南貝爾凹陷水文地質(zhì)特征與油氣成藏關(guān)系

譚志偉，宋立群，張 秋

（大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院中心化驗(yàn)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(jí)構(gòu)造，從水文地質(zhì)角度講，該盆地屬于自流水盆地，地下水在石油的形成、運(yùn)移、聚集直至破壞的過(guò)程中，起到了至關(guān)重要的作用[1-5]。通過(guò)對(duì)本區(qū)水動(dòng)力以及水化學(xué)場(chǎng)的研究，探討了南貝爾凹陷南屯組地下水與油氣藏的關(guān)系，為油氣勘探提供了依據(jù)。

1 地質(zhì)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(gè)統(tǒng)一的凹陷。因而形成了“兩凹夾一凸”的構(gòu)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(gè)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(zhì)礫巖、砂巖夾灰綠、灰黑色泥質(zhì)巖以及沉凝灰?guī)r為主，累計(jì)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(guò)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(jiàn)表1）。

2 區(qū)域水動(dòng)力特征

2.1 古水動(dòng)力條件

南貝爾凹陷在地質(zhì)歷史過(guò)程中經(jīng)歷了3個(gè)水文地質(zhì)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(jì)。第三期為新近紀(jì)末期至第四紀(jì)早期。油氣的生成發(fā)育在沉積水文地質(zhì)期作用階段——下白堊統(tǒng)的興安嶺群至伊敏組。油氣運(yùn)移聚集發(fā)育在淋濾水文地質(zhì)階段——上白堊統(tǒng)下部[6]。

2.2 現(xiàn)代水動(dòng)力條件

凹陷內(nèi)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(wǎng)狀風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水。

凹陷內(nèi)主要隔水層為第四系的粘土層，白堊系中泥質(zhì)巖石為區(qū)域性隔水層。要討論地下水的運(yùn)動(dòng)方向與徑流特征，有必要繪制水動(dòng)力圖[9]。

根據(jù)南貝爾凹陷南屯組42口井的實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)繪制出水動(dòng)力圖（圖1），從南一段頂界水動(dòng)力圖可以看出，南貝爾凹陷21區(qū)塊存在2個(gè)供水區(qū)，分別在東次凹北洼槽西部、東次凹南洼槽21-32附近，見(jiàn)到工業(yè)油流的探井大部分在泄水區(qū)域內(nèi)。

大氣降水滲入后，沿地層傾斜方向，向凹陷外部運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成現(xiàn)代地下水的滲入循環(huán)系統(tǒng)。在凹陷邊界與相同時(shí)期的沉積成因水相遇后，形成水動(dòng)力平衡體系[10]。

3 區(qū)域水化學(xué)特征

3.1 礦化度

統(tǒng)計(jì)資料表明（33口井），研究區(qū)內(nèi)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(bǔ)給區(qū)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(xiàn)正相關(guān)，越接近油藏區(qū)域，數(shù)值越高。說(shuō)明該指標(biāo)與油氣有較密切的關(guān)系。

3.2 脫硫系數(shù)

脫硫作用都是在缺氧的還原環(huán)境中進(jìn)行，脫硫系數(shù)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(tǒng)計(jì)南貝爾凹陷南屯組22口井地層水脫硫系數(shù)計(jì)算得出等值線圖，可以看出（圖3），從外圍向洼槽數(shù)值越來(lái)越低，即表明地層還原性、封閉性越好。

3.3 有機(jī)組分

本區(qū)地下水中有機(jī)物含量豐富，本文主要對(duì)苯系物、芳烴指數(shù)以及脂肪酸3種有機(jī)指標(biāo)進(jìn)行分析研究。盆地內(nèi)地下水中的芳烴化合物主要是由于石油中的芳烴物質(zhì)溶解于地層水中。本區(qū)芳烴指數(shù)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(gòu)成的中部含水巖系的有機(jī)參數(shù)平面分布有如下特征：凹陷北部區(qū)域芳烴指數(shù)、脂肪酸以及苯系物等的分布與地下水運(yùn)動(dòng)呈明顯的相關(guān)性，而凹陷南部的含量差異較大，呈現(xiàn)出明顯的分割性特點(diǎn)。在油田水中，有機(jī)組分表現(xiàn)的比非油田水明顯的高含量。統(tǒng)計(jì)表明，油田水與非油田水的含量界限值（符合率以75%為準(zhǔn)）：苯系物為3.6mg/L；脂肪酸為781mg/L；芳烴指數(shù)為5.18。

綜上所述，本地區(qū)地下水的化學(xué)成分差別很大，由于水動(dòng)力的控制南北區(qū)呈現(xiàn)出較大差異，不同成因的地層水的交匯處附近，水化學(xué)成分趨于變質(zhì)。油田水與深層非油田水相比在水化學(xué)參數(shù)上呈現(xiàn)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(jī)組分增高。結(jié)合水化學(xué)成分特征，在凹陷南部可分為3個(gè)水動(dòng)力區(qū)（表2）。

表2 南貝爾凹陷中部含水巖系現(xiàn)代水動(dòng)力分區(qū)

縱向上，上述不同性質(zhì)的水化學(xué)參數(shù)，隨著埋藏深度增加而相應(yīng)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(biāo)也呈現(xiàn)出相同的變化特征（表3）。

4 含油氣遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)

4.1 評(píng)價(jià)的基本依據(jù)

對(duì)地下水化學(xué)成分與油氣之間的規(guī)律性通過(guò)以下3個(gè)層次進(jìn)行研究。

（1）整體上，南貝爾凹陷地下水化學(xué)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(guó)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(xué)指標(biāo)含量變化表

（2）依據(jù)水化學(xué)參數(shù)，計(jì)算主要參數(shù)的背景值含量與臨界值，從而得出有利油氣富集的水化學(xué)異常區(qū)帶。

（3）將水動(dòng)力場(chǎng)與水化學(xué)場(chǎng)相結(jié)合，預(yù)測(cè)有利油氣聚集區(qū)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(nèi)，非含油氣地區(qū)內(nèi)水化學(xué)成分的平均含量。

當(dāng)各指標(biāo)分析數(shù)據(jù)呈線性變化時(shí)，用公式（1）：

當(dāng)各指標(biāo)分析數(shù)據(jù)呈非線性變化時(shí)，用公式（2）：

式中：——某參數(shù)的平均值；

n——參加計(jì)算的樣本數(shù)；

Xi——水化學(xué)參數(shù)的含量。

臨界值的求取方法為背景含量加標(biāo)準(zhǔn)偏差。

4.3 有利含油氣區(qū)帶預(yù)測(cè)

以上述臨界值繪制出各化學(xué)參數(shù)異常區(qū)域圖，各水化學(xué)參數(shù)異常區(qū)域的重合區(qū)域與水動(dòng)力區(qū)帶中的徑流區(qū)和泄水區(qū)疊合，所得的區(qū)塊被認(rèn)為是油氣有利區(qū)帶（圖4）。

5 結(jié)論

該區(qū)水動(dòng)力特征和水化學(xué)特征與油氣運(yùn)移成藏具有明顯的相關(guān)性。在平面上，南貝爾凹陷中部含水巖系劃分為供水區(qū)、徑流區(qū)、泄水區(qū)3個(gè)不同性質(zhì)的水文地質(zhì)區(qū)帶。供水區(qū)有利于油氣成藏?？v向上，水化學(xué)參數(shù)隨地層深度變化而變化，呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性。水文地質(zhì)區(qū)帶控制著油氣田的分布規(guī)律，水交替阻滯—還原區(qū)帶是油氣勘探的主要地區(qū)。南貝爾凹陷具有良好的油氣勘探遠(yuǎn)景，水文地質(zhì)研究成果給南貝爾油氣勘探提供了可信依據(jù)。

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