油田地下水地化特征及分析方法

摘 要:油田地下水與油氣共存于同一地質環境，具有不同于一般地下水的特征。本文從油田地下水的地化特征、分類方法、形成過程與影響因素和分析方法等方面論述了油田地下水的特征。結果表明:由于受到油田特有沉積環境影響，油田地下水通常在礦化度、離子分異和D函數上表現出明顯特征;對油田地下水的分析應針對其特征選用合適的方法。本文對油田地下水的研究分析具有一定指導作用。

關鍵詞:油田地下水地化特征分類影響因素分析方法

中圖分類號:TE133+.2文獻標志碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(c)-0076-01

油田地下水與油氣生成、運移、聚集和保存的關系非常密切，它們共存于同一地質沉積環境并相互接觸和交換，地下水的地球化學特反映了油氣形成的整個過程[1～5]。本文從油田地下水的地化特征角度闡述其分類、形成與影響因素及分析方法。有助于認識油氣生成和分布規律、確定有利儲層，進一步加深對水驅油規律認識，更有效地為油田開發服務。

1 地化特征

油田地下水無機組分特征類似深層地下水水性特征，表現為礦化度、離子分異和D函數等方面。

1.1 礦化度

油田地下水較一般地下水礦化度為高，海相油田地下水礦化度稍高于陸相油田，但后者變化幅度比前者略大。

油田水礦化度變化規律為:

(1)水交替緩慢、封閉性好的還原環境下礦化度較高，且礦化度由周圍向中心呈增高趨勢;

(2)水交替良好且有滲入水補給地區，礦化度明顯降低;礦化度高低與埋深成正比。油田水比一般地下水礦化度高是由原始沉積水在相對封閉環境中經受的深部高溫蒸發濃縮作用造成的。

1.2 離子分異

海相和陸相油田水在離子組分方面離子分異現象表現既有相同之處也存在差異。其同樣表現為Cl-和Na+占優勢;差異在于陸相油田水富集HCO3-，而海相油田水Ca2+和Mg2+相對富集。SO42-在兩種油田水中含量都較少，但陸相中比海相中稍多，且變化較大。

1.3 D函數

佩爾托用D函數用以反映陽離子或陰離子之間的比率關系，D函數值小表示某個組分占優勢，如大慶油田陽離子D函數值為2.78，其中Na+占絕對優勢。D函數值大表示各組分的比率之間相差較小。D函數值小通常是油田水的特征，反之則為非油田水的特征。研究表明:在天然水系中，陽離子的D函數值一般隨礦化度的增加而降低，地表水中，淡水湖和河水>咸水湖和海水;在地下水中，潛水>中深層地下水>油田水。油田水D函數特征的形成，主要是由于油田水離子分異現象所造成的。

2 分類

油田地層水多采用水中所溶解的無機礦物離子成分的含量或比率進行分類，包括帕勒梅爾、蘇林、肖勒及國內的劉氏分類法等。

2.1 帕勒梅爾分類法

帕勒梅爾把將陰離子分為強酸性和弱酸性兩類，把陽離子分為強基性、弱基性和極弱基性3類，然后按化學親和力的順序排列陰陽離子反應的組合，并分析陰陽離子組合之間的關系。將天然水劃分為5類，分別為:(1)與油田相關的水;(2)過渡型水;(3)一般沉積巖地區的水;(4)海水或干旱地區的潛水;(5)沼澤或金屬礦床水。帕勒梅爾分類法忽略了離子的濃度。

2.2 蘇林分類法

蘇林分類法是在帕勒梅爾分類法的基礎上提出的，通過此方法可將天然水劃分為不同水型、水組、水亞組和水類、水亞類。分為4種類型:大陸環境水包括Na2SO4和NaHCO3型水;海洋環境水包括MgCl2型水和代表深部環境的CaCl2型水。通過水中Cl-和Na+的摩爾比作為區分標準。根據水中占優勢的陰離子，每個水型又可劃分出重碳酸鹽水組、硫酸鹽水組和氯化物水組等3個水組;根據水組中占優勢的陽離子又可劃分為鈉、鎂、鈣3個水亞組。CaCl2型和Na2CO3型水在含油氣區被廣泛發現，蘇林確定出烴類聚集與水型的最通常的關系序列為:CaCl2>Na2CO3>MgCl2>Na2SO4。

2.3 肖勒分類法

根據溶解組分并按照氯化物、硫酸鹽、重碳酸鹽、堿交替系數、陰離子與陽離子關系的順序將油田水進行分類。分類步驟為:(1)以水中溶解的氯化物含量為基礎將水劃分為6種主要水型;(2)根據硫酸鹽的濃度劃分為4個水組;(3)根據重碳酸鹽加碳酸鹽離子的含量劃分為3個水類;(4)堿交替系數表明水中離子與粘土中離子的交替情況。

2.4 劉氏分類法

劉氏分類法將與油氣有成因聯系的組分作為油田水分類的主要組分，該方法分類原則包括3個方面:(1)可溶氣態烴是劃分水類的依據;(2)水中主要離子和鹽分是劃分水型的依據;(3)礦化度是劃分水組的依據。各種類型水在我國由南向北呈現了規律性的變化，南部主要為高烴類鹽化組，中部主要為中烴類咸化組，而北部主要為低烴類淡化組。

3 形成與影響因素

由于與周圍介質接觸經歷地球化學作用改變或形成不同化學組分，油田地下水形成的影響因素包括:溶解、溶濾、陽離子交替吸附、擴散和濃縮、混合以及生物地球化學等作用。地下水的來源不同，其組分含量不同，反映不同的生成過程和環境。

4 分析方法

油田地下水分析的主要方法分為實驗室化學分析法和水樣數據數學統計法2大類。前者包括以有機或無機組分含量分析法、壓力卡片法以及回收水量法等，此類方法主要的依據是實驗室化學工藝法。后者主要包括聚類分析法、D函數法等數學和統計類方法，此類方法需要采用大量水樣數據，分析并提取樣品數據當中的抽象的數學規律。兩種方法各有其優缺點，前者注重地層水的化學特征，但是不易顯示出特征中蘊藏的規律性，識別程度不高;后者雖然具有較為精確的數學解釋結論，但過于抽象容易失去與地質演化過程的物質的聯系。

5 結語

油田地下水研究對分析油氣藏形成、分布規律具有重要意義。不同地質歷史、環境的沉積盆地中油田水與油氣藏關系密切;在目前油田地下水研究的基礎上，應該進一步深化分類，依據先進技術確立更準確的分析方法;加強對水動力學方面的研究并與地化特征相結合;在上述基礎上建立更符合實際情況的物理數學模型，滿足油田勘探開發的需要。

參考文獻

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