克拉瑪依油田地層水中硼和二價鐵的分布特征及地質意義

袁淑英

摘 要：通過對克拉瑪依油田地層水中微量元素硼、Fe2+的分析，對其地球化學特征進行研究，研究結果表明石炭系和二疊系地層水中硼元素的含量較高，其最高含量達2 330.95 mg/L；二疊系和第三系地層水中Fe2+的含量最高，其最高含量達1 112.75 mg/L。地層水中硼元素主要富集在高礦化度的NaHCO3型水中，而Fe2+主要富集在礦化度為50～60 g/L的CaCl2型和MgCl2型水中。油層和油水同層的地層水中硼、Fe2+的含量較高，含油層和水層中地層水的硼、Fe2+的含量較低。這表明油藏與地層水中硼、Fe2+的含量存在一定的關系。

關鍵詞：地層水 硼 二價鐵 分布特征

中圖分類號：TE133 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）07（a）-0218-02

準噶爾盆地克拉瑪依油田地層水中含有的微量元素主要有硼（B）、碘（I）、溴（Br）、銨（NH4+）、環烷酸、亞硝酸根（NO2-）、硝酸根（NO3-）、二價鐵（Fe2+）、三價鐵（Fe3+）、酚、鍶、鋇等。一些微量元素的共生組合特征、含量和某些元素的比值，可作為巖相古地理研究中的地球化學標志。地層水中Sr/Ba比用于判斷沉積環境，鈉氯系數、氯鎂系數、變質系數、脫硫系數等指標用于研究油藏的保存條件；而地層水中硼、銨等的高含量異常值與油藏有很好的對應關系，因此尋找微量元素B、Fe2+含量的異常區，是很好的找油指標。在地層水的研究中前人對沉積環境和油藏的保存條件研究較多，而對地層水中B、Fe2+含量方面的研究幾乎是空白，該文通過對克拉瑪依油田微量元素B、Fe2+的研究，為尋找有油氣利區提供依據。

1 硼、二價鐵在各層系地層水中的分布特征

準噶爾盆地克拉瑪依油田各層系地層水中硼的含量在平面上的分布變化很大，古80井為0.10 mg/L，風13井為2 330.95 mg/L（表1），在不同地區硼含量變化較大，在一區至四區、六區地層水中硼含量較低，其含量小于25 mg/L，而在七區、九區地層水中硼的含量較高，平均在118.25～662.43 mg/L之間。

九區、百口泉、夏子街地層水中的Fe2+含量較低，平均在0.43～9.96 mg/L 之間；而三區、四區、五區、七區、八區地層水中的Fe2+含量較高，平均在49.04～94.43 mg/L之間。石炭系地層水中硼在一區至五區的地層水中硼含量小于25 mg/L，平均為5.43 mg/L；而高含量的硼分布在九區的415井、426井、438井、440井地層水中，最高的438井達1 424.95 mg/L。二疊系風城組地層水中硼主要分布在百口泉、烏爾禾、風城地區。由北向南減小。二疊系佳木河組地層水中硼含量是克拉瑪依油田最高的，平均硼含量270.87 mg/L，其中風3井、風13井、風6井、風9井含量很高，可能與特殊的高礦化度、高HCO3-、高CO32-的重碳酸鈉型水有關。三疊系下克拉瑪依組地層水中硼主要分布百口泉、烏爾禾、車排子、紅山嘴地區，硼含量呈四周低，中間高。高含量主要分布在七區的檢22井、檢23井、509井以及九區的415井、檢185井；而東北方向的烏爾禾地區、西南方向克拉瑪依油田的一至五區、紅山嘴地區的硼含量都很低。三疊系上克拉瑪依組地層水中硼主要分布在百口泉、紅山嘴地區。東北方向百口泉地區的檢185井、檢188井硼含量最高；西面一至六區以及西南面的紅山地區、小拐地區的硼含量都很低。侏羅系八道灣組地層水中硼的分布變化比較平緩，只在檢181井、拐8井、551井有稍高出侏羅系八道灣組異常限，也與斷裂有一定關系。

克拉瑪依油田地層水中Fe2+的最大值和平均含量最高值均在二疊系，其最高含量達1 112.75 mg/L；其次為第三系，石炭系地層水中Fe2+的含量很低，其值小于0.3 mg/L（表1）。

2 與礦化度、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+、K++Na+的關系

礦化度是地層水化學成分含量的總體反應，在很大程度反應了地下水形成演化過程及其經歷的各種地質作用。從不同礦化度區間的硼的平均含量統計結果表明，礦化度在 0.67～70 g/L的區間內，硼含量有逐漸增大的趨勢，礦化度在70～100g/L的區間內，硼含量異常高，這說明硼是在水相中隨著地下水的蒸發濃縮而增加濃度的元素。

從不同礦化度區間的Fe2+的平均含量統計結果表明，礦化度在 0.60～30 g/L的區間內， Fe2+含量有逐漸增大的趨勢；礦化度在30～50 g/L的區間內，Fe2+含量不斷減小，其值為23～72 mg/L；當礦化度在50～60 g/L的區間內，Fe2+含量最高，其值為845.96 mg/L；當礦化度大于60 g/L時，Fe2+含量逐漸減小。

硼與水化學離子C1-、SO42-、HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+、K++Na+是有一定關系的。硼在含量很低的背景區域內，與水化學離子的關系不明顯，在背景區域之上，硼隨C1-、SO42-、CO32-、、K++Na+的增高有增大的趨勢。特別是在高硼含量的地層水中Cl-、CO32-離子很高，陽離子K++Na+也很高，而Ca2+、Mg2+、離子的含量相應很低。

3 硼、碘與水型的關系

克拉瑪依油田水化學以NaHCO3型水和CaCl2型水為主，硼也具有這一特征，在水型的資料為785個，其中NaHCO3型水444個，占56.35%，硼平均含量為64.76 mg/L；CaCl2型水233個，占29.95%，硼平均含量為25.66 mg/L；Na2SO4型水86個，占10.91%，硼平均含量為22.87 mg/L；MaCl2型水22個，占2.79%，硼平均含量為24.69 mg/L。統計數據表明硼易大量聚集在NaHCO3型水中，尤其是特高含量的硼集中在“活化水”中。根據國內外文獻資料表明，地下水中的硼含量最高為1 000 mg/L，而準噶爾盆地地層水中硼含量最大的達2 330.95 mg/L。

克拉瑪依油田高含硼量的地下水都集中在風13井、風3井、風9井、風7井、風15井、風6井及九區（426井、438井、440井）的石炭系和二疊系的強“活化水”中，它與下伏的“地幔上涌區”以及通過克拉瑪依油田的大斷裂有密切關系。研究發現硼的高含量分布帶與強“活化水”分布帶是一致的，這可能是硼的化合物自巖層溶濾過程在重碳酸鈉型水的作用下特別容易進行的緣故。

Fe2+分析資料統計表明，四種水型中均有Fe2+含量。Fe2+在CaCl2型水中含量較高，如克拉瑪依油田八區檢烏1井（2 506.45～2 759 m，P2x-P1f）地層水，為CaCl2型水，Fe2+含量1115.05 mg/L，礦化度27.7 g/L。MgCl2型水中也有高含量，其平均值為248.95 mg/L。NaHCO3型水中Fe2+含量平均為41.38 mg/L。Na2SO4型水中Fe2+含量較低，平均為4.08 mg/L。CaCl2型水所在環境為封閉還原環境，Fe2+在還原環境中才能存在并獲得高含量，在氧化環境下地層水中的Fe2+將轉化為Fe3+。

4 高含量硼異常分布的規律

硼的高值異常分布在高礦化度、高HCO3-、高CO32-的NaHCO3型水中。來自深層的高礦化度、高HCO3-、高CO32-的NaHCO3型水主要分布在七區、八區、九區、烏爾禾、風成城等地區，而在這些地區的地層水中硼含量非常高，以風13井為代表，高達2330.95 mg/L，礦化度為77 g/L，屬于NaHCO3型水。這種水多分布于深部的石炭系和二疊系，與深部斷裂有關，因此可認為高含量硼來自深層。

5 硼、二價鐵與油氣藏的關系

把產自“油層”、“油水同層”、“含油層”的水、與產自“水層”的水中的硼、Fe2+含量進行了分析統計結果表明：硼在“油層水”中的平均含量為96.34 mg/L，Fe2+的平均含量為244.72 mg/L；硼在“油水同層水”中平均含量為90.91 mg/L，Fe2+的平均含量為54.43 mg/L；硼在“含油層水”中的平均含量為35.78 mg/L，Fe2+的平均含量為31.38 mg/L；而硼在“水層水”中平均含量為38.73 mg/L，Fe2+的平均含量為26.99 mg/L。反映了在“油層水”、“油水同層水”中硼、Fe2+的含量高于“含油層水”、“水層水”的現象，即含油飽和度較高的“油層”中地層水的硼、Fe2+含量高于含油飽和度較低的“含油層”和“水層”中地層水的硼、Fe2+的含量。因此認為地層水硼、Fe2+的含量和油氣藏有一定的關系。

6 結語

（1）石炭系和二疊系地層水中硼元素的含量較高，這與與深部斷裂有關。

（2）二疊系和第三系地層水中Fe2+的含量最高。

（3）地層水中硼元素主要富集在NaHCO3型水中，Fe2+主要富集在CaCl2型和MgCl2型水中。

（4）油層水、油水同層水中硼、Fe2+的含量較高，顯示出油藏與地層水中硼、Fe2+的含量存在較好的相關性。

參考文獻

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