礦化度約為84.19～198.35g／L，陰、陽離子分別以Cl－和K＋＋Na＋為主，除離子濃度與總礦化度成負相關(guān)性外，其他主要離子濃度均與總礦化度成正相關(guān)關(guān)系。

2）平面上，總礦化度自塔中I號斷裂向南增高，從東西向來看，其礦化度由兩側(cè)向中部逐漸增高。高礦化度、富K＋＋Na＋和Cl－離子的特征，表明地層水的形成與濃縮變質(zhì)作用或碳酸鹽巖礦物溶解有關(guān)。區(qū)域上，西部井區(qū)至中古5井－中古7井區(qū)總礦化度和Cl－離子濃度逐漸增高，可能是因為西部井區(qū)受古大氣水淋濾作用的影響較為強烈，向東逐漸減弱。

3）塔中北斜坡鷹山組地層水具有高礦化度、低rNa＋／rCl－、低的特征，說明該區(qū)油氣保存條件整體較好。區(qū)域上，中古5井－中古7井區(qū)的地層水封閉性優(yōu)于其他井區(qū)，更有利于油氣的保存。

［1］蔡春芳，梅博文，李偉.塔中古生界油田水化學與流體運移和演化［J］.石油勘探與開發(fā)，1997，24（1）：18～21.

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［5］曾濺輝，吳瓊，楊海軍，等塔里木盆地塔中地區(qū)地層水化學特征及其石油地質(zhì)意義［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（2）：224～230.

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［7］韓劍發(fā)，于紅楓，張海祖，等.塔中地區(qū)北部斜坡帶下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖風化殼油氣富集特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2008，29（2）：167～173.

［8］何生，唐仲華，陶一川，等.松南十屋斷陷低壓系統(tǒng)的油氣水文地質(zhì)特征［J］.地球科學（中國地質(zhì)大學學報），1995，20（1）：79～84.

［9］張敏，張俊.塔里木盆地輪臺斷隆油田水組成特征及其意義［J］.新疆石油地質(zhì)，1998，19（3）：210～212.

［編輯］ 宋換新

Palaeouplift and Condition of Hydrocarbon Preservation

WANG Xiang，HAN Jian－fa，YU Hong－feng，LIU Dan－dan，ZHANG Jin－h(huán)ui，LU Xiu－xiang，HUA Xiao－li

（First Authors Address：Faculty of Geosciences；State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing 102249，China）

The characteristics of formation water of Yingshan Formation in the northern slope of Tazhong Palaeouplift and its relationship with hydrocarbon preservation condition were discussed through analyses of salinity，ion concentration and its chemical coefficients.The results indicates that the formation water is of CaCl2type with high salinity ranging from 80to 200g／L，and contains mainly cations K＋＋Na＋and anion Cl－.Longitudinally，the salinity decreases along with depth，horizontally，the salinity increases from Tazhong Depression I to the south.High salinity and K＋＋Na＋and Cl－concentrations indicate that the genesis of formation water is related with concentration metamorphism and carbonate mineral dissolution.Low sodium－chlorine coefficient and coefficient of desulfurization demonstrate that the northern slope of Tazhong Palaeouplift is in good preservation condition，regionally，the sealing condition of Zhonggu Wellblock 5－7is superior to other ones，and is more beneficial for hydrocarbon preservation.

salinity；formation water；geochemistry parameter；hydrocarbon preservation；northern slope of Tazhong Palaeouplift

book=117,ebook=117

TE122.3

A

1000－9752（2012）05－0025－05

2012－01－12

國家自然科學基金項目（41072102）。

王祥（1980－），男，2002年大學畢業(yè)，博士生，現(xiàn)主要從事油氣資源分布規(guī)律及成藏機理方面的研究工作。