石油与天然气地质 第21卷第3期 on GAS gEology 2000年9月 文章编号:02539985(20030236-05 油气垂向微运移的证据及特点 程军,刘崇禧,赵克斌郭旭升2,杨志斌 (1.中国石化集团新星石油公司化探中心,安徽合肥23002;2.胜利石油管理局勘探事业部,山东东营257001; 3.河南石油管理局地质研究院,河南南阳473132) 摘要:烃类垂向运移是一个复杂的地质地球化学过程,严格受边界条件控制,在地质历史上具有一定的阶段性 水文地球化学指标表明:地下水矿化度的梯度变化及离子组合改变等都因油气垂向微运移所致。油气垂向微运 移还使得轻烃组分、芳烃荧光强度发生规律性的变化:从储层到盖层,分子量和分子半径小的轻烃相对富集,不 同波长段的芳烃荧光强度显著降低。另外,深部油气藏与地表的甲烷碳同位素值基本一致,也说明了油气的确 存在垂向微运移。因油气垂向微运移具有阶段性和间歇性等特点,所以在化探指标柱状图上,地化指标常出现 多个由高一低或由低一高的旋回。 关键词油气化探;垂向微运移;证据;特点 第一作者简介:程军,男,32岁,硕士,油气化探应用与研究 中图分类号:TE324文章标识码:A 烃类垂向微运移是一个复杂的地质地球化学油田水在压力等作用下形成的顶托补给或浓度差 (物理)过程,严格受边界条件控制,在地质历史上引起的向上渗逸作用,在上覆地层中留下可鉴别的 有一定的阶段性和间断分布的特征,并与地层构地球化学形迹。如松辽盆地中新生代不同时代地 造沉积岩相、地球化学环境及油气分布等变化相层中碱性水的形成以及近地表沉积物中广泛存在 致。浅层地球化学效应,不论在地质-地球化学的苏打与NaHO3型水,都与石油或油田水化学成 体系复杂的地区,还是简单的地区,都不可能是由分相关;再如渤海湾盆地、江汉盆地等近地表盐渍 种迁移机制所完成的,而是由多种迁移机制综合化(前者以NaQ为主,后者以NaC-Na2SO4为主)的 作用的结果。只不过是在一定地质历史阶段以某形成,与油田水长期“排泄”或微运移有关。地下水 几种迁移机制为主而已,但地下水活动是普遍存在纵向上的离子组合稳定,松辽盆地为,HCO3 的唯强弱程度有所变化1 Na组合,鄂尔多斯盆地为a-Na组合;矿化度 1证据 从主要储油层向上逐渐降低,正向梯度(每千米指 标增加值)明显Na′/ˉ比值随深度变浅而增高 1.1水文地球化学 反映了水文地球化学环境由封闭趋向开敞(图1)。 在含油气盆地中,地下水与油气的化学成分发 济阳坳陷临盘地区在1965年建立油气化探长 生积极的交换作用,使油田水化学成分具有浓度期观测站,多年连续定点取样分析结果表明,近地 高、分异作用强、有机物质含量多等特点(表1)。表化探异常十分稳定,异常内地下水矿化度含量较 表1中国部分盆地油田水化学成分 高,含较高有机组分,阴离子顺序为q一HCO Table 1 Chemical components of oilfield water in SO2,与沙河街组油田水一致(表2)。在矿化度 some basins china 离子成分/g1 与主要离子组成的相关曲线上,异常点大都位于油 O2·矿化度 田水的延伸线上,非异常点却偏离较远 9114.130.1033.73 泌阳凹陷油田水活动和水文地球化学循环比 江汉E155782172.08132.000.28301.00 苏北E28399450 较活跃,由深到浅随着水文地质封闭程度逐渐变 松辽K3888114.172.350.78 你多斯J2761 差,水化学成分发生有序变化,在始终保持Q1 骂尔多斯工2880196915509340.322080Na+离子组合的同时,阴离子顺序由a1→HOO →SO42演变为HCO3→Q→S和HO3→ 收稿日期:2000403 9O一Q^(O3),矿化度由高到低(图2),说明 o1994-2008cHinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
第 21 卷 第 3 期 石油与天然气地质 OIL & GAS GEOLOGY 2000 年 9 月 收稿日期 :2000204203 文章编号 :025329985 (2000) 0320236 - 05 油气垂向微运移的证据及特点 程 军1 ,刘崇禧1 ,赵克斌1 ,郭旭升2 ,杨志斌3 (11 中国石化集团新星石油公司化探中心 ,安徽合肥 230022 ; 21 胜利石油管理局勘探事业部 ,山东东营 257001 ; 31 河南石油管理局地质研究院 ,河南南阳 473132) 摘要 :烃类垂向运移是一个复杂的地质 地球化学过程 ,严格受边界条件控制 ,在地质历史上具有一定的阶段性。 水文地球化学指标表明 :地下水矿化度的梯度变化及离子组合改变等都因油气垂向微运移所致。油气垂向微运 移还使得轻烃组分、芳烃荧光强度发生规律性的变化 :从储层到盖层 ,分子量和分子半径小的轻烃相对富集 ,不 同波长段的芳烃荧光强度显著降低。另外 ,深部油气藏与地表的甲烷碳同位素值基本一致 ,也说明了油气的确 存在垂向微运移。因油气垂向微运移具有阶段性和间歇性等特点 ,所以在化探指标柱状图上 ,地化指标常出现 多个由高 →低或由低 →高的旋回。 关键词 :油气化探 ;垂向微运移 ;证据 ;特点 第一作者简介 :程军 ,男 ,32 岁 ,硕士 ,油气化探应用与研究 中图分类号 :TE13214 文章标识码 :A 烃类垂向微运移是一个复杂的地质 地球化学 (物理) 过程 ,严格受边界条件控制 ,在地质历史上 有一定的阶段性和间断分布的特征 ,并与地层构 造、沉积岩相、地球化学环境及油气分布等变化相 一致。浅层地球化学效应 ,不论在地质 地球化学 体系复杂的地区 ,还是简单的地区 ,都不可能是由 一种迁移机制所完成的 ,而是由多种迁移机制综合 作用的结果。只不过是在一定地质历史阶段以某 几种迁移机制为主而已 ,但地下水活动是普遍存在 的 ,唯强弱程度有所变化[1 ] 。 1 证据 111 水文地球化学 在含油气盆地中 ,地下水与油气的化学成分发 生积极的交换作用 ,使油田水化学成分具有浓度 高、分异作用强、有机物质含量多等特点 (表 1) 。 表 1 中国部分盆地油田水化学成分 Table 1 Chemical components of oilfield water in some basins ,China 盆地 时 代 烃气/μl·L - 1 甲烷 重烃 离子成分/ g·L - 1 K + +Na + Cl - HCO3 - 矿化度 济阳 E 18 915 3 049 16191 14113 0110 33173 江汉 E 1 515 782 172108 132100 0128 301100 苏北 E 28 399 450 12164 9160 0130 23117 松辽 K 3 888 11 4117 2135 0178 6197 鄂尔多斯 J 2 761 2 314 45172 42178 0110 88101 鄂尔多斯 T 2 880 1 969 15150 9134 0132 20180 油田水在压力等作用下形成的顶托补给或浓度差 引起的向上渗逸作用 ,在上覆地层中留下可鉴别的 地球化学形迹。如松辽盆地中新生代不同时代地 层中碱性水的形成以及近地表沉积物中广泛存在 的苏打与 NaHCO3 型水 ,都与石油或油田水化学成 分相关 ;再如渤海湾盆地、江汉盆地等近地表盐渍 化(前者以 NaCl 为主 ,后者以 NaCl2Na2SO4 为主) 的 形成 ,与油田水长期“排泄”或微运移有关。地下水 纵向上的离子组合稳定 ,松辽盆地为 Cl - , HCO - 3 2 Na +组合 ,鄂尔多斯盆地为 Cl - 2Na + 组合 ;矿化度 从主要储油层向上逐渐降低 ,正向梯度 (每千米指 标增加值) 明显 ;Na + / Cl - 比值随深度变浅而增高 , 反映了水文地球化学环境由封闭趋向开敞(图 1) 。 济阳坳陷临盘地区在 1965 年建立油气化探长 期观测站 ,多年连续定点取样分析结果表明 ,近地 表化探异常十分稳定 ,异常内地下水矿化度含量较 高 ,含较高有机组分 ,阴离子顺序为 Cl - →HCO - 3 → SO4 2 - ,与沙河街组油田水一致 (表 2) 。在矿化度 与主要离子组成的相关曲线上 ,异常点大都位于油 田水的延伸线上 ,非异常点却偏离较远。 泌阳凹陷油田水活动和水文地球化学循环比 较活跃 ,由深到浅随着水文地质封闭程度逐渐变 差 ,水化学成分发生有序变化 ,在始终保持 Cl - - Na +离子组合的同时 ,阴离子顺序由 Cl - →HCO3 - →SO4 2 - 演变为 HCO - 3 →Cl - →SO2 - 4 和 HCO - 3 → SO2 - 4 →Cl - (CO2 - 3 ) ,矿化度由高到低 (图 2) ,说明
第3期 程军等:油气垂向微运移的证据及特点 237 浅层水与深层水保持着一定的联系。 矿化度/g 离子含量/ x00051.0 驶头组 图1水化学成分的纵向变化(A—松辽盆地B—鄂尔多斯盆地) Fig. 1 Vertical variation of water chemical components(A. Songliao Basin; B Ordos Basin) 表2临盘地区地下水化学成分纵向变化 Table. 2 Vertical variation of ground water chemical components in Linpan aiea 类型 井号 化学成分gt 矿化度 HCO: 酚/吗L 阴离子顺序 深度/m 0.18 油田水 盘20 776s 0.2926.76 a·HO3-O421600~2200 盘152750 盘水10. QR承压水 盘水30 10~26 a·HO3‘“O2·410~520 Q潜水 邑15 169 0.37 a1·-OO3O 35~50 主要阴离子顺序 类组分之间在纵向上分布不均衡。 油气藏上方土壤烃类气体组分与当地石油或 联Cn-s-0 天然气化学成分具有相似性,其结构、轻重比等基 本一致。沙2井天然气与上覆近地表游离烃、土壤 H02→ 吸附烃的图谱特征(C1-C7)相似性很强(图3) 般在近地表可以生成一定的甲烷,但C以上的重 烃在近地表生物化学作用下难以生成,显然是深部 烃类微运移的结果。近地表的化探异常中烃类气 出a→0 体含量与地下深部的烃类气体含量有一定相关性, 21262422x01161411086420 按各自组分之间的相关系数排序完全一致,即重烃 图2泌阳凹陷地下水纵向变化特征 组分之间密切相关,C2与C3的相关系数最大,其 Fig. 2 Vertical variation of ground water in Biyang Sag 次是C3与C4,而甲烷与乙烷、丙烷、丁烷之间的相 1.2烃类气体 关系数最小,处于极次要地位,说明近地表烃类气 在钻井剖面中普遍存在着地球化学重力分异体与深部气体是同源的 和色层效应,分子量大的烃类微运移活动较弱,相 塔北地区奥陶系天然气、白垩系岩石吸附气同 对滞后,而分子量比较小的烃类具有较强的迁移能近地表沉积物中烃类气体的组成比例(甲烷百分含 力相对超前,故从油气储层到近地表分子量大的量分别是90.3,91.3和924)与结构(C1-C含量 烃类出现的频率逐渐降低,浓度逐渐变小,导致烃 o1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicpUblishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
浅层水与深层水保持着一定的联系。 图 1 水化学成分的纵向变化(A —松辽盆地 ;B —鄂尔多斯盆地) Fig. 1 Vertical variation of water chemical components(A. Songliao Basin ;B. Ordos Basin) 表 2 临盘地区地下水化学成分纵向变化 Table. 2 Vertical variation of ground water chemical components in Linpan area 类型 井号 化学成分/ g·L - 1 Cl - SO4 2 - HCO3 - 矿化度 酚/μg.L - 1 阴离子顺序 深度/ m 油田水 盘 12 8136 0100 0118 17108 临 1 8146 0100 0113 17118 盘 20 13109 0100 0129 26176 盘 15 27150 0100 0115 55146 20～2900 Cl - →HCO3 - →SO4 2 - 1 600～2 200 Q2R 承压水 盘水 1 0119 0108 0115 0184 盘水 3 0119 0112 0114 0190 盘水 7 0119 0112 0116 0194 10～26 Cl - →HCO3 - →SO4 2 - 410～520 Q 潜水 邑 14 0137 0117 0127 1162 邑 15 1169 0120 0137 4152 邑 7 1114 0115 0127 3112 邑 2 1147 0119 0134 4100 10～45 Cl - →HCO3 - →SO4 2 - 35～50 图 2 泌阳凹陷地下水纵向变化特征 Fig. 2 Vertical variation of ground water in Biyang Sag 112 烃类气体 在钻井剖面中普遍存在着地球化学重力分异 和色层效应 ,分子量大的烃类微运移活动较弱 ,相 对滞后 ,而分子量比较小的烃类具有较强的迁移能 力 ,相对超前 ,故从油气储层到近地表 ,分子量大的 烃类出现的频率逐渐降低 ,浓度逐渐变小 ,导致烃 类组分之间在纵向上分布不均衡。 油气藏上方土壤烃类气体组分与当地石油或 天然气化学成分具有相似性 ,其结构、轻重比等基 本一致。沙 2 井天然气与上覆近地表游离烃、土壤 吸附烃的图谱特征 (C1 —C7 ) 相似性很强 (图 3) ,一 般在近地表可以生成一定的甲烷 ,但 C5 以上的重 烃在近地表生物化学作用下难以生成 ,显然是深部 烃类微运移的结果。近地表的化探异常中烃类气 体含量与地下深部的烃类气体含量有一定相关性 , 按各自组分之间的相关系数排序完全一致 ,即重烃 组分之间密切相关 ,C2 与 C3 的相关系数最大 ,其 次是 C3 与 C4 ,而甲烷与乙烷、丙烷、丁烷之间的相 关系数最小 ,处于极次要地位 ,说明近地表烃类气 体与深部气体是同源的。 塔北地区奥陶系天然气、白垩系岩石吸附气同 近地表沉积物中烃类气体的组成比例(甲烷百分含 量分别是 9013 ,9113 和 9214) 与结构 ( C1 —C4 含量 第 3 期 程 军等 :油气垂向微运移的证据及特点 732
238 石油与天然气地 第21卷 土壤轻烃 土壤吸附烃气 抄2井天然气 图3塔北土壤烃气与天然气色谱对比图 Fg 3 Chromatographic Comparison between soil hydrocarbon gas and natural gas in North Tarim 依次降低,C/nC由小到大基本一致。在50oP心a十取 余米的范围内烃类的相似性和类同性,绝不是偶然 103知7 的巧合,是烃类纵向活动形成了第四系沉积物与奥 陶系沉积物之间的烃类平衡状态。 1.5/千 梯度55/千 油气在垂向微运移过程中,烃类各组分间的比 棒度13.0/千米 例发生有序变化,就C1C4而言,随深度增加,高 碳数烃含量相对增加,湿度系数升高,产油井内多 数单体烃类存在着较大的正向梯度(表3,图4),进 表3产油井主要化探指标 able 3 Major chemical exploration indexes of oil production well 重烃 湿度 F36/F320 泌248 B210 塔北 沙5 鄂尔多斯韩 0.89 松辽南 N76 H 东海 图4泌阳凹陷钻井C/C1梯度图 一步说明了分子量和分子半径小的轻烃(C1),比分 ig. 4 Gradient of drilling G/C in Biyang 子量和分子半径大的重烃(C2+)更易于向上微运地钻井岩芯的三维荧光图谱,在基本相似和具有可 移。这种轻组分优先运移、重组分相对滞后并在深比性的背景上,有一定的差异由深到浅,主峰位置 部地层富集的现象在油气钻井剖面普遍存在。烃的激发波长/发射波长对前移2~4m。如东部某 气指标自下而上逐渐变轻的结构特点说明存在着盆地钻井由232mm/344m,前移至229mm340 垂向微运移效应121 m,强度随之减弱(由8449降至459),芳烃由重变 1.3芳烃 轻。鄂尔多斯盆地某产油井,随深度变浅,同步荧 芳烃在原油中的含量仅次于烷烃和环烷烃,具光主要波段强度有递减的趋势,360mm/320mm由 有挥发性强,迁移性能好的特点。在温度、压力、浓3.21减至0.28(表4),标志着重芳烃组分相对减 度差等诸多因素的控制下,油气沿孔隙裂隙体系少,轻芳烃组分相对富集。在迁移过程中,主峰位 由深部储层向上运移时,产生分异效应,某些特征置不断左移,由360m或330m移至300mm(图 峰的发射波长向短波长方向移动。许多含油气盆5)。在纵向上芳烃组分从重到轻的分离效应和变 91994-2008cHinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
图 3 塔北土壤烃气与天然气色谱对比图 Fig. 3 Chromatographic Comparison between soil hydrocarbon gas and natural gas in North Tarim 依次降低 , iC4/ nC4 由小到大) 基本一致。在 5 000 余米的范围内烃类的相似性和类同性 ,绝不是偶然 的巧合 ,是烃类纵向活动形成了第四系沉积物与奥 陶系沉积物之间的烃类平衡状态。 油气在垂向微运移过程中 ,烃类各组分间的比 例发生有序变化 ,就 C1 C4 而言 ,随深度增加 ,高 碳数烃含量相对增加 ,湿度系数升高 ,产油井内多 数单体烃类存在着较大的正向梯度(表 3 ,图 4) ,进 表 3 产油井主要化探指标 Table 3 Major chemical exploration indexes of oil production well 地区 井号 重烃 湿度 F360/ F320 泌阳 泌 248 1200 55 213 B210 300 13 1145 塔北 沙 5 240 1215 / 鄂尔多斯 韩 2 209 512 0189 松辽南 N76 800 15 211 东海 春 1 950 32 / 一步说明了分子量和分子半径小的轻烃(C1 ) ,比分 子量和分子半径大的重烃 (C2 + ) 更易于向上微运 移。这种轻组分优先运移、重组分相对滞后并在深 部地层富集的现象 ,在油气钻井剖面普遍存在。烃 气指标自下而上逐渐变轻的结构特点 ,说明存在着 垂向微运移效应[2 ] 。 113 芳烃 芳烃在原油中的含量仅次于烷烃和环烷烃 ,具 有挥发性强 ,迁移性能好的特点。在温度、压力、浓 度差等诸多因素的控制下 ,油气沿孔隙 裂隙体系 由深部储层向上运移时 ,产生分异效应 ,某些特征 峰的发射波长向短波长方向移动。许多含油气盆 图 4 泌阳凹陷钻井 C + 2 / C1 梯度图 Fig. 4 Gradient of drilling C+ 2 / C1 in Biyang Sag 地钻井岩芯的三维荧光图谱 ,在基本相似和具有可 比性的背景上 ,有一定的差异 ,由深到浅 ,主峰位置 的激发波长/ 发射波长对前移 2～4 nm。如东部某 盆地钻井由 232 nm/ 344 nm ,前移至 229 nm/ 340 nm ,强度随之减弱(由 8 449 降至 459) ,芳烃由重变 轻。鄂尔多斯盆地某产油井 ,随深度变浅 ,同步荧 光主要波段强度有递减的趋势 ,360 nm/ 320 nm由 3121 减至 0128 (表 4) ,标志着重芳烃组分相对减 少 ,轻芳烃组分相对富集。在迁移过程中 ,主峰位 置不断左移 ,由 360 nm 或 330 nm 移至 300 nm(图 5) 。在纵向上芳烃组分从重到轻的分离效应和变 832 石 油 与 天 然 气 地 质 第 21 卷
第3期 程军等油气垂向微运移的证据及特点 239 化规律,在含油气盆地中屡见不鲜(表5)。 然气甲烷碳同位素基本一致,说明烃类气体来源于 油气藏,证明烃类垂向微运移的存在 5其它 (1)在油气藏上方普遍存在着磁铁矿化、菱铁 矿化和黄铁矿化现象,并发现有钼铁矿和球粒状磁 铁矿,它们是烃类垂向微运移导致环境变化引起重 矿物重新组合的矿化蚀变作用的产物 表6塔北地区钻井岩屑酸解烃甲烷碳同位素特征 Table 6 Carbon isotopic characters of acidolysis methane 地层沙22沙37沙18沙15沙5 波长/m 3.485 3.823 3.751 N2k3.734 图5B210油井不同层位同步荧光对比图 3.999 3.210 Fig 5 Comparison of alike flurescence in different 表4荧光强度随深度的变化 E·K-3.5375.001 KKp 4.154 Table 4 Vaviation of fluorescence intensity with depth Th-4.6984.921 5.281 36032036030主峰波长对N方向 0.2829/340 3.077-5.558 2301437.1660.12.1 4.1134.724(0)-4.443 16802214.0832.52. 2/344 天然气 19405035.8156813.21232/3448449 (2)近地表化探样品中含有一定量的有机碳等 表5泌阳凹陷不同波长段荧光强度与深度的关系 有机物质,它们在一定条件下可转化为甲烷及其同 le 5 Relationship between fluorescent intensty of defferent系物,但有机碳转化为烃类的量远远低于样品中 wave lengths and depths in Biyang Sag 运移实测的烃类含量。准噶尔盆地土壤有机碳的平均 28030303930030含量为0.128,根据当地井中干酪根热模拟实验 18.89.3 1.0 结果,计算样品中有机碳转化为烃类的量是 71815.933.316.8 3.0 1.9 26.957.638.8 3.2 l,4 1.8mg/1,而在深度为1.5~6.0m沉积物中烃类含 100020356991920 量为20~30mg/1,比有机碳(或有机质)自身生成 1.4碳同位素 的烃高出10~12倍,表明浅层烃类绝大部分由深 酸解烃高含量甲烷稳定碳同位素在油气钻井部运移而来。 中的变化范围大部分在-3 6~-4.56之间,乙 烷碳同位素为-2.53.26之间均为热解成2特点 因气范畴。在纵向上从深到浅存在着一定比例的 烃类在温度、压力、浓度及水动力梯度等因素 分馏作用(表6,图6),这些实际资料与塔北地区天的制约下,沿着一定的通道垂向微运移,岩石中孔 隙和微裂隙为主要通道。在地质历史时期内,对地 下水流动系统而言,不存在绝对的隔水层和不透水 层,因为各地质时代的岩石都不同程度的存在微裂 隙,如塔北地区在5000多米深的碳酸盐岩中发育 有大量微裂隙,宽度多在3~25um之间,在水润湿 的岩石中,溶解有大量烃类的地下水可毫不受阻地 运移方向 通过孔隙喉道和微裂隙。Tsot和 Delete3 图6同步荧光组分结构图 (1978),将岩石中的孔隙直径与一定碳氢化合物和 Fig 6 Texture of alike flourescence components 水分子的有效直径进行比较发现,在3000m深度 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
化规律 ,在含油气盆地中屡见不鲜(表 5) 。 图 5 B210 油井不同层位同步荧光对比图 Fig. 5 Comparison of alike fluorescence in different horizons of B - 210 Oil Well 表 4 荧光强度随深度的变化 Table 4 Vaviation of fluorescence intensity with depth H/ m λ/ nm 360 320 360/ 320 主峰波长对 主峰(1NT) 运移 方向 550 3616 130 0128 229/ 340 459 1 230 1 43711 66011 2118 230/ 343 751 1 680 2 21410 83215 2166 232/ 344 4 453 1 940 5 03518 1 56811 3121 232/ 344 8 449 表 5 泌阳凹陷不同波长段荧光强度与深度的关系 Table 5 Relationship between fluorescent intensity of defferent wave lengths and depths in Biyang Sag H/ m λ/ nm 280 300 330 390 300/ 330 运移 方向 620 817 1818 913 110 211 718 1519 3313 1618 310 119 960 2619 5716 3818 312 114 1 000 2013 5619 9119 2013 016 114 碳同位素 酸解烃高含量甲烷稳定碳同位素在油气钻井 中的变化范围大部分在 - 317 !+ ～ - 415 !+ 之间 ,乙 烷碳同位素为 - 215 !+ ～ - 312 !+ 之间 ,均为热解成 因气范畴。在纵向上从深到浅存在着一定比例的 分馏作用(表 6 ,图 6) ,这些实际资料与塔北地区天 图 6 同步荧光组分结构图 Fig. 6 Texture of alike flourascence components 然气甲烷碳同位素基本一致 ,说明烃类气体来源于 油气藏 ,证明烃类垂向微运移的存在。 115 其它 (1) 在油气藏上方普遍存在着磁铁矿化、菱铁 矿化和黄铁矿化现象 ,并发现有钼铁矿和球粒状磁 铁矿 ,它们是烃类垂向微运移导致环境变化引起重 矿物重新组合的矿化蚀变作用的产物。 表 6 塔北地区钻井岩屑酸解烃甲烷碳同位素特征 Table 6 Carbon isotopic characters of acidolysis methane of drilling clastic debris in North Tarim !+ 地层 沙 22 沙 37 沙 18 沙 15 沙 5 Q - 31485 - 31823 - 31751 - - 31147 N2 k - 31734 - 41247 - 31998 - - 31237 N1 k - - 41702 - 41104 - 31999 - 31210 N1 j - 31814 - 41430 - - 41012 - 31647 N1 s - - - 41202 - - 31660 E - K2 - 31537 - 51001 - - 41195 - 31364 K1Kp - - 41321 - 41154 - 41145 - 31580 J - 41134 - 31799 - - - T3 h - 41698 - 41921 - - 51281 - T2 a - - 31077 - 51558 - - C - 41150 - - 41113 - 41724(0) - 41443 天然气 - - - 31381～ - 31846 - - 41013～41156 (2) 近地表化探样品中含有一定量的有机碳等 有机物质 ,它们在一定条件下可转化为甲烷及其同 系物 ,但有机碳转化为烃类的量 ,远远低于样品中 实测的烃类含量。准噶尔盆地土壤有机碳的平均 含量为 0112 !+ ,根据当地井中干酪根热模拟实验 结果 , 计 算 样 品 中 有 机 碳 转 化 为 烃 类 的 量 是 118 mg/ l ,而在深度为 115～610 m 沉积物中烃类含 量为 20～30 mg/ l ,比有机碳 (或有机质) 自身生成 的烃高出 10～12 倍 ,表明浅层烃类绝大部分由深 部运移而来。 2 特点 烃类在温度、压力、浓度及水动力梯度等因素 的制约下 ,沿着一定的通道垂向微运移 ,岩石中孔 隙和微裂隙为主要通道。在地质历史时期内 ,对地 下水流动系统而言 ,不存在绝对的隔水层和不透水 层 ,因为各地质时代的岩石都不同程度的存在微裂 隙 ,如塔北地区在 5 000 多米深的碳酸盐岩中发育 有大量微裂隙 ,宽度多在 3～25μm 之间 ,在水润湿 的岩石中 ,溶解有大量烃类的地下水可毫不受阻地 通 过 孔 隙 喉 道 和 微 裂 隙。Tissot 和 Welete[3 ] (1978) ,将岩石中的孔隙直径与一定碳氢化合物和 水分子的有效直径进行比较发现 ,在 3 000 m 深度 第 3 期 程 军等 :油气垂向微运移的证据及特点 932
240 石油与天然气地质 第21卷 上的孔隙大小近似为3.0×10cm,4000m深度上 烃类含量在纵向上呈现多个由高到低(或由低 的孔隙大小近似1×10cm。在1000m深时,胶到高)的旋回性、阶段性变化,如我国东部第三系有 数个变化台阶,其界线与生储盖组合或地质层位基 本一致塔里木盆地从第三系到石炭系烃类气体含 量有明显的旋回性变化(图7) 3结语 (1)不同地质条件下的地面和井中化探的烃类 气体、芳烃光谱特征、地下水化学成分及同位素资 料证明了烃类垂向微运移是客观存在的,为化探找 油气技术方法提供了理论依据。 2)在地质历史发展中,烃类垂向微运移不是 次完成的,具有一定的阶段性和间歇性,故化探 50 3 指标含量在纵向上呈现高一低相间的旋回性 本文编写过程中,程同锦教授级高工,汤玉平 高工提供了资料和帮助,在此一并致谢。 图7沙5井化探指标纵向变化 考文献 Fig. 7 Vertical variation of geochemical expE:ration nde in ha- eli 1刘崇禧赵克斌,油气化探发展中的若干问题[A]见:刘崇喜 态分子团很难通过页岩孔隳,2000深时沥青质 油气化探文集[C]北京:地质出版社,1995.1~4 分子不能通过页岩孔隙;而对于分子半径为1.38× 2钖汤玉平,龚维琪,邓树立,等,油气化探异常类型及成因机理研 究]油气化探,19974(2):19~24 10cm的水分子而言,即使在400m深度上,同3蒂索BP威尔特DH石油形成和分布M,郝石生,赵铁岭,陆 样能通过页岩层 婉珍,等译.北京:石油工业出版社,1986 EVID ENCE AND CHARACTERISTICS OF OIL AND GAS VERTICAL MICRO- MIGRATION Cheng Jun' Liu Congxi' Zhao Kebin' GD Xusheng? Yang Zhibin (1. Center d Geochemical Exploration, CNS PC, Hefei; 2. Department d Exploration Affairs, Shengli Petroleum Admimistration Dongying, Shandong: 3. Research Institute d Geology, Henan Petroleum Admimistration, Nanyang, Henan) Abstract Hydrocarbon vertical micro migration is a complicated geological-geochemical process. It is strictly controlled by boundary condition possesses stages in geological history. The mineralization degree of ground water shows gradient variation and ionic combination changes due to the action of ground water and hydrocarbon during the vertical micro migration. Hydrocarbon vertical micrormigration can change the ion combination, causes regular variation in component of light hydrocarbons and the flurescent intensity of aromatic hydrocarbons. That is to say, light hydrocarbons with nall mlecular weight and small radius relatively increases from reservoir to the caprocks, but the fluorescent intensit romatic hydrocarbon decreases distinctly, and the carbon isotopic value of methane of both deep seated reservoir and groud surface are basically the same. Since hydrocarbon vertical mierormigration is periodical and intermittent the geor chemical index usually in cycles from high to low or from low to high on geochemical exploration index colunm Key Words hydrocarbon geochemical exploration; vertical micro migration; evidence property o1994-2008cHinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
上的孔隙大小近似为 310 ×10 - 7cm ,4 000 m 深度上 的孔隙大小近似 1 ×10 - 7 cm。在 1 000 m 深时 ,胶 图 7 沙 5 井化探指标纵向变化 Fig. 7 Vertical variation of geochemical exploration index in Sha - 5 Well 态分子团很难通过页岩孔隙 ,2 000 m 深时沥青质 分子不能通过页岩孔隙 ;而对于分子半径为1138 × 10 - 8 cm 的水分子而言 ,即使在 4 000 m 深度上 ,同 样能通过页岩层。 烃类含量在纵向上呈现多个由高到低(或由低 到高) 的旋回性、阶段性变化 ,如我国东部第三系有 数个变化台阶 ,其界线与生储盖组合或地质层位基 本一致 ,塔里木盆地从第三系到石炭系烃类气体含 量有明显的旋回性变化(图 7) 。 3 结语 (1) 不同地质条件下的地面和井中化探的烃类 气体、芳烃光谱特征、地下水化学成分及同位素资 料证明了烃类垂向微运移是客观存在的 ,为化探找 油气技术方法提供了理论依据。 (2) 在地质历史发展中 ,烃类垂向微运移不是 一次完成的 ,具有一定的阶段性和间歇性 ,故化探 指标含量在纵向上呈现高 →低相间的旋回性。 本文编写过程中 ,程同锦教授级高工 ,汤玉平 高工提供了资料和帮助 ,在此一并致谢。 参 考 文 献 1 刘崇禧 ,赵克斌1 油气化探发展中的若干问题[A]1 见 :刘崇喜1 油气化探文集[ C]1 北京 :地质出版社 ,199511～4 2 汤玉平 ,龚维琪 ,邓树立 ,等 1 油气化探异常类型及成因机理研 究[J ]1 油气化探 ,1997 ,4(2) :19～24 3 蒂索 BP ,威尔特 DH1 石油形成和分布[M]1 郝石生 ,赵铁岭 ,陆 婉珍 ,等译 1 北京 :石油工业出版社 ,1986 EVIDENCE AND CHARACTERISTICS OF OIL AND GAS VERTICAL MICRO2MIGRATION Cheng Jun1 Liu Congxi1 Zhao Kebin1 Guo Xusheng2 Yang Zhibin3 ( 1. Center of Geochemical Exploration , CNS PC , Hefei ; 2. Department of Exploration Affairs , Shengli Petroleum Admimistration , Dongying , Shandong ; 3. Research Institute of Geology , Henan Petroleum Admimistration , Nanyang , Henan) Abstract :Hydrocarbon vertical micro2migration is a complicated geological2geochemical process. It is strictly controlled by boundary condition ,possesses stages in geological history. The mineralization degree of ground water shows gradient variation and ionic combinatiom changes due to the action of ground water and hydrocarbon during the vertical micro2 migration. Hydrocarbon vertical micro2migration can change the ion combination ,causes regular variation in component of light hydrocarbons and the fluorescent intensity of aromatic hydrocarbons. That is to say ,light hydrocarbons with small molecular weight and small radius relatively increases from reservoir to the caprocks ,but the fluorescent intensity of aromatic hydrocarbon decreases distinctly ,and the carbon isotopic value of methane of both deep seated reservoir and groud surface are basically the same. Since hydrocarbon vertical miero2migration is periodical and intermittent ,the geo2 chemical index usually in cycles from high to low or from low to high on geochemical exploration index colunm. Key Words :hydrocarbon geochemical exploration ;vertical micro2migration ;evidence ;property 042 石 油 与 天 然 气 地 质 第 21 卷
