Formation Water Evolution and Hydrocarbon Accumulation Model of Shahejie Formation in Wenliu Area, Northern Dongpu Depression
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摘要: 东濮凹陷北部沙河街组盐岩发育，流体特征受其影响明显，但目前对盐岩发育区的流体特征及其演化过程研究还十分薄弱.以文留地区沙河街组三段、四段为研究对象，采集砂岩储层内流体包裹体样品，对其进行镜下观察、显微测温和激光拉曼分析.结果表明，研究区有3期油气成藏，主要成藏时间为0~8Ma和22~30 Ma.地层水在24~30 Ma呈现局部淡化趋势，24 Ma至今矿化度又逐渐升高.地层水淡化期、油气成藏高峰期、地层压力泄压期三者呈现出高度耦合，并据此建立了流体运移模式.地层水矿化度值的演变反映其运移过程，同时也指示了伴随地层水运移的油气运聚方向.淡化地层水有助于次生孔隙的生成，改善储层物性，而过饱和流体则可能会对储层产生不利影响.Abstract: In the northern part of Dongpu Depression, the salt rock is developed in Shahejie Formation, and the fluid characteristics are obviously affected by the salt rock. However, the study of fluid characteristics and evolution process in salt rocks is still very weak. In this paper, fluid inclusion samples collected in Es3 and Es4 sandstone reservoirs in Wenliu area were observed under microscope, and analyzed by homogenization temperature test and laser Raman test. The results show that there are three stages of hydrocarbon accumulation in the study area, and the main accumulation time is 0-8 Ma and 22-30 Ma. The formation water shows a partial desalting trend from 24 Ma to 30 Ma, and the salinity gradually increased from 24 Ma to this day. The formation water desalting period, oil and gas accumulation peak period and formation pressure relief period are highly coupled, and the fluid migration model is established accordingly. The evolution of formation water salinity reflects its migration process, and also indicates the direction of hydrocarbon migration and accumulation accompanying formation water migration. Desalting formation water contributes to the generation of secondary pores and improves reservoir properties, while supersaturated fluids may adversely affect the reservoir.
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0. 引言
在油气生成、运移、聚集和保存的过程中，同为地质流体的地层水扮演着重要的角色.地层水本身蕴含着与油气形成和保存相关的信息，水化学成分及其同位素特征被认为可以提供流体的成因、来源、流动、水‒岩反应等信息，可以为深入研究储层性质、成岩作用、油气运移、聚集等提供依据（Nomura et al.，2014；Fan et al.，2019）.楼章华等（2009）通过对四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地等油气田水文地球化学特征的研究，提出低矿化度、活跃的水动力条件不利于油气成藏、保存.马永生等（2006）从动态和演化的角度分析了大气水下渗作用等对油气藏破坏的程度、方式，从流体角度综合评价油气的成藏、保存条件.地层水不但是油气运移的动力，也是矿物转移的载体.地层水通过与岩石之间的相互作用，发生水岩反应，溶蚀矿物颗粒以优化储层物性，或过饱和沉淀以堵塞孔喉，从而对储层进行改造（李忠和李蕙生，1994；佟昕等，2015）.
渤海湾盆地东濮凹陷是一个典型的断陷盆地，其北部地区具有丰富的油气资源.经过40多年的勘探开发，积累了大量的地层水资料，前人系统总结了地层水化学特征和水动力场特征，以及二者与油气藏的关系，即地层水越流泄水区（矿化度值较高）与油气富集区具有一致性（计曙东等，2013；焦大庆等，2014；王君等，2014）.然而针对东濮凹陷古流体的研究至今鲜有报道，这制约了对油气运移、调整过程和深层优质储层发育机理的深入研究.流体包裹体记录和保存了其形成时期的地质流体成分、温度和压力信息，被广泛应用于沉积盆地古流体、古温压场和油气成藏过程的研究（Munz，2001；George et al.，2002，2004；卢焕章，2004；Wang et al.，2020）.本文选取东濮凹陷北部膏盐岩发育的文留地区代表井的包裹体样品，通过岩相观察、显微测温和激光拉曼分析，揭示了该地区高矿化度背景下的地层水淡化事件，探讨了地层水淡化的机理及其对油气成藏的意义.
1. 地质背景
东濮凹陷位于渤海湾盆地南缘临清坳陷的东南部，其东侧以兰聊断裂与鲁西隆起为界，西侧超覆于内黄隆起上，南界为兰考突起，北界为马陵断层.东濮凹陷总体构造格局表现为“两洼一隆一斜坡一断阶”，即西部洼陷带、中央隆起带、东部洼陷带、东明集断阶带和西部斜坡带.兰聊断裂、黄河‒文西‒卫西断裂、长垣断裂三条主要断裂的差异活动，控制了凹陷的基本构造格局（图 1）.受华北运动的影响，东濮凹陷古近系东营组沉积末期发生了抬升剥蚀，剥蚀厚度可达800 m；新近纪以来，东濮凹陷表现为持续的热沉降（Huang et al.，2015；左银辉等，2017）.
图 1 东濮凹陷北部地区区域地质图（修改自蒋有录等，2015）Fig. 1. Regional geological map of the northern Dongpu Depression (modified from Jiang et al., 2015)东濮凹陷主要发育石炭‒二叠系煤系烃源岩和古近系沙三中下段、沙四上段暗色泥岩烃源岩，沙河街组烃源岩厚度可达400 m（王金萍等，2018）.东濮凹陷北部古近系砂体分布范围广，厚度普遍较薄，砂岩厚度主要在1~4 m，砂岩粒度较细（宋虹玉等，2021）.东濮凹陷北部古近系发育了4套膏盐岩，由上至下包括沙一下亚段、沙三上亚段‒沙三中上亚段、沙三中下亚段、沙三下亚段‒沙四亚段，面积最大可达540 km2（徐田武等，2019）.膏盐岩与砂体在空间上指状交叉，为油气藏提供了良好的保存条件.东濮凹陷古近系油气藏主要分布在北部中央隆起区和西部斜坡带.文留地区位于中央隆起带中部，两侧生烃洼陷中的油气向隆起区持续供烃，使其成为东濮凹陷最主要的油气富集区之一.
2. 样品与方法
本次研究以文留地区沙三、沙四段为主，共采集分析了20口井的132个砂岩样品，以粉砂岩样品为主.使用蔡司Axio Imager 2偏光显微镜对矿物组成、成岩序列和包裹体产状进行研究，并利用汞灯和Fs02号滤光镜观察烃包裹体的荧光特征.Goldstein and Reynolds（1994）认为一组在岩相上可识别的、同时被捕获的包裹体，属于一个流体包裹体组合（FIA）.据此，结合流体包裹体组合特征、烃包裹体荧光颜色和含包裹体裂缝的交切关系，可对流体包裹体期次进行初步划分，测试包裹体以石英内裂缝中的包裹体为主.
根据包裹体发育丰度，选取文109井、文204井、文260井的27个样品进行了包裹体显微测温.本次实验采用的是Linkam THMSG600冷热台，在测试前利用标准样品对冷热台系统进行测试校准.均一温度是指气液两相流体包裹体变成完全均一相流体时所对应的温度；冰点温度则是将样品冻结成冰，逐渐加热至冰块完全融化所对应的温度.均一温度和冰点温度通过循环测试方法得到，加热速率分别是10 ℃/min和1 ℃/min，精度分别为1 ℃和0.1 ℃.由于包裹体在捕获后可能会发生次生变化和再平衡作用，所以显微测温时应遵从3个基本前提：均一体系、封闭体系、等容体系（卢焕章，2004），避免测试气液比和形状异常的包裹体.当同一流体包裹体组合内的测温数据基本一致，则可以判定测温数据有效（Goldstein，2001）.
根据包裹体冰点温度可以估算古盐度.对于简单的H2O-NaCl体系，Hall et al.（1988）提出了盐度‒冰点温度换算公式：W=0.00+1.78Tm-0.044 2Tm2+0.000 557Tm3，式中W为NaCl的重量百分数（wt%），Tm为冰点温度（℃），该公式适用于0~23.3 wt%中低盐度的盐水包裹体.此外，本次研究还利用激光拉曼方法进行包裹体盐度计算.由于水的OH伸展振动峰的峰形会随着溶液中氯化物浓度变化而发生改变，通过对比该特征峰峰形可以判断水体盐度高低（Mernagh and Wilde, 1989）.激光拉曼仪测试时输出功率设定为200 mW，共焦增孔50 µm，光谱收集范围100~4 000 cm-1.利用PeakFit软件获取水特征峰的振幅、峰宽和峰位移等参数，代入Qiu et al.（2021）的公式计算包裹体盐度.
查明盆地发育历史上的重大构造运动的基础上，使用Basinmod软件并选取合适的压实模型，将东濮北部的地层分层数据、地温梯度数据、断层信息等代入模型中，即可恢复北部盆地的埋藏史与热演化史.结合流体包裹体均一温度信息，可综合判定充注时间与成藏期次.
3. 结果
3.1 沙河街组砂岩岩石学特征
文留地区沙河街组砂岩以浅灰色和黄褐色为主，纵向上与泥岩频繁互层.本次样品以（含泥）粉砂岩为主，有少量细砂岩，岩性以长石石英砂岩、长石砂岩、长石岩屑砂岩为主（图 2）.样品中碳酸盐胶结物占比普遍在8%~15%左右，且自形程度差，在文109井样品中可见3 mm宽硬石膏脉体.
图 2 文留地区沙河街组砂岩样品岩性图（a）和沙三段砂岩孔隙度分布（b、c）Fig. 2. Sandstone sample lithology (a) and porosity distribution (b, c) of Shahejie Formation in Wenliu area样品中颗粒呈现次棱角状或次圆状，分选较好（图 3a~3e）.机械压实现象表现在颗粒间线接触、凹凸接触及云母板片压弯变形（图 3c）.碳酸盐矿物以孔隙式胶结为主，方解石和白云石是碳酸盐胶结的主要矿物类型.石英及碳酸盐矿物的溶蚀交代现象导致矿物干涉色较高（图 3a~3e），常见石英加大现象但硅质胶结含量不高（图 3f）.文留地区砂岩储层原生粒间孔隙主要受到压实作用和碳酸盐胶结物充填作用而降低，沙三段孔隙度主要分布在12%~14%（图 2）.
图 3 镜下岩相学特征Q.石英；cal.方解石；Mi.云母；pl.长石. a.文109井2 814 m砂岩单偏光；b.文109井2 814 m砂岩正交光；c.文96井2 543 m正交光下云母板片压弯；d.文260井3 575 m砂岩单偏光；e.文260井3 575 m砂岩正交光；f.文204井3 256 m石英加大Fig. 3. Microscopic petrographic characteristics3.2 流体包裹体的产状及荧光特征
在文留地区沙河街组储层中，流体包裹体主要分布在石英内裂缝、穿石英裂缝、碳酸盐胶结物、石英加大边以及石膏中，分布方式以群体分布和零星分布为主，也有串珠状分布和定向排列分布（图 4a~4c）.包裹体形态大多为椭圆形、长条形，少数为不规则形状.可观察到多种相态的包裹体：纯气相包裹体、纯液相包裹体、气液两相包裹体、固体沥青包裹体以及三相包裹体如气‒液‒液包裹体和含子矿物的包裹体，其中气液两相包裹体数量最多（图 4a~4d）.包裹体大小主要分布在15~50 μm，气液比主要分布在3%~10%.在单偏光下，烃包裹体液相通常呈现无色、淡绿色、褐色等，气泡颜色为灰白色、黑色、褐色，其中心部位发亮发白；含烃盐水包裹体及盐水包裹体的液相通常呈现无色或边缘有淡绿色，气泡颜色为无色或灰黑色.烃包裹体荧光颜色主要包括黄色、黄绿色、蓝色、蓝白色，其中，黄绿色荧光和蓝白色荧光油包裹体占绝大部分（图 4e~4i）.含烃盐水包裹体数量占比远多于烃包裹体，该类包裹体仅存在弱荧光或边缘荧光，含水量大于含油量.
图 4 镜下包裹体特征Q.石英. a.文109井2 814 m线状排列包裹体；b.文109井2 814 m CO2包裹体；c.文109井2 886 m气液两相盐水包裹体；d.文109井2 886 m纯液相包裹体；e.卫325井3 414 m烃包裹体单偏光；f.卫325井3 414 m蓝色‒黄绿色荧光；g.胡19井1 842 m烃包裹体单偏光；h.胡19井1 842 m烃包裹体黄色荧光；i.文204井3 319 m团簇状蓝白色荧光烃包裹体Fig. 4. Microscopic characteristics of inclusions本次研究在部分样品中观察到了沸腾包裹体，沸腾包裹体组合产出于石英颗粒中，由一群相距很近、气液比差异很大的包裹体组成，呈较规则椭圆状.液相为主的包裹体在单偏光下呈透明，气相为主的包裹体在单偏光下气泡为灰黑色（图 5）.
3.3 流体包裹体的均一温度分析
本研究针对所选样品中的烃包裹体、含烃盐水包裹体、与烃包裹体伴生的盐水包裹体，以及与烃包裹体无明显关系的盐水包裹体进行了测温.
文109井沙四段2 814 m层段发育与同愈合缝黄绿色荧光含烃盐水包裹体伴生的106.1~109.6 ℃的盐水包裹体，与同愈合缝黄绿色荧光烃包裹体伴生的119.7~131.2 ℃的盐水包裹体、与蓝白色含烃盐水包裹体伴生的167 ℃的盐水包裹体.根据纯液相包裹体均一法测试，还观察到均一温度为1.9 ℃和8.1 ℃的纯液相含烃包裹体和纯液相盐水包裹体；2 886 m层段发育97.7~115.7 ℃的烃包裹体，与同愈合缝蓝白色荧光烃包裹体伴生的143.5~149.4 ℃的盐水包裹体，与蓝白色荧光烃包裹体伴生的164.9~169.5 ℃的盐水包裹体；3 031 m层段发育与黄绿色烃包裹体伴生的126.5~128.2 ℃的盐水包裹体，以及与同裂缝带蓝白色荧光含烃盐水包裹体伴生的157.5~158.2 ℃的盐水包裹体.
文204井沙三段3 246 m发育111~116 ℃的伴生盐水包裹体，135.4~137.1 ℃有一期包裹体捕获高峰，捕获的盐水包裹体与黄绿色含烃盐水包裹体伴生，以及153 ℃有与蓝白色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体.在3 319 m层段发育125.9~127.4 ℃的与烃包裹体处于同加大边的盐水包裹体，136.3~139.6 ℃与弱蓝白色荧光含烃盐水包裹体伴生的盐水包裹体，166.2~170 ℃与同加大边蓝白色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体.在3 405 m层段有122.1~126 ℃与黄绿色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体、139.5~141.6 ℃与蓝白色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体、150.2~157.3 ℃与同裂缝带蓝白色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体.在3 486 m样品中，有120.8 ℃与黄绿色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体，134.4 ℃与黄绿色荧光烃包裹体伴生的盐水包裹体，以及与烃类无明显关系的145.5~159.7 ℃的成岩期盐水包裹体.在130~160 ℃范围内，流体活动强烈.
文260井烃包裹体较少，在沙三中段3 575 m处有与蓝白色荧光包裹体伴生的138.7~149.4 ℃盐水包裹体，3 575 m和3 678 m的样品在120~160 ℃范围内，流体活动十分强烈，且浅层样品留下较多偏高温的盐水包裹体、深层样品留下了较多偏低温的盐水包裹体（图 6）.
3.4 流体包裹体的盐度分析
东濮凹陷北部包裹体冰点温度值分布在-0.2~-21.1 ℃，根据Hall（1988）公式计算得到的盐度值分布在0.35~23.1 wt%之间.重点分析了文109井、文204井、文260井的盐度数据，其中文109井在2 814~2 828 m、2 886 m两个观测层段出现明显的长期盐度下降趋势，主要下降范围为均一温度100~180 ℃；文204井在3 405 m、3 486 m两个观测层段出现明显的长期盐度下降趋势，主要下降范围在均一温度120~180 ℃；文260井在3 678 m层段有盐度下降趋势，主要下降范围在均一温度130~150 ℃.
本次实验收集了文109井2 814 m、2 886 m、3 031 m三个层段，以及文204井3 246 m、3 486 m两个层段的包裹体拉曼谱图，并通过公式换算特征峰参数得出了盐度.将冰点温度测试所得盐度换算至与拉曼测试所得盐度相同单位，可看出二者都呈现出明显的随温度增加而下降的趋势（图 7）.
本次选择沸腾包裹体群中体积较大的两个包裹体，使用激光拉曼手段对其气相以及液相成分进行了测定（图 5），结果显示液相为主的包裹体的液相成分为水、苯；气相为主的包裹体中的液相成分同样为水、苯.对该组沸腾包裹体的盐度值进行计算，液相为主的包裹体盐度值为3.96 mol/kg，气相为主的包裹体盐度值为2.73 mol/kg.后者拉曼信号偏弱，但多次测量拟合后，二者结果接近.
3.5 现今地层水特征分析
东濮凹陷北部地区沙河街组储层中的地层水样品大多为CaCl2型水，文留地区现今地层水矿化度普遍较高，在整个沙三段保持在80~340 g/L的水平，在沙四段大部分区域更是达到220 g/L.文204井、文260井的地层水矿化度在沙三段基本都保持在300~320 g/L，是北部地区咸化最严重的部位.文109在沙三段保持在140~180 g/L的水平，在沙四段矿化度逐渐升高（图 8）.
图 8 东濮凹陷沙河街组现今地层水矿化度平面图Fig. 8. Plan of present formation water salinity of Shahejie Formation in Dongpu Depression沙三段的文204井、文260井地层水样品都属于CaCl2型水，沙四段文109井在2 746~2 770 m的样品为NaSO4型水，其他深度的样品为CaCl2型水.文260井和文109井从浅至深都出现盐化系数逐渐升高、脱硫系数逐渐降低的趋势，这种趋势代表地层封闭性越来越好（表 1）.
表 1 现今地层水水化学特征Table Supplementary Table Hydrochemical characteristics of underground water井号 顶界深度(m) 底界深度(m) 层位 K++Na+(g/L) Ca2+(g/L) Mg2+(g/L) Cl‒(g/L) SO4‒(g/L) HCO3‒(g/L) 总矿化度(g/L) 水型 钠氯系数 盐化系数 脱硫系数 文204 3 402 3 487 Es3中 86.86 30.04 2.14 192.00 3.32 0.25 315.09 CaCl2 0.70 764.91 1.26 文109 2 746 2 770 Es4 83.14 0.68 0.25 126.30 4.67 0.93 215.92 Na2SO4 1.02 135.62 2.66 2 998 2 999 Es4 / 10.98 1.65 182.70 7.33 0.29 301.50 CaCl2 / 632.11 2.88 3 035 3 038 Es4 106.20 11.67 1.24 186.30 2.39 0.32 308.02 CaCl2 0.88 582.07 0.94 文260 4 263 4 275 Es3下 86.88 31.10 2.38 168.90 36.90 0.23 326.38 CaCl2 0.79 740.79 13.91 3 995 4 029 Es3下 82.78 41.56 2.62 208.80 0.55 0.19 336.44 CaCl2 0.61 1 081.61 0.19 注：现今地层水水化学数据测试单位为中原油田，测试精度±0.001 g/L. 4. 讨论
4.1 油气充注期次
紫外线照射使得烃类包裹体发出荧光，荧光特征受烃类成分与成熟度影响，反映油气充注期次与运移规律（Munz，2001；林红梅等，2017）.前人认为随着有机质成熟度的增加，荧光颜色会逐渐蓝移（卢焕章，2004）.在镜下观察到烃包裹体有黄色、黄绿色、蓝色‒蓝绿色、蓝白色4种荧光，可知东濮凹陷北部存在多期成藏.
将文204井、文260井的埋藏史‒热演化史（图 9）结合前文各区域井样品中烃包裹体及伴生盐水包裹体的均一温度结果可知：文留地区两期成藏过程明显，其中第一期油气成藏范围更广，成藏温度为120~140 ℃，对应成藏时间大约是29~19 Ma.第二期油气成藏主要发生在浅部，文204井在3 246~3 405 m存在明显油气充注痕迹，但在较深的3 319~3 486 m第二期油气包裹体丰度较低.文260井3 575 m和3 678 m两个样品的烃包裹体伴生盐水包裹体的均一温度主峰在130~155 ℃，结合埋藏史图认为其主成藏期应该与东营期构造运动密切相关，成藏时间主要在30~22 Ma和9~5 Ma，可能发生了二次成藏.
图 9 文204井、文260井埋藏史与热演化史‒成藏期次图Fig. 9. Accumulation period-burial history and thermal evolution history of Wen 204 and Wen 260 wells依据包裹体均一温度数据来看，文留地区存在3期成藏（图 6），将其划分为早、中、晚三期油气充注，结合埋藏史结果认为前两期充注时间相差不大，可视为一个主要成藏期（图 9）.划分出成藏时间集中在0~8 Ma和22~30 Ma，即渐新世东营中晚期和上新世明化镇晚期至第四纪，部分区域缺少其中1~2期充注.黄色油包裹体充注较早，伴随第1~2期盐水包裹体出现；蓝白色油包裹体充注较晚，伴随第3期盐水包裹体出现.前人认为北部地区主要成藏期为两期，第一期为全区成藏，第二期范围较小；在文留低凸带存在三期油充注，卫城断凸带和柳屯洼陷有两期油充注，前梨园东陡倾带有一期油充注而次凹有四期油充注（Jiang et al.，2016；Liu et al.，2020b），与本次研究结论相符.
4.2 地层水矿化度演化及补给源
文留地区样品中，有多期地层水活动高峰被包裹体捕获并记录下来.结合包裹体盐度与均一温度关系图来看（图 7），文109井淡化发生的时间主要集中在26~29 Ma，文204井淡化发生的时间主要集中在26~27 Ma，文260井淡化发生的时间主要集中在24~30 Ma；而3口井主要成藏期为0~8 Ma、22~30 Ma.故淡化现象出现时间与烃类流体充注的时间相重合（图 10），推测淡化原因是伴随烃类流体一同运移的低盐度地层水进入储层混合原位地层水；且结合前人对古压力的恢复结果来看，淡化时间与地层压力达到顶峰后再泄压时间高度吻合（图 10）.
结合包裹体和现今地层水数据，发现东濮凹陷北部沙三沙四段自24 Ma至今，地层水矿化度呈现出升高的演化趋势（图 10）.前人认为地层水会因为接触到周边盐岩层而受到影响，使其水化学性质逐渐发生改变（佟昕等，2015；Mozafari et al.，2017）.研究区地层水受到2~4层较厚且覆盖面积较大的膏盐岩盖层溶滤作用的影响，矿化度升高.相比之下南部普遍缺乏膏盐岩盖层，故南部现今地层水矿化度相对偏低（计曙东等，2013；王君等，2014）.
结合样品地质背景，推测淡水补给来源于下部烃源岩，理由如下：（1）东濮北部古沉积环境为典型的咸水、还原环境（鹿坤等，2013），虽然是咸水水体，但矿化度仅在3~10 g/L之间，远小于沙河街组地层水矿化度（> 80 g/L）.沉积水体赋存在高孔隙的淤泥中，在地层压实、深埋、成岩过程中，沉积水体被排出孔隙，进入储层导致地层水矿化度降低（楼章华等，2009）.在近地表阶段排水幅度最大，但由于东濮北部大范围膏盐岩盖层的存在，导致欠压实现象比较普遍，使沙三段泥岩在深层也依旧能够保留较高的孔隙度，如纹层状泥页岩孔隙度可达14.4%，层状泥页岩和块状泥岩可达8.8%和5%（李浩等，2021），故沙河街组下部烃源岩仍具有压实排水的潜力.（2）当成岩矿物埋深达到一定深度后，随着压力和地温的增高，粘土矿物层间水释放且层间阳离子移出，高岭石和蒙皂石逐渐转化为伊利石和绿泥石.样品层位多大于2 800 m，由伊蒙混层逐渐转化为非混层伊利石，处于粘土矿物脱水转化作用的第三阶段（图 10）.文109井和文204井砂岩在沙河街组的粘土含量平均值为7%和7.26%，文260井、文107井、文209井、文246井、文255井的泥岩样品中粘土矿物总量分别为42.20%、45.41%、45.73%、41.73%和42.41%，故泥岩具有提供充足粘土矿物物源的潜力.
4.3 油气成藏期地层水演化模式
3口井分别出现在文留地区的中央隆起区和东部洼陷带.从剖面上来看，文204井、文260井的淡化样品都处于沙三中段，文204井的较浅层3 246 m的样品没有出现明显淡化现象；文109井沙四上段的样品出现淡化，而沙四下段的样品没有出现明显淡化.对比其他样品测试数据，文255井、文221井、胡7井、濮深4井都没有出现这种盐度下降现象，濮深19井有这种规律但不明显.故包裹体盐度淡化现象不论是在横向上还是纵向上，都是局部出现的.这种区域差异可能取决于下部流体运移时的优势通道选择，如有优势砂体和断层沟通.附近无膏盐岩层间隔的区域和层位，更易出现地层水充注与淡化.
东濮北部沙河街组在地史时期中普遍存在过超压现象，已有研究证实超压先在烃源岩中出现，而压力的变化可以驱动油气聚集成藏（刘秀岩等，2020；Wang et al.，2020；Liu et al.，2022）.地层深埋减孔伴随着生烃作用和压实排水，导致流体体积增加，使得地层压力不断上升，形成局部超压.烃源岩中出现超压并导致岩石内部出现裂缝和上覆地层破裂（Liu et al.，2020a），以及东营后期构造抬升形成了沟通上下含水层的断层，使得流体通过裂缝和断层通道转移到上部储层从而达到泄压和淡化的目的（图 11）；此外，东濮凹陷在东营末期整体抬升造成800 m以上的地层剥蚀量，也对压力的减小做出了很大贡献.基于此模型，可以合理解释主要成藏期、地层水淡化期、超压转泄压期三者耦合的现象.储层也因流体补给出现超压和压裂缝（刘卫彬等，2019；Yousef et al.，2022），之后流体再进一步向其他层位运移.
图 11 流体运移模式图a、b为压实排水和生烃过程；图c为烃源岩裂缝形成与流体向储层转移过程；图d为断层形成与储层流体向其他层位运移Fig. 11. Fluid migration patterns本次研究在文109井、文221井、文138井、文209井等样品内均观察到纯液相包裹体（图 4），一般认为纯液相包裹体主要形成于低温或超压环境中.本次所测包裹体样品所处深度的地温情况与低温不符，包裹体形态也不存在异常.因此，可以认为这类纯液相包裹体可能形成于超压环境（施继锡等，1985；Wang et al.，2020）.此外，在样品中还观察到沸腾包裹体的分布.沉积盆地中的沸腾包裹体可能形成于两种途径，一种是断裂开启时温度压力相对高的流体产生压力骤降，使得流体产生减压沸腾；另一种是高温热液从深部向上运移的过程中与地下潜水相遇，潜水受高温高压影响产生沸腾（刘斌和沈昆，1999）.若矿物此时对包裹体进行捕获，就能捕获这两种相态共存的沸腾包裹体组合，且两种相态构成比例差异较大.本次实验所观测到的沸腾包裹体的存在，可以作为断裂开启泄压的间接证据，以及确定具体泄压发生时间.样品中的沸腾包裹体的矿化度为3.96 mol/kg和2.73 mol/kg，将该点位对应到流体演化模式图中（图 10），可确定沸腾包裹体所代表的超压转泄压的发生时间可能是地层水淡化中期.
4.4 地层水演化对油气成藏的指示与影响
地层水作为油气的载体与动力，其演化过程与油气的运聚密切相关.地层水流动方向指示了油气运移方向，据此可以确定油气的潜在有利聚集区.地层水通常由凹陷中心的高势区向构造高部位的低势区流动.对沉积盆地而言，压实流长期流向的区域，往往是油气富集的地带.文留地区位于前梨园洼陷和胡状集洼陷之间的中央隆起带，是两侧凹陷泥岩压实水离心流的指向区，油气伴随地层水由凹陷中心向隆起带运移，油气源条件优越，是油气的有利聚集区.高矿化度、滞流的水动力环境有利于油气成藏、保存.文留地区现今地层水普遍具有高矿化度、高氯离子浓度特征，盐化系数高，钠氯系数、脱硫系数低，水型为CaCl2型，反映其处于相对滞流的水动力环境，地层水变质程度高、地层封闭性好，有利于油气成藏、保存.根据勘探研究成果，文留地区油气富集高产区与地层水矿化度高值区范围基本一致（王君等，2014）.
此外，地层水演化过程中，pH值、矿化度、CO2浓度等要素的改变还会影响成岩环境.生烃过程产生有机酸，地层水和油气充注带来的淡水及有机酸流体，对储层碳酸盐矿物的溶蚀有推动作用，有助于次生孔隙的生成，可以改善储层物性（李忠和李蕙生，1994；赵振宇等，2007；Yang，2015）.前文提到发生地层水淡化的文204井包裹体样品所处层段（3 486 m），储层孔隙度接近20%（图 12）.东濮凹陷北部膏盐岩分布广，厚度大，地层水经过含膏盐的地层会因溶滤作用改变流体化学特征（赵振宇等，2007；刘景东等，2014；佟昕等，2015；Mozafari et al.，2017；徐田武等，2019）.当受膏盐溶滤作用影响的过饱和流体进入砂岩储层，会沉淀结晶堵塞孔喉降低孔隙度，从而对储层产生不利影响（刘景东等，2014）；具体表现在同套砂体内，靠近泥岩的砂岩孔隙度有明显下降，孔隙度出现低‒高‒低的变化规律（图 12）.除了盐类的影响，碳酸盐矿物也是不可忽视的因素之一.地层水对碳酸盐矿物的溶蚀转移也会对储层物性产生影响.因此，不同化学特性的流体注入会造成储层砂体的非均质性，从而影响油气最终的富集成藏.
图 12 文204井Es3中9段孔隙度剖面标星处为文204井流体包裹体样品采样点Fig. 12. Porosity evolution profile of the middle ninth member of Es3 in Wen 2045. 结论
（1）文留地区沙三、沙四层段流体包裹体主要分布在石英内裂缝、穿石英裂缝中，其中烃包裹体以黄绿色荧光和蓝白色荧光油包裹体为主.包裹体均一温度反映研究区有3期油气成藏，第1~2期时间相差不大，可视为一个主要成藏期，主要成藏时间集中在0~8 Ma和22~30 Ma.
（2）文留地区地层水在24~30 Ma呈现局部淡化趋势，24 Ma至今地层水矿化度又逐渐升高.淡化地层水的补给源为下部烃源岩，后期矿化度升高则缘于沉积环境中盐岩的影响.
（3）文留地区地层水淡化期、油气成藏高峰期、地层压力从峰值至地层破裂泄压期，3个时间段呈现出高度耦合.推测烃源岩中首先出现超压，超压导致断层和裂缝出现，烃类流体和淡化地层水随着运移通道进入储层.
（4）地层水矿化度值的演变可以反映其运移过程，同时也指示了伴随地层水运移的油气运聚方向.淡化地层水有助于次生孔隙的生成，改善储层物性；而过饱和流体则可能会对储层产生不利影响.
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图 1 东濮凹陷北部地区区域地质图（修改自蒋有录等，2015）
Fig. 1. Regional geological map of the northern Dongpu Depression (modified from Jiang et al., 2015)
图 2 文留地区沙河街组砂岩样品岩性图（a）和沙三段砂岩孔隙度分布（b、c）
Fig. 2. Sandstone sample lithology (a) and porosity distribution (b, c) of Shahejie Formation in Wenliu area
图 3 镜下岩相学特征
Q.石英；cal.方解石；Mi.云母；pl.长石. a.文109井2 814 m砂岩单偏光；b.文109井2 814 m砂岩正交光；c.文96井2 543 m正交光下云母板片压弯；d.文260井3 575 m砂岩单偏光；e.文260井3 575 m砂岩正交光；f.文204井3 256 m石英加大
Fig. 3. Microscopic petrographic characteristics
图 4 镜下包裹体特征
Q.石英. a.文109井2 814 m线状排列包裹体；b.文109井2 814 m CO2包裹体；c.文109井2 886 m气液两相盐水包裹体；d.文109井2 886 m纯液相包裹体；e.卫325井3 414 m烃包裹体单偏光；f.卫325井3 414 m蓝色‒黄绿色荧光；g.胡19井1 842 m烃包裹体单偏光；h.胡19井1 842 m烃包裹体黄色荧光；i.文204井3 319 m团簇状蓝白色荧光烃包裹体
Fig. 4. Microscopic characteristics of inclusions
图 8 东濮凹陷沙河街组现今地层水矿化度平面图
Fig. 8. Plan of present formation water salinity of Shahejie Formation in Dongpu Depression
图 9 文204井、文260井埋藏史与热演化史‒成藏期次图
Fig. 9. Accumulation period-burial history and thermal evolution history of Wen 204 and Wen 260 wells
图 11 流体运移模式
图a、b为压实排水和生烃过程；图c为烃源岩裂缝形成与流体向储层转移过程；图d为断层形成与储层流体向其他层位运移
Fig. 11. Fluid migration patterns
图 12 文204井Es3中9段孔隙度剖面
标星处为文204井流体包裹体样品采样点
Fig. 12. Porosity evolution profile of the middle ninth member of Es3 in Wen 204
表 1 现今地层水水化学特征
Table 1. Hydrochemical characteristics of underground water
井号 顶界深度(m) 底界深度(m) 层位 K++Na+(g/L) Ca2+(g/L) Mg2+(g/L) Cl‒(g/L) SO4‒(g/L) HCO3‒(g/L) 总矿化度(g/L) 水型 钠氯系数 盐化系数 脱硫系数 文204 3 402 3 487 Es3中 86.86 30.04 2.14 192.00 3.32 0.25 315.09 CaCl2 0.70 764.91 1.26 文109 2 746 2 770 Es4 83.14 0.68 0.25 126.30 4.67 0.93 215.92 Na2SO4 1.02 135.62 2.66 2 998 2 999 Es4 / 10.98 1.65 182.70 7.33 0.29 301.50 CaCl2 / 632.11 2.88 3 035 3 038 Es4 106.20 11.67 1.24 186.30 2.39 0.32 308.02 CaCl2 0.88 582.07 0.94 文260 4 263 4 275 Es3下 86.88 31.10 2.38 168.90 36.90 0.23 326.38 CaCl2 0.79 740.79 13.91 3 995 4 029 Es3下 82.78 41.56 2.62 208.80 0.55 0.19 336.44 CaCl2 0.61 1 081.61 0.19 注：现今地层水水化学数据测试单位为中原油田，测试精度±0.001 g/L. 
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