南贝尔凹陷水文地质特征与油气成藏关系

谭志伟，宋立群，张 秋

（大庆油田有限责任公司勘探开发研究院中心化验室，黑龙江大庆163712）

南贝尔凹陷是海拉尔—塔木察格盆地的二级构造，从水文地质角度讲，该盆地属于自流水盆地，地下水在石油的形成、运移、聚集直至破坏的过程中，起到了至关重要的作用[1-5]。通过对本区水动力以及水化学场的研究，探讨了南贝尔凹陷南屯组地下水与油气藏的关系，为油气勘探提供了依据。

1 地质背景

南贝尔凹陷位于海-塔盆地中部坳陷带中南部，由于南贝尔凹陷东、西次凹之间早期被中央低凸起分割，后期又连通在一起，形成一个统一的凹陷。因而形成了“两凹夹一凸”的构造格局，是海-塔盆地油气最为富集的坳陷带。

将本凹陷自下而上划分为3个含水岩系。即下部含水岩系——兴安岭群，基岩裂隙水为主，岩性以凝灰质砾岩、砂岩夹灰绿、灰黑色泥质岩以及沉凝灰岩为主，累计厚度为2500m；中部含水岩系——南屯组至伊敏组，以孔隙水为主，岩性从中薄层砾岩砂泥岩互层及灰黑色泥岩过渡到中厚层砂岩、灰黑色泥岩直至伊敏组的绿灰色砂岩与泥岩互层，夹砂砾岩，总厚度4500m；上部含水岩系——青元岗组以上，孔隙水为主，岩性主要为灰白灰褐色砂岩、粘土岩、泥岩互层，杂色砂砾岩、紫红色灰绿色泥岩，含砾砂岩，总厚度500m（见表1）。

2 区域水动力特征

2.1 古水动力条件

南贝尔凹陷在地质历史过程中经历了3个水文地质旋回。第一期为伊敏组（K1y）末期至青元岗（K2q）早期。第二期为青元岗早期至新近纪。第三期为新近纪末期至第四纪早期。油气的生成发育在沉积水文地质期作用阶段——下白垩统的兴安岭群至伊敏组。油气运移聚集发育在淋滤水文地质阶段——上白垩统下部[6]。

2.2 现代水动力条件

凹陷内地下水类型分为3种：

（1）第四系孔隙潜水；

（2）新近系、白垩系孔隙裂缝水，包括孔隙裂隙潜水和孔隙承压水；

（3）基岩裂隙水，包括网状风化裂隙水和构造裂隙水。

凹陷内主要隔水层为第四系的粘土层，白垩系中泥质岩石为区域性隔水层。要讨论地下水的运动方向与径流特征，有必要绘制水动力图[9]。

根据南贝尔凹陷南屯组42口井的实测压力数据绘制出水动力图（图1），从南一段顶界水动力图可以看出，南贝尔凹陷21区块存在2个供水区，分别在东次凹北洼槽西部、东次凹南洼槽21-32附近，见到工业油流的探井大部分在泄水区域内。

大气降水渗入后，沿地层倾斜方向，向凹陷外部运动，构成现代地下水的渗入循环系统。在凹陷边界与相同时期的沉积成因水相遇后，形成水动力平衡体系[10]。

3 区域水化学特征

3.1 矿化度

统计资料表明（33口井），研究区内总矿化度平均值 4395.20mg/L，最大值为 10763mg/L，最小为2237.9mg/L。

平面上，盆地中心矿化度随着地层水浓缩程度越高变得越大，而盆地补给区的矿化度逐渐减小。

从等值线图可以看出（图2），矿化度与油藏分布呈现正相关，越接近油藏区域，数值越高。说明该指标与油气有较密切的关系。

3.2 脱硫系数

脱硫作用都是在缺氧的还原环境中进行，脱硫系数反映的是地层水的封闭程度，其值越小、越封闭，表示有利于油气的保存。

统计南贝尔凹陷南屯组22口井地层水脱硫系数计算得出等值线图，可以看出（图3），从外围向洼槽数值越来越低，即表明地层还原性、封闭性越好。

3.3 有机组分

本区地下水中有机物含量丰富，本文主要对苯系物、芳烃指数以及脂肪酸3种有机指标进行分析研究。盆地内地下水中的芳烃化合物主要是由于石油中的芳烃物质溶解于地层水中。本区芳烃指数在1.3～10.71之间，平均值为4.12；脂肪酸的含量在17～2214mg/L之间，平均值为687mg/L；苯系物含量在0.05～23.29mg/L之间，平均值为2.10mg/L；南屯组、伊敏组、大磨拐河组所构成的中部含水岩系的有机参数平面分布有如下特征：凹陷北部区域芳烃指数、脂肪酸以及苯系物等的分布与地下水运动呈明显的相关性，而凹陷南部的含量差异较大，呈现出明显的分割性特点。在油田水中，有机组分表现的比非油田水明显的高含量。统计表明，油田水与非油田水的含量界限值（符合率以75%为准）：苯系物为3.6mg/L；脂肪酸为781mg/L；芳烃指数为5.18。

综上所述，本地区地下水的化学成分差别很大，由于水动力的控制南北区呈现出较大差异，不同成因的地层水的交汇处附近，水化学成分趋于变质。油田水与深层非油田水相比在水化学参数上呈现出较大差异，油田水矿化度、HCO3-较高，rSO42-/r Cl-、rNa/r Cl-等降低，有机组分增高。结合水化学成分特征，在凹陷南部可分为3个水动力区（表2）。

表2 南贝尔凹陷中部含水岩系现代水动力分区

纵向上，上述不同性质的水化学参数，随着埋藏深度增加而相应变化，如矿化度从伊敏组的2247mg/L，到大磨拐河组增高至5896mg/L，到兴安岭群为7861mg/L，其它指标也呈现出相同的变化特征（表3）。

4 含油气远景预测

4.1 评价的基本依据

对地下水化学成分与油气之间的规律性通过以下3个层次进行研究。

（1）整体上，南贝尔凹陷地下水化学成分类型比较单一，离子含量起伏较大。属低矿化度、NaHCO3型水中HC—Cl-、Na+离子组合，是我国陆相含油气盆地的赋存油气藏的有利水型。

表3 各地层水化学指标含量变化表

（2）依据水化学参数，计算主要参数的背景值含量与临界值，从而得出有利油气富集的水化学异常区带。

（3）将水动力场与水化学场相结合，预测有利油气聚集区块。

4.2 背景含量及临界值的确定方法

背景含量是指一定的空间范围内，非含油气地区内水化学成分的平均含量。

当各指标分析数据呈线性变化时，用公式（1）：

当各指标分析数据呈非线性变化时，用公式（2）：

式中：——某参数的平均值；

n——参加计算的样本数；

Xi——水化学参数的含量。

临界值的求取方法为背景含量加标准偏差。

4.3 有利含油气区带预测

以上述临界值绘制出各化学参数异常区域图，各水化学参数异常区域的重合区域与水动力区带中的径流区和泄水区叠合，所得的区块被认为是油气有利区带（图4）。

5 结论

该区水动力特征和水化学特征与油气运移成藏具有明显的相关性。在平面上，南贝尔凹陷中部含水岩系划分为供水区、径流区、泄水区3个不同性质的水文地质区带。供水区有利于油气成藏。纵向上，水化学参数随地层深度变化而变化，呈现较强的规律性。水文地质区带控制着油气田的分布规律，水交替阻滞—还原区带是油气勘探的主要地区。南贝尔凹陷具有良好的油气勘探远景，水文地质研究成果给南贝尔油气勘探提供了可信依据。

参考文献：

[1] 地矿部水文地质工程地质研究所，等.油田水文地质与水文地球化学[M].北京：地质出版社，2008.

[2] 孙向阳,解习农.东营凹陷地层水化学特征与油气聚集关系[J].石油实验地质,2001,23(3)：291-296.

[3] 康永尚，庞雄奇.油气成藏流体动力系统分析原理及应用[J].沉积学报，1998，16（3）：80-84.

[4] 李明诚.石油与天然气运移[M].3版.北京：石油工业出版社，2004.

[5] 李伟，赵克斌，刘崇禧.含油气盆地水文地质研究[M].北京：地质出版社，2008：17-22.

[6]E.A.巴斯科夫.成矿规律研究中的古水文地质分析[M].沈照理，译.北京：科学出版社，2008：30-108.

[7] 卫三元,郭华,刘红旭.海拉尔盆地砂岩型铀矿成矿水文地质条件分析[J].世界核地质科学，2003，20(3).

[8] 刘崇禧.刘崇禧论文选[M].北京：地质出版社，2008：99-103.

[9] 刘方槐，颜婉荪.油田水文地质原理[M].北京：石油工业出版社，1991：2-97.

[10] 徐国盛,宋焕荣,周文.鄂尔多斯盆地中部气田水化学条件与天然气聚集[J].石油实验地质，2000，22(4)：330-335.