蘇里格氣田西區地層水化學特征與氣藏保存

裴澤，陳嘉荔

西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065

蘇里格氣田西區地層水化學特征與氣藏保存

裴澤，陳嘉荔

西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065

文章對蘇里格氣田西區地層水化學組成與水型作了簡要論述，重點以鈉氯系數（Na+/Cl-）、脫硫系數、氯鎂系數（Cl-/Mg2+）和變質系數（（Cl--Na+）/Mg2+）等主要地層水化學特征指標來研究分析該區塊氣藏的儲存環境，該研究工作有助于宏觀指導蘇里格西區的勘探開發與地面工程建設。

蘇里格氣田；地層水；化學特征；氣藏保存；工程建設

0 引言

蘇里格氣田西區位于鄂爾多斯盆地，大部分地表被沙漠覆蓋，勘探開發面積約1.3萬km2，含氣層為上古生界二疊系下石盒子組的盒8段及山西組的山1段，厚約150 m。氣藏主要受控于近南北向分布的大型河流、三角洲砂體帶，氣層由多個單砂體橫向復合疊置而成，呈現出低孔、低滲、低壓、低豐度和嚴重的非勻質特征[1]。油氣田地層水化學特征是不同的成巖環境的綜合反映，地層水的化學性質與油氣成藏密切相關，地下水動力條件及油氣層水演化側面反映了盆地流體流動樣式及演化規律，油氣的生成、聚集、保存以及破壞都是在地層水的環境里或者是在地層水的參與下進行的。氣田地層水是地下流體的重要組成部分，貫穿于任一個氣藏流體的始終，其化學特征蘊含了諸多與氣藏儲存相關的信息。研究分析氣田地層水特征還是深入分析氣水分布規律、科學預測產能規模、優化地面工程建設的基礎。

1 地層水化學組成

地層水中各種離子的含量反映了所在氣層的水動力特征和水文地球化學環境，一般能夠說明所在氣層的保存和破壞條件。

離子組分為地層水化學特征最基本的要素。蘇里格氣田西區地層水主要包含K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cl-、等，密度1.002～1.040 g/cm3，平均1.018 g/cm3。地層水pH值為6.0～7.4，平均6.5，總體上表現出弱酸性。據32口探井相關資料統計，地層水中離子濃度高低相差較大，所含陽離子以Ca2+、K+、Na+占絕對優勢，平均質量濃度為7 150 mg/L；Mg2+、Ba2+、Fe2+和Fe3+的質量濃度為350 mg/L。陰離子以Cl-為主，平均質量濃度為24 243 mg/L，其次為和，平均質量濃度分別為288 mg/L和279 mg/L，大部分井的地層水不含離子。

2 地層水水型

蘇里格氣田西區盒8段及山1段經歷過復雜而漫長的水文地質演化過程，地層水與烴類或巖石之間發生過活躍的元素交換過程，并形成了化學組成獨特的地層水水型。

依照原蘇聯地球化學家蘇林提出的地層水水型分類標準（見表1），可以把地層水分成四個水型：硫酸鈉型（Na2SO4）、重碳酸鈉型（NaHCO3）、氯化鎂型（MgCl2）、氯化鈣型（CaCl2）。根據氯鈉比等特征系數，烴類聚集與水型關系密切程度從大到小序列為：氯化鈣型>重碳酸鈉型>氯化鎂型>硫酸鈉型[2]。含油氣圈閉的水文地質開啟程度決定了地層水性質，在裸露和嚴重破壞的圈閉構造中，多屬開放性的Na2SO4水型，而在與地表隔絕良好的圈閉構造中，多屬于封閉性的CaCl2水型[3]。

表1 蘇林對地層水的分類

分析對比蘇里格氣田西區地層水離子組成特征，地層水均屬氯化鈣型，表明地層水水文地質條件穩定，氣藏封閉性優良，有利于氣藏的后期保存，地層水形成過程中所具備的地球化學環境有益于烴類聚集成藏。

該區礦化度分布在9 154～82 200 mg/L之間，平均43 889 mg/L，Cl-質量濃度在4 160～51 800 mg/L之間，平均24 266 mg/L，具有富含礦化度和Cl-的特點。高礦化度、高Cl-的特征表明，蘇里格氣田西區地層水形成演化過程沒有遭到淡水的滲入，處于還原環境，氣藏保存條件優越。

3 地層水化學特征

地層水化學特征包括鈉氯系數、氯鎂系數、變質系數、脫硫系數等，這些特征指標不同程度地反映出油氣成藏的存儲環境。

3.1 鈉氯系數

鈉氯系數（Na+/Cl-）體現著地層封閉性、地層水變質程度及活躍性，其值大與小代表著地層水變質程度。因Cl-具有很強的化學性質穩定性，很難發生吸附、沉淀和交換反應，但Na+離子則可能由于吸附、沉淀等化學反應而減少。可見在氣層地下水埋藏沉積后，Na+/Cl-系數普遍趨于降低。

1970年，博雅爾斯基主要依照鈉氯系數對蘇林的分類進一步完善，把氯化鈣型水細分成五類（見表2），并認為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類為有益于油氣儲存的地下水化學環境，并把變質系數0.75作為有利于油氣儲存的鈉氯系數上限。蘇里格氣田西區相關32口探井地層水Na+/Cl-值在0.09～0.48之間，均小于0.5，從表2可知蘇里格氣田西區地層水應為氯化鈣-Ⅴ水型。

表2 博雅爾斯基對氯化鈣水型的細化分類

氯化鈣-Ⅴ水型表明地層水在縱向水文地質剖面上具有深層交替停滯狀態特征，地層水處于還原環境，反映該區儲層良好的封閉條件，對油氣聚集與保存非常有利。此外，隨地層水礦化度升高，鈉氯系數有減小的趨勢，說明礦化度越高，保存環境越好。

3.2 脫硫系數

在實際油氣藏范圍內，硫酸鹽還原發生得極為廣泛，硫酸鹽還原的實質是脫硫作用，使地層水中含硫酸鹽甚微。脫硫作用進行的結果，不僅使硫酸鹽從水中除去，而且有硫化氫在地層水中出現并有可能富含于天然氣當中。脫硫作用一般都發生在缺氧的環境，這種環境對油氣儲存有利。因此，脫硫系數越小，表明地層水封閉性越好，越有利于油氣的保存。

根據對蘇里格氣田西區32口探井地層水相關資料的分析統計，脫硫系數小于1的比例達87.5%，有19口井地層水的脫硫系數為0，充分表明該區氣層中的流體封閉嚴密，儲存條件十分良好。

3.3 氯鎂系數和變質系數

氯鎂系數（Cl-/Mg2+）和變質系數（（Cl--Na+）/ Mg2+）反映了地層水在運移進程中水巖作用的強度和離子交替置換的程度。水巖作用的時間越長，Na+、Mg2+含量就會越低，而Ca2+相對越多，水的變質程度越深，越有利于油氣保存。在地下深處，沿水巖作用和生物化學作用加強的方向，Ca2+、Cl-增加，而Mg2+減少，Na+逐漸被Ca2+置換，據分析，蘇里格氣田西區32口探井地層水所含Ca2+、Cl-與Mg2+兩者間普遍具有這種此增彼減的特征。

據相關資料統計分析，國內外油氣藏平均地層水氯鎂系數和變質系數分別大于5.13和1。蘇里格氣田西區地層水氯鎂系數為57.80～313.62，平均值為109；變質系數為44.21～237.36，平均為80，兩項指標遠高于國內外油氣藏地層水平均值。系數對比情況見表3。

表3 蘇里格氣田西區與國內外油氣藏地層水指標對比

同時，通過進一步對比分析，蘇里格氣田西區地層水各項系數指標均優于油氣藏水的標準，說明該區盒8段和山1段儲層地層水變質程度深遠，具有良好的保存、封閉、還原的水文地球化學環境。

4 結論

（2）地層水鈉氯系數小于0.5，屬于氯化鈣-Ⅴ水型以及脫硫系數普遍很低，均說明該區儲層封閉嚴密，儲存條件優越。

（3）地層水氯鎂系數和變質系數小于國內外油氣藏地層水相應指標的平均值，優于一般油氣藏地層水的判識標準，體現出該區盒8段和山1段儲層具備頗佳的保存、封閉、還原的地下環境。

（4）總體上看，地層水特征表明蘇里格氣田西區為氣藏富集區，地面工程按“面向未來、依靠科技、簡化優化、規模建設”的思路組織進行，可為經濟、有效、快速上產提供保障。

[1]梁曉偉，牛小兵，李偉成，等．鄂爾多斯盆地油田水化學特征及地質意義[J].成都理工大學學報（自然科學版），2013，39（5）：502-507．

[2]陳丹.川東北地區元壩氣田與普光氣田長興組氣藏特征對比分析[J]．江漢石油學院學報，2011，33（10）：11-14.

[3]王曉梅，趙靖舟，劉新社，等．蘇里格氣田西區致密砂巖儲層地層水分布特征[J]．石油與天然氣地質,2012，33（5）：802-808.

ChemicalCharacteristics ofFormation Water and Gas Reservoir Preservation at West Block ofSulige Gas Field

PeiZe，Chen Jiali
College of Petroleum Engineering，Xi’an Petroleum University，Xi’an 710065，China

The chemical composition and water type of the formation water at West Block of Sulige Gas Field are discussed briefly.The storage environment of the gas reservoir at the block is researched by putting emphasis on the main chemicalindexes of the formation water，such as sodium/chlorine coefficient（Na+/Cl-），desulfurization coefficient，chlorine/magnesium coefficient（Cl-/Mg2+）and metamorphism coefficient（（Cl--Na+）/Mg2+）. The research work is helpful for macroscopic guidance to the exploration，development and surface engineering construction of West Block of Sulige Gas Field.

Sulige Gas Field；formation water；chemicalcharacteristics；gas reservoir preservation；engineering construction

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.017

裴澤（1989-），女，甘肅天水人，西安石油大學油氣田開發專業在讀碩士研究生，主要研究方向為油氣田開發評價與穩產技術。

2014-05-08