鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏地层水化学特征成因及其油气指示意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.005

现代地质 ›› 2019, Vol. 33 ›› Issue (05): 1106-1117.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2019.005

鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏地层水化学特征成因及其油气指示意义

斯扬¹^,²(), 张文选³, 罗安湘³, 孙勃³, 朱玉双¹^,²()

1.西北大学大陆动力学国家重点实验室,陕西西安 710069
2.西北大学地质学系,陕西西安 710069
3.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,陕西西安 710018

收稿日期:2018-10-25 修回日期:2019-06-27 出版日期:2019-10-26 发布日期:2019-10-28
通讯作者: 朱玉双
作者简介:朱玉双,女,教授,博士生导师,1968年出生,石油天然气地质专业,主要从事油藏早期评价与油气田开发地质、油层物理及提高采收率方面的教学与研究工作。Email: yshzhu@nwu.edu.cn。
斯扬,男,博士研究生,1989年出生,油气田地质与开发专业,主要从事石油地质及油气田开发地质方面的研究工作。Email: 304085871@qq.com。
基金资助:
“十三五”国家科技重大专项(2016ZX05046)

Hydrochemical Feature Genesis and Hydrocarbon Exploration Significance of Chang 8 Tight Sandstone Reservoir in Longdong Area,Ordos Basin

SI Yang¹^,²(), ZHANG Wenxuan³, LUO Anxiang³, SUN Bo³, ZHU Yushuang¹^,²()

1. State Key Laboratory for Continental Dynamics, Northwest University, Xi’an, Shaanxi 710069, China
2. Department of Geology, Northwest University, Xi’an, Shaanxi 710069, China
3. Exploration and Development Research Institute of Changqing Oilfield Company, PetroChina, Xi’an, Shaanxi 710018, China

Received:2018-10-25 Revised:2019-06-27 Online:2019-10-26 Published:2019-10-28
Contact: ZHU Yushuang

摘要/Abstract

摘要：

国内对地层水与油藏的关系研究多集中在断块坳陷内,在岩性油藏中此类研究相对较少。基于鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏大量的地层水化学分析及薄片和扫描电镜资料,对长8地层水化学特征及其成因进行了分析,并结合油藏地质条件,探讨其油气指示意义。长8致密砂岩岩性油藏地层水矿化度平均为33.6 g/L,地层水类型以CaCl₂型为主,整体为封闭的水文地质环境,有利于油气保存。长8地层水中的离子特征与砂岩成岩具有良好的对应关系。Mg²⁺亏损、Na⁺轻微亏损及富集主要与绿泥石化、斜长石的钠长石化及溶解作用有关;Ca²⁺富集不仅与斜长石的钠长石化及溶解作用有关,还与泥岩中火山灰大量释放的Ca²⁺有关; $SO 4 2 -$ 与 $HCO 3 -$ 含量则主要受脱硫酸作用和碳酸盐胶结作用控制。此外,由于长8砂岩成岩作用受烃类充注影响较大,研究区西部与中部及东部地层水化学特征存在差异,西部地层水中的钠氯系数整体小于中部及东部, $SO 4 2 -$ 平均含量及脱硫系数平均值大于中部和东部等特征都与长8油藏在平面上充注条件差异有着很大联系。

关键词: 鄂尔多斯盆地, 致密砂岩油藏, 地层水, 水岩相互作用, 油气指示意义

Abstract:

Domestic studies on the relationship between formation water and reservoirs are mostly concentrated in fault block depressions, and such studies are relatively rare in lithologic reservoirs. Based on a large data set of the formation water chemical compositions,thin-section petrography and scanning electron microscopy of the Chang 8 tight sandstone reservoir in Longdong area of Ordos Basin, the chemical characteristics and genesis of the Chang 8 formation water were analyzed and their hydrocarbon exploration implications were discussed. The study shows that the average salinity of formation water in the reservoir is 33.6 g/L. The formation water is mainly of CaCl₂ type, and the hydrogeological system is closed, conducive to oil preservation. Ionic characteristics of the formation water are closely linked with the Chang 8 sandstone diagenesis. The Mg²⁺ depletion and slight Na⁺ enrichment/depletion may have mainly related to chloritization, albitization and dissolution of plagioclase. The Ca²⁺ excess is unlikely only related to albitization and plagioclase dissolution, but also related to the Ca²⁺ release by volcanic ash in mudstone. The $SO 4 2 -$ and $HCO 3 -$ contents may have been controlled mainly by desulfurization and carbonate cementation. Since the diagenesis of the Chang 8 sandstone was much affected by hydrocarbon charging, the water chemistry characteristics of the western/central/eastern sequences of the study area are different. The Na/Cl coefficient of the formation water in the western part is lower than that of the central and eastern parts, whereas the $SO 4 2 -$ content and desulfurization coefficient of the formation water are higher. We suggested that this is closely related to the different filling conditions of the reservoir.

Key words: Ordos Basin, tight sandstone reservoir, formation water, water-rock interaction, hydrocarbon exploration implication

中图分类号:

P641
TE133

斯扬, 张文选, 罗安湘, 孙勃, 朱玉双. 鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏地层水化学特征成因及其油气指示意义[J]. 现代地质, 2019, 33(05): 1106-1117.

SI Yang, ZHANG Wenxuan, LUO Anxiang, SUN Bo, ZHU Yushuang. Hydrochemical Feature Genesis and Hydrocarbon Exploration Significance of Chang 8 Tight Sandstone Reservoir in Longdong Area,Ordos Basin[J]. Geoscience, 2019, 33(05): 1106-1117.

图/表 12

图1 研究区构造及位置图

Fig.1 Structure and location map of the study area

图2 陇东地区长8段勘探成果图(据长庆油田,2016)

Fig.2 Exploration achievements of Chang 8 in Longdong area

表1 陇东地区长8油层组地层水化学组分统计

Table 1 Statistics of chemical composition of formation water in Chang 8 reservoir in Longdong area

区域	离子质量浓度/(mg·L^-1)							样品数量
区域	K⁺+Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	$SO 4 2 -$	$HCO 3 -$	$CO 3 2 -$	样品数量
东部	$1654 ~ 26712 8100$	$28 ~ 5178 1045$	$6 ~ 878 173$	$2714 ~ 42115 13892$	$0 ~ 10240 907$	$0 ~ 2368 336$	$0 ~ 785 110$	152
中部	$2022 ~ 39181 11403$	$41 ~ 9419 2192$	$5 ~ 2780 389$	$3548 ~ 74740 21336$	$0 ~ 23667 1371$	$0 ~ 1446 338$	$0 ~ 974 57$	127
西部	$5386 ~ 34985 16266$	$265 ~ 14759 4043$	$32 ~ 4025 648$	$10879 ~ 61495 31706$	$0 ~ 18981 2928$	$0 ~ 4512 250$	$0 ~ 1189 176$	41
总计	$1654 ~ 39181 10457$	$28 ~ 14759 1884$	$5 ~ 4025 320$	$2714 ~ 74740 19129$	$0 ~ 23667 1350$	$0 ~ 4512 326$	$0 ~ 1189 97$	320

表1 陇东地区长8油层组地层水化学组分统计

Table 1 Statistics of chemical composition of formation water in Chang 8 reservoir in Longdong area

区域	离子质量浓度/(mg·L^-1)							样品数量
区域	K⁺+Na⁺	Ca²⁺	Mg²⁺	Cl^-	$SO 4 2 -$	$HCO 3 -$	$CO 3 2 -$	样品数量
东部	$1654 ~ 26712 8100$	$28 ~ 5178 1045$	$6 ~ 878 173$	$2714 ~ 42115 13892$	$0 ~ 10240 907$	$0 ~ 2368 336$	$0 ~ 785 110$	152
中部	$2022 ~ 39181 11403$	$41 ~ 9419 2192$	$5 ~ 2780 389$	$3548 ~ 74740 21336$	$0 ~ 23667 1371$	$0 ~ 1446 338$	$0 ~ 974 57$	127
西部	$5386 ~ 34985 16266$	$265 ~ 14759 4043$	$32 ~ 4025 648$	$10879 ~ 61495 31706$	$0 ~ 18981 2928$	$0 ~ 4512 250$	$0 ~ 1189 176$	41
总计	$1654 ~ 39181 10457$	$28 ~ 14759 1884$	$5 ~ 4025 320$	$2714 ~ 74740 19129$	$0 ~ 23667 1350$	$0 ~ 4512 326$	$0 ~ 1189 97$	320

图3 陇东地区长8地层水类型分布柱状图(a)及不同类型地层水平均矿化度柱状图(b)

Fig.3 Histograms of the distribution of water types (a) and the average salinity of different water types (b) in Chang 8 reservoir in Longdong area

表2 陇东地区长8油层组地层水化学特征参数统计

Table 2 Statistics of the hydrochemical parameters of Chang 8 reservoir in Longdong area

区域	矿化度/ (g·L^-1)	钠氯系数	脱硫系数	变质系数	样品数量
东部	$4.9 ~ 70 24.6$	$0.5 ~ 1.6 0.93$	$0 ~ 77 6$	$- 30.7 ~ 46.4 2.9$	152
中部	$6.7 ~ 124.6 37.1$	$0.32 ~ 1.21 0.85$	$0 ~ 99.1 5.9$	$- 6.1 ~ 19.1 3.4$	127
西部	$18.6 ~ 111.9 56$	$0.37 ~ 1.22 0.81$	$0 ~ 38 7.2$	$- 12.8 ~ 36.5 5.4$	41
总计	$4.9 ~ 124.6 33.6$	$0.32 ~ 1.22 0.88$	$0 ~ 99.1 6.1$	$- 30.7 ~ 46.4 3.4$	320

表2 陇东地区长8油层组地层水化学特征参数统计

Table 2 Statistics of the hydrochemical parameters of Chang 8 reservoir in Longdong area

区域	矿化度/ (g·L^-1)	钠氯系数	脱硫系数	变质系数	样品数量
东部	$4.9 ~ 70 24.6$	$0.5 ~ 1.6 0.93$	$0 ~ 77 6$	$- 30.7 ~ 46.4 2.9$	152
中部	$6.7 ~ 124.6 37.1$	$0.32 ~ 1.21 0.85$	$0 ~ 99.1 5.9$	$- 6.1 ~ 19.1 3.4$	127
西部	$18.6 ~ 111.9 56$	$0.37 ~ 1.22 0.81$	$0 ~ 38 7.2$	$- 12.8 ~ 36.5 5.4$	41
总计	$4.9 ~ 124.6 33.6$	$0.32 ~ 1.22 0.88$	$0 ~ 99.1 6.1$	$- 30.7 ~ 46.4 3.4$	320

图4 陇东地区长8油层组地层水化学特征参数纵向分布特征

Fig.4 Longitudinal distribution characteristics of hydrochemical parameters of Chang 8 reservoir in Longdong area

图5 陇东地区长8油层组地层水Piper分类图河水为研究区境内马莲河河水,数据引自文献[31];海水数据引自文献[8]

Fig.5 Chemical classification(Piper plot) of Chang 8 Formation water in Longdong area

图6 陇东地区长8地层水Cl-与阳离子浓度关系图(底图据文献[26])

Fig.6 Relationship between Cl-ion and cation contents in Chang 8 Formation water in Longdong area (base map from reference[26])

图7 陇东地区长8地层水Ca2+-Ca2+/Mg2+关系(a)和Nadeficit-Caexcess(b)关系图

Fig.7 Ca2+ vs.Ca2+/Mg2+ (a) and Nadeficit vs.Caexcess diagram (b) of Chang 8 Formation water in Longdong area

图8 陇东地区长8砂岩填隙物(a)及孔隙类型(b)相对含量柱状图

Fig.8 Histograms of relative content of fillings(a) and pore type(b) in Chang 8 sandstone in Longdong area

图9 陇东地区长8砂岩铸体薄片及扫描电镜照片 (a)Zhu179井,东部,1 742.24 m,绿泥石充填及绿泥石膜、铁方解石胶结交代、局部长石溶蚀;(b)Zhu132井,东部,1 937.9 m,绿泥石膜及云母蚀变绿泥石、长石溶蚀现象常见;(c)L182井,中部,2 241.6 m,少量长石溶孔、硅质加大常见、铁方解石充填孔隙并交代碎屑;(d)M116井,西部,2 617.4 m,绿泥石膜及铁方解石胶结;(e)L248井,中部,2 446 m,绿泥石及伴生高岭石充填孔隙;(f)L296井,西部,2 358.6 m,碎屑蚀变绿泥石及伊利石、绿泥石间见自生石英;(g)ZH258井,中部,2 146.88 m,蚀变伊利石充填孔隙;(h)ZH388井,中部,2 104.17 m,石英、钠长石、高岭石充填残余粒间孔;(i)ZH442井,西部,2 381.12 m,碎屑蚀变伊利石,残余孔中石英充填生长

Fig.9 Casting thin-section and SEM images of Chang 8 sandstone in Longdong area

图10 陇东地区长8地层水SO42-离子浓度与Cl-(a)及HCO3-(b)离子浓度的关系

Fig.10 Correlation plots of SO42- content vs.Cl- (a) and HCO3- (b)contents in Chang 8 formation water in Longdong area

参考文献 35

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鄂尔多斯盆地陇东地区长8致密砂岩油藏地层水化学特征成因及其油气指示意义

Hydrochemical Feature Genesis and Hydrocarbon Exploration Significance of Chang 8 Tight Sandstone Reservoir in Longdong Area,Ordos Basin

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