科研进展

广州地化所利用碘129及多离子含量恢复塔中地区油田水和油气的协同演化历史

  

  在含油气盆地中,水是重要的反应媒介,大多数地质过程都会有水的参与。因此,水的化学和同位素数据普遍被认为记录了水来源、演化和水岩反应的相关信息。然而,对于石油地质学家来说,一个关心的问题是,油田水的演化是否与油气的成藏过程有关。已有研究使用油田水的碘和碘129数据解释简单地质条件下(如浅埋藏的天然气水合物)油气的来源层位和成藏年龄问题。但对于具有多期充注和后期改造的油气藏,还没有研究试图关联其中水、油和气的演化过程。

  近期,中国科学院广州地球化学研究所彭平安研究员学科组的陈键助理研究员,联合中科院地球环境研究所侯小琳研究员学科组,以塔里木盆地塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层油田水为研究对象,主要利用水中碘和碘129,并结合水中离子、稳定和放射性同位素数据,恢复了该地油田水和油气的协同演化历史。研究结果表明,该储层油田水是由三期古蒸发海水和少量古大气降水混合而成的。古蒸发海水来自深部地层的不同层位。早期的古蒸发海水贫碘(<5.65 mg/L),是在加里东晚期(晚奥陶世)从深部非烃源岩的地层向上运移进入储层。中期的古蒸发海水富碘(>30 mg/L)、但碘129较低(11.8-47.0 atom/uL),是在晚加里东-晚燕山期(志留-石炭纪)随着原油从满加尔坳陷的烃源岩运移而来的。晚期的古蒸发海水富碘129(>100 atom/uL),是在喜山期(晚新近纪)与来自深部烃源岩的、向上气侵的天然气一起运移而来的(图1)。根据地质资料,古大气降水是在志留纪晚期地层抬升剥蚀时侵入储层的。研究揭示了油田水形成演化和油气成藏的密切关系;结合水化学和相关油气生产数据,不仅可以指示储层中油气的来源方向,而且可以指示近期油藏的改造历史(图2)。  

图1 油田水I-Br(A)和129I-I(B)关系图解  

图2 油田水碘(A)和碘129(B)的平面分布图。灰色和黄色箭头分别指示志留-石炭纪原油和新近纪干气的运移方向。

  本研究受国家自然科学基金青年科学基金(41503051),国家重大专项(2017ZX05008-003)和中科院A类先导项目(XDA14010102)的联合资助。

  研究成果发表在Marine and Petroleum Geology杂志上。

    论文信息:

  Chen, Jian*; Liu, Dayong; Hou, Xiaolin; Fan, Yukun; Jia, Wanglu; Peng, Ping'an; Zhang, Baoshou; Xiao, Zhongyao. Origin and evolution of oilfield waters in the Tazhong oilfield, Tarim Basin, China, and their relationship to multiple hydrocarbon charging events. Marine and Petroleum Geology, 2018, 98:554-568.

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