沃爾夫坎普和“Cline”頁巖地層水地化分析：認識美國二疊盆地鹽水來源、儲層連通性及流體流動

摘要：得州和新墨西哥州二疊盆地雖是美國最重要的石油產區之一，但其盆地水文和流體流動方面的研究仍很薄弱。本文結合前人公開發表的常規儲層數據與39個新產出水樣本地化分析結果，研究了該盆地的鹽水來源和地化性質（奧陶系至瓜達盧普階儲層），研究的重點是來自頁巖的鹽水。盆地Ca-C1型鹽水的鹽度通常隨深度增加而增大，在泥盆系儲層達到最大值（中值=154g／L），隨后轉而下降，在志留系和奧陶系儲層中分別降至（中值）77g／L和70g／L。B、O、H和sr同位素以及離子化學性質分析表明主要存在三種類型的地層水。①低鹽度流體（〈70g／L），大氣降水來源，位于中一上二疊統油氣層（埋深1．2～2．5km，年代是瓜達盧普期和倫納德期），可能是淋濾過程中溶解上覆蒸發巖層中的巖鹽和硬石膏而形成。②重同位素（O和H）鹽水（〉100g／L），分布在倫納德階（二疊系）至賓夕法尼亞系儲層中（埋深2～3．2km），由晚二疊世海水蒸發而成。二疊系沃爾夫坎普頁巖和賓夕法尼亞系“Cline”頁巖中的地層水，其同位素結構相似但鹽度較低，且富含堿，其組分似乎是在伊利石化后擴散進入頁巖的結果。來自“Cline”頁巖的樣本更富合NH4、Br、I和輕同位素B，這些同位素源自該地層單元海相干酪根的分解。③低鹽度水（〈100g／L），位于泥盆系和更深層儲層中（深度〉3km），其數據點靠近當地現代大氣降水線，與上覆儲層的水線完全不同。我們認為這些深層大氣降水屬于新辨識出的水文單元（即深盆大氣降水含水層系統）的一部分。化學、同位素和壓力數據均表明，盡管沃爾夫坎普頁巖存在超壓，但其流體通過天然通道垂向運移至地面的可能性很小。

關鍵詞：儲層連通性二疊盆地流體流動地化分析水來源地層水頁巖鹽水

分類號： TE151[石油與天然氣工程—油氣勘探]