梨树断陷沙河子组地层水特征与成藏关系

田 军，吕 嵘，叶书锋

中石化东北油气分公司勘探开发研究院，吉林 长春 130021

0 引言

沉积盆地的地层水受沉积环境、流体流动等多种因素影响，与油气的生成、运移、聚集和成藏有着重要联系[1]。在油气田中油、气、水三者往往是共存的，含油气盆地中的地层流体主要包括地层水、石油和天然气，地层流体的变化特征能够反映油气的聚散规律。地层水与油气的运移、聚集和成藏有着重要联系，地层水的分布特征直接或间接指示盆地流体系统的开放性和封闭性，尤其是地层水的化学成分与油气藏的形成密切相关[2]。鄂尔多斯盆地、辽河盆地等地区已经进行过相关的研究，对于成岩作用的演化规律与储层物性的影响规律分析很有帮助，并且为油藏的开发提供了有利的地质基础[3-6]。

地层水化学特性参数常用的有碳酸盐平衡系数(rHCO33-+rCO32-/rCa2+)、 钙 镁 系 数 (rMg2+/rCa2+)、变质系数(rNa+/rCl-)、钠钙系数(rNa+/rCa2+)和脱硫系数(100(rSO42-/rCl-)等，这些水化学参数与油气的运聚和保存有一定的成因关系[7]。

本文试图对研究区地层水特征及离子组合参数研究，认识本区流体特征、地层水封闭保存条件及水化学参数与含油气性关系，对梨树断陷东南斜坡带地层水特征与油气关系进行探讨。

1 研究区概况

梨树断陷位于松辽盆地东部隆起区（图1），为一单断式箕状断陷，东南斜坡带是梨树断陷的二级构造单元，面积约640 km2，整体呈向东抬升的单斜坡形态，沉积相类型主要为扇三角洲，物源主要来自东部和东南部。

图 1 梨树断陷构造单元分布图Fig. 1 Tectonic units distribution of Lishu Fault Depression

东南斜坡带是梨树断陷近几年油气勘探成果最突出的区带，已相继发现了七棵树油田、秦家屯油田、小城子含气构造和金山气田，展示了该区带良好的勘探前景，已成为梨树断陷增储上产的重要区带。

2 地层水特征

本次研究选取了梨树断陷东南斜坡带沙河子组地层水的全部水样，分析数据均来自实际测试结果，水样分析结果见表1。1946年，苏林提出将地层水分为4种基本类型(NaHCO3型、Na2SO4型、MgCl2型和CaCl2型)，按苏林分类，研究区水型以碳酸氢钠为主，部分为氯化钙水型，不存在硫酸钠水型，整体反映出本区沙河子组主要为有一定自由交替水存在的环境，局部地层封闭条件较好，有利于油气聚集和保存。

梨树断陷东南斜坡带地区水特征表明，北部七棵树地区地层水矿化度分布在2 268～5 054 mg/L；水型主要为碳酸氢钠，反映出沙河子时期七棵树地区与地面水存在交换的时期，为介于封闭和开启之间有一定自由交替水存在的环境。

氯化钙型水分布区是区域水动力相对阻滞区，是纵向水文地质剖面上的交替停滞带，由于地下水处于还原环境，发生浓缩和强烈的脱硫作用，因而SO42-含量很少或不存在，Ca2+和Cl-相对富集，形成氯化钙型水。这种水化学环境反映了油气圈闭的良好性质，对油气藏保存是一种有利条件。

南部金山地区地层水矿化度分布在8 489～38 053 mg/L，水型出现氯化钙型，反映出金山地区沙河子时期地下水为封闭条件很好的沉积环境，地表水渗透影响小。中部河山4井矿化度6 874 mg/L，水型氯化钙，反映出中部地区也应为封闭性较好的沉积环境（图2）。

东南斜坡带沙河子组地层水特征总体表现为：自北向南地层水矿化度增大，出现氯化钙水型，沉积封闭性逐渐变好。

3 地层水化学特性参数

离子组合系数相对于矿化度及水型更具有继承性，能真实地反映地层水的运移、变化及其赋存状态[5]。本次研究将地层水离子浓度除以该离子的当量换算为当量浓度，各种参数即为各离子当量浓度之间的比值，以便开展水化学特征参数分析（表1）。本次主要围绕着变质系数(rNa+/rCl-)、脱硫系数(100(rSO42-/rCl-)、碳酸盐平衡系数(rHCO3-+rCO32-/rCa2+)三种参数展开，运用水化学参数分析方法探讨本区油气分布特征。

3.1 变质系数(rNa+/rCl-)

变质系数一般与油气成藏无直接关系，它反映了地层水的浓缩变质作用和储层水文地球化学环境。一般认为地层水封闭越好、越浓缩，变质越深，其比值越小，越利于油气保存[6]。

变质系数表征为地层水变质程度，越弱表明沉积环境越封闭，保存条件好。东南斜坡带水化学变质系数主要分布在0.83~1.25之间，整体分布较均匀，表现为中等变质程度，只有南部近盆缘的金5井变质系数最大，达到1.88，反映该区受盆缘地层抬升，地层水变质程度高，封闭条件较差（图2、3）。

变质系数分布总体表现为：整体反映出高变质程度，地层水封闭性好，盆缘变质程度较低，沉积封闭性较差。

3.2 脱硫系数(100(rSO42-/rCl-)

一般来说，脱硫酸作用通常都是在缺氧的还原环境中进行，这种环境对油气藏保存有利，脱硫作用作为一种环境指标，具有重大意义。脱硫系数越小，表明地层中地层水的封闭性越好，越有利于油气的保存。

本区脱硫系数分布特征为，已成藏的七棵树和金山地区脱硫系数为低值区域，均小于3，其中梨602井脱硫系数值最低，只有0.8，反映该区为封闭性最好，最有利于油气的保存，中段十屋803至河山2地区为高值，范围5.27～7.35，表明地层水的封闭性相对差（图4、5）。

脱硫系数分布总体表现为：已成藏区为系数低值区域，沉积环境封闭条件好，中段局部区域高值。

3.3 碳酸盐平衡系数(rHCO3-+rCO32-/rCa2+)

碳酸盐平衡系数是一个指示油气性质和方向的指标，反映脱碳酸作用强弱的参数。越靠近油气藏，其碳酸盐平衡系数值越小。

在本区碳酸盐平衡系数分布特征为，已成藏的七棵树和金山地区平衡系数为低值，为油气有利的指向区，其中梨602井平衡系数最低，只有0.01；中段十屋9井的地层水碳酸盐平衡系数值为0.52，河山4井地层水碳酸盐平衡系数值为0.15，均反映出油气指示方向的区域，位于盆缘的金5井为高值，距离油气藏较远，成藏较不利（图6、7）。

碳酸盐平衡系数分布总体表现为：已成藏区为系数低值区域，反映出近油气源，为油气有利的指向区，盆缘高值，成藏风险较大。

3.4 有利勘探区域

离子组合系数能真实地反映地层水的运移及其赋存状态，其数值的大小可间接反映出地层封闭状态及油气运聚趋势，因此可作为指示油气勘探方向的依据之一[8]。

从完成的研究区域地层水离子组合系数对比可以看出，梨树断陷东南斜坡带秦家屯油田的十屋9和河山4地区三种系数的值均较低，反映出地层封闭性较好，保存条件有利，为油气运聚的有利区域，可作为下步勘探的有利方向。

4 结论

（1）研究区沙河子组地层水分布总体表现为自北向南地层水矿化度增大，出现氯化钙水型，沉积封闭性逐渐变好。

（2）地层水离子组合分布特征分析，东南斜坡带整体为封闭条件较好的区域，七棵树油田和金山气田均反映出流体封闭条件好，保存条件有利，为油气运聚的有利区域，盆地边缘系数高值，封闭条件相对较差。

（3）研究区中段的十屋9和河山4井区具有勘探潜力，这两口井钻井均见油气显示，且水离子组合特征低值，反映出地层封闭条件好，近油气源，应为勘探的有利区域。

表 1 东南斜坡带沙河子组地层水分析统计表Table 1 The formation water table in Shahezi Formation of Southeast Slope Belt mg/L

图 2 东南斜坡带沙河子组地层水矿化度平面分布图Fig.2 Plan distribution of the formation water degree of mineralization of Shahezi Formation, southeast slope

图 3 东南斜坡带地层水离子组合变质系数分布曲线图Fig.3 Metamorphic coeffi cient curve of formation water ion combination in southeast slope

图 4 东南斜坡带地层水离子组合变质系数平面分布图Fig. 4 Metamorphic coeffi cient plan distribution of formation water ion combination in southeast slope

图 5 东南斜坡带地层水离子组合脱硫系数平面分布图Fig.5 Desulfurization coeffi cient plan distribution of formation water ion combination in southeast slope

图 6 东南斜坡带地层水离子组合碳酸平衡系数分布曲线图Fig. 6 Carbonate equilibrium coeffi cient curve of formation water ion combination in southeast slope

表 2 东南斜坡带沙河子组地层水离子组合系数表Table 2 Ion combination coeffi cient of the formation water inShahezi Formation southeast slope

图 7 东南斜坡带地层水离子组合脱硫系数分布曲线图Fig.7 Desulfurization coeffi cient distribution curve of formation water ion combination in southeast slope

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