中拐地区侏罗系地层水特征及油气勘探有利区预测

时间：2024-07-28

陈小蓉夏青蔡义峰白雪峰于浩业

(1.中国石油新疆油田公司准东采油厂 2.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院)

0 引言

中拐凸起已钻探井50余口，钻井过程中均见到不同程度的油气显示，在侏罗系有多井试油获工业油气流，并上交了控制和预测储量。前人已对这些地区在地震、沉积相、测井、层序地层等方面都进行了细致的研究，取得了许多成果，对中拐地区的深入研究做出了重要贡献。笔者查阅了大量的该区研究资料，发现前人的研究虽内容尚多，可是就地层水与石油分布状况进行专门研究的报告较少，本文依据中拐地区丰富的单井油、水资料。为了在这一方面取得认识，从而指导勘探和评价，笔者决定统计这些资料，同时运用水文地质原理来分析研究区的地层水特征，从而总结出中拐地区的地层水特征与油气藏的关系，并结合该区的原油物理特征来预测油气勘探有利区，以期指导下一步的勘探和评价工作。

1 工区基本情况

中拐凸起处于玛湖凹陷、盆1井西凹陷和沙湾凹陷之间近北西—南东向展布的继承性正向二级构造单元(图1)，构造特征为一向东南倾斜的单斜，地层展布西北薄、东南厚。自石炭纪中晚期开始发育的长期继承性隆起构造，在不同的地质时期隆起的幅度不同，因而地层的发育程度也不同；自上而下钻揭的地层为第三系、白垩系、侏罗系西山窑组(J2x)、三工河组(J1s)、八道湾组(J1b)、三叠系、二叠系、石炭系。试油结果表明油气主要分布在三工河组，八道湾组也有个别井出油，此次地层水的样品主要采用这两层的数据。

图1 工区构造位置图

2 地层水特征

油田水的分类很多，目前，国际上普遍采用前苏联地球化学家苏林的分类，他根据水溶解盐类的不同组合，提出的一种方法，按照此方法将地层水分为四种：硫酸钠(Na2SO4)水型、重碳酸钠(NaHCO3)水型、氯化钙(CaCl2)水型和氯化镁(MgCl2)水型；它们分别代表了四种环境，大陆地表环境、大陆环境、深成环境和海洋环境。氯化钙水型反映了封闭性较好的环境，重碳酸钠水型反映了过渡型的环境，硫酸钠水型反映了开放的氧化环境，高硫化氢反映了封闭环境。当然地层水的矿化度同样也可以反映环境的封闭性，高矿化度地层水反映了地层的较好封闭性，低矿化度则反映有地表水参与的开放型环境[1-5]。

2.1 影响地层水的因素

中拐凸起从石炭纪末就开始隆起，此层中地层水除石炭系受构造影响小外，二叠系、三叠系和侏罗系受构造影响均较大，即构造对地层水的影响较大。构造运动时必然产生断裂，断裂是地层水与外界沟通的通道，从而改变水型，水型的变化也是环境的变化。

沉积环境对地层水也有很重要的影响，如二叠系以快速沉积的水下扇为主，其环境也是封闭性的氯化钙水型为主；侏罗系以河流相为主，则水型既有支流间湾的弱相，也有河道水流急的砂体相；弱相以还原环境为主，水型就以氯化钙为主了，而砂体在河流的干涸期以开放环境为主，水型以碳酸氢钠为主，稳流期以还原环境为主，以氯化钙水型为主了，这也就是为什么侏罗系以双水型为主了。

中拐地区有5套重要的区域性盖层，即中二叠统下乌尔禾组、上三叠统白碱滩组、下侏罗三工河组、下白垩统吐谷鲁群及古近系安集河组。它们均是一套稳定的湖相泥岩沉积为主的地层，最大单厚近百米，累积厚度为100～300m。而盖层可以使地层水处于稳定的环境之中，与外界长时间的隔绝，一般环境为还原环境，水型以氯化钙水型为主，但是构造运动会产生断裂，断裂使地层水与外界沟通，打破这种平衡，使地层水多样化，同时也使油气沿层运移的通道。因而地层水可随构造运动的变迁而变化，同时也受盖层沉积环境的影响。本文统计的样品是受多种因素影响的最终地层水水型和矿化度。

2.2 取样的标准

首先检查样品是否受污染，主要的指标是根据表1的标准[6](据王仲侯，1987)来界定，如果样品受到了污染则不用该样品，否则就用该样品。按照这个标准，确认了每个样品都真实、可靠，从而确保分析的结果也真实可靠。

表1 地层水受污染程度判别表

2.3 地层水垂向分布特征

在选择完样品后，首先对地层水从深层至浅层水型和矿化度的变化进行了研究(表2)。由表2可知，石炭系、二叠系和三叠系水型以氯化钙水型为主；且随着地层由石炭系向二叠系和三叠系的变换，碳酸氢酸水型的样品个数也在增多；而侏罗系和白垩系则是以碳酸氢钠水型为主。两种水型的过渡带即压力平衡带，应该在侏罗系早期。该带是油气最易聚集的层位。目前侏罗系出油井点最多，也证明了这一点。

表2 不同层系各水型分布表

从水型上看，石炭系、二叠系和三叠系的水型以氯化钙水型为主，封闭性较好、而侏罗系以碳酸氢钠水型为主的过渡型的环境，封闭性相比较差些。从而可以看出从石炭系至侏罗系，封闭性越来越差。从而说明石炭系至三叠系油藏保存的较好，不易受破坏，但也有可能受大断裂的影响而变化；而侏罗系的油藏封闭性次之。

2.4 侏罗系地层水平面分布特征

由水型分布平面图(图2)可知该层的水型主要以碳酸氢钠水型为主，指示大陆环境，通常以过渡形式分布在油田垂直剖面上；而钻到侏罗系的井在整个工区都有分布，从目前统计来看，以过渡环境为主；但局部封闭环境也较发育，如拐201井区、拐205井、拐206井；也有双水型分布如拐17井，既有过渡的碳酸氢钠水型、也有氧化环境的硫酸钠水型，表现出了双水型环境。从三叠系到侏罗系，水型从氯化钙水型为主转变为碳酸氢钠水型为主，说明压力平衡带就位于侏罗系，是油气聚集的最有利区。目前在侏罗系三工河组已发现的油气藏较多，也说明了这个问题。

图2 侏罗系水型分布平面图

2.5 侏罗系地层水定性判定断裂目前处于封闭状态

为了研究断裂的封闭性，笔者选择紧挨断裂的井或者打穿断裂的井，并且能够在该井获得同层或不同层多水样品，以便更好的研究断裂的封闭性。

在拐8井西边紧挨的断裂带侏罗系水型包括碳酸氢钠水型和硫酸钠水型，且这两种水型是不连通的，也就是说拐8井西断裂目前在侏罗系是封闭的，不具有沟通油源的作用；目前运用地层水对断裂封闭性进行判定还处于探索阶段。

2.6 侏罗系地层水定性的判定稠油为非氧化成因

稠油的成因分为原生型和次生型，后者包括氧化、水洗、生物降解。苏林认为硫酸钠水型指示大陆环境，通常表示地层的水文封闭性差，反映了开放的氧化环境[7-9]。这说明氧化型稠油的水型应以硫酸钠水型为主。如侏罗系拐35井和车34井都是稠油油藏(图2)，但他们的水型均是碳酸氢钠，是过渡型的环境，也表明稠油的成因是非氧化原因，具体是何种成因应结合地化进行研究，目前运用地层水对稠油成因进行判定还处于探索阶段。

2.7 矿化度的最大值在地层深度中段

氯根、总矿化度和重碳酸根的矿化度最高值在地层的中段(图3B、图3C、图3D)，约2000～4000m，而2000m向上4000m向下时，其总矿化度、重碳酸根、氯根含量都在减小。这说明各种离子含量并不是越深其含量越大，而是有一个大致的深度，在这个深度，其值是最大的，再向上、向下都会减小。笔者通过对总矿化度和氯根关系的研究(图3A)，发现两者呈显著的线性相关，所有的样点基本在一条直线上。然而氯根和总矿化度具有如此好相关性的原因有待我们进一步的研究，这主要是阴离子以氯根为主的原因。同时，笔者也对氯根、总矿化度与碳酸氢根的关系进行了研究，他们呈杂乱状，无规律可找。

图3 地层水离子之间及离子与深度交汇图

3 侏罗系勘探有利区预测

由已钻井可知三工河组和八道湾组主要发育砂泥岩互层，且砂厚10m左右的，但砂体分布稳定，储层较发育；区内侏罗系逆断裂发育，为断块圈闭、断块岩性圈闭形成提供了较好的条件，断裂也为下覆二叠系油源的油气运移提供了便利条件；构造位置优越，长期位于油气运移指向区，有兼收三个生烃凹陷的烃类运移、聚集之利，油源供给充足；砂泥岩互层中的泥岩为油气提供了很好的盖层；由图2可知，侏罗系出油井有车35井、红91井、红94井、拐25井、拐19井、拐16井和拐201井，它们也具有中高矿化度的特点，而且它们是预测有利区的基础。M区的拐14井在侏罗系见到很好的荧光显示，测井解释油水同层，试油后见到了少许油，但结果仍为含油水层；金龙2井在三工河组见到了14m的荧光显示，但该井没有试油；这2口井虽没有获得商业油流，但见到了少许油，另一口测井解释油水同层。

根据以上地质分析，结合侏罗系所有样品试油的不同结果进行统计(图4A)，结果表现试油结果为纯水层时，其矿化度才是最高的，试油结果为油(气)流、油水同层等有油气显示级别时，其矿化度为中高。获工业油层时其矿化度浓度介于5000mg/L～30000mg/L之间。该浓度区间就是侏罗系矿化度勘探有利区的标准。依据这个标准，结合地层水矿化度变化图和上段地质分析(图4B)，而且无井区矿化度正好落在了中高矿化度区，符合油气的特征，也是下一步勘探的重点，综合以上的各种因素划出了有利区图2中的L和M区。

图4A 侏罗系不同试油结果矿化度变化图图4B 侏罗系地层水矿化度变化图