川西坳陷中段地层水地球化学特征及油气保存条件

摘要

地层水为含油气盆地中流体的重要组成部分，地层水的形成及其活动规律与油气的生成、运聚以及油气藏的形成、保存和破坏有着非常密切的关系。川西坳陷是晚三叠世以来由前陆盆地逐渐发展演化而来的坳陷盆地，沉积了巨厚的晚三叠世-白垩纪地层，已经发现了多套含气层系，在这些含气层中普遍存在高矿化度地层水。在地质历史时期，地层水与围岩和油气之间普遍存在物质与能量的交换，而地层水的地化特征正是这些反应过程的直接记录者，蕴含了许多与油气藏形成和保存相关的信息。本文以须二段、须四段、中侏罗统以及上侏罗统地层水资料为研究基础，详细分析了研究区地层水基本地球化学特征，结合工区地质背景，全面分析了研究区地层水类型的成因及地层水初始来源，并且讨论了研究区水文地质保存条件。
　　首先区分出了研究区气井产出水的性质，通过凝析水与液态地层水的矿化度、日产水量以及水气比的差异，将TDS＜10000mg/l的水样品定义为凝析水，将TDS≥10000mg/l的水样品定义为地层水，在此基础上，通过对比分析研究区各层系地层水矿化度特征，反映出上三叠统地层水矿化度明显大于侏罗系，上三叠统地层水以卤水为主，侏罗系地层以盐水为主;上三叠统地层中，须二段地层水矿化度大于须四段，侏罗系地层中，中侏罗统地层水矿化度大于上侏罗统，总体上研究区地层水矿化度具有随埋深增加而增加的正常演化特征。
　　通过对研究区地层水类型的分析，工区主要以CaCl2型地层水为主，以及少量的MgCl2型和NaHCO3型，但在上侏罗统出现较多Na2SO4型，从上侏罗统到须二段，水型由Na2SO4型逐渐过渡到CaCl2型，矿化度逐渐增高。地层水中主要阳离子是Na+，主要阴离子为Cl-。不同产层地层水阳离子含量大小关系均表现为Na+＞ Ca2+＞ K+＞ Mg2+，须二段、须四段和中侏罗统地层水中阴离子含量大小关系均表现为Cl-＞HCO3-＞SO42-，而上侏罗统地层水中阴离子则表现为Cl-＞SO42-＞ HCO3-。
　　通过与海洋、湖泊以及河流中微量元素含量的对比，研究区地层水还表现为明显富集微量元素Li、Sr、Ba、Br和Fe，表明研究区地层水经历了一定程度分蒸发作用以及水岩相互作用;并且须家河组地层特别富集Br，其富集原因可能主要来自成岩过程中有机质释放出来的Br。
　　基于详细的地层水地球化学特征，结合区域地质特征，分析了研究区不同类型地层水的成因，结果表明，须二段与须四段少量的高矿化度NaHCO3型水的形成最有可能与烃源岩有机成因的CO2有关;中侏罗统与上侏罗统NaHCO3、Na2SO4型最可能是原生的陆相成因地层水，须二段Na2SO4型水可能是CaCl2型水与NaHCO3型水这两类地层水混合而成;须四段MgCl2型水更可能是原始海相地层水，而上侏罗统MgCl2型水则主要是由下伏须家河组高矿化度CaCl2型水与上侏罗统低矿化度NaHCO3型水经混合作用而成;中侏罗统与上侏罗统CaCl2型水主要是由下伏须家河组高矿化度地层水经过断层运移而来。
　　通过分析地层水的化学组成特征，现今地层水Na-Cl特征与海水蒸发曲线、淡水蒸发曲线的关系表明研究区须二段、须四段地层水均起源于海水，并且海水蒸发程度较弱，主要表现为低蒸发程度海水的特征;侏罗系地层水主要为陆相大气淡水与上三叠统外来海水的混合水体特征。
　　地层水氢氧同位素特征的分析表明研究区地层水以海水与大气水混合成因水为主，上三叠统地层水为混合水体，相对侏罗系地层水表现为更富海水的特征，少量上三叠统地层水因受地层水与CO2同位素交换的影响而表现出明显的δ18O负漂，呈现出大气水成因特征，但是实际上仍是混合水;侏罗系地层水以混合水体为主，中侏罗统地层水较上侏罗统地层水更富海水组分，少数侏罗系地层水仍保持着大气水的特征。
　　研究区发育优质的盖层条件，主要断层大多数封闭性能都较好，通过地层水化学特征参数，如钠氯系数、脱硫系数、碳酸盐平衡系数、氯镁系数等的组合特征的分析，显示出研究区大部分地层水具有浓缩程度高、变质程度深的特征，侏罗系地层的封闭性较上侏罗统差，特别是上侏罗统出现了较多Na2SO4型地层水，油气保存最条件相对较差;须二段与须四段地层相对更为封闭，更有利于油气保存。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据

1．2 研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究思路与技术路线

1．5 主要完成工作量

1．6 主要成果

第2章 区域地质概况

2．1 川西前陆盆地概况

2．2 上三叠统-侏罗系地层特征

第3章 气藏水地球化学特征

3．1 气井产出水矿化度特征

3．1．1 气井产出水性质

3．1．2 地层水矿化度特征

3．2 主要离子特征

3．2．1 凝析水主要离子特征

3．2．2 地层水主要离子特征

3．3 微量组分特征

3．3．1 Li

3．3．2 Sr

3．3．3 Ba

3．3．4 Fe

3．3．5 Br

第4章 地层水类型及成因

4．1 须二段

4．2 须四段

4．3 中侏罗统

4．4 上侏罗统

第5章 地层水成因及来源

5．1 上三叠统沉积相及沉积水体性质争议

5．2 地层水化学组成特征

5．2．1 须家河组地层水Br-Cl、Br-Na特征

5．2．2 须家河组Na-Cl特征

5．2．3 侏罗系地层水Na-Cl特征

5．3 地层水氢氧同位素特征

第6章 油气水文地质保存条件

6．1 盖层条件及断层封堵性

6．1．1 区域盖层条件

6．1．2 断层封堵性

6．2 地层水化学垂向分带性

6．3 地层水化学特征参数与油气保存关系

6．3．1 钠氯系数

6．3．2 脱硫酸系数

6．3．3 碳酸盐平衡系数

6．3．4 氯镁系数

6．4 油气水文地质保存条件

6．4．1 须二段水文地质保存条件

6．4．2 须四段水文地质保存条件

6．4．3 中侏罗统水文地质保存条件

6．4．4 上侏罗统水文地质保存条件

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果