油氣田水分析方法的優選及應用

1.目的

監測油氣田產出水中無機陰陽離子含量的變化可以快速判斷地層是否產出地層水；產出水礦化度或氯離子含量突增可以及時提示地層水的出現，有助于生產現場采取相應的對策和措施。油氣田水分析測定水樣中主要陰、陽離子含量，并根據離子含量得出水型及成因系數、保存系數等指標，結合地質背景可以輔助判斷所處環境是否有利于油氣藏保存；通過監測水樣陰陽離子含量的變化，可以判斷殘酸或泥漿返排是否徹底。因此，水分析數據為油氣勘探開發生產提供了及時有效的地層水地球化學依據。

2.方法

按照目前的水分析執行行業標準——《油氣田水分析方法：SY/T 5523—2016》，需要檢測的項目復雜，采用方法眾多。分為傳統手工操作及儀器分析：前者主要為滴定法、重量法等，其分析步驟繁瑣、使用藥品多、周期長，加之多數水樣顏色較深、干擾因素多、難以判斷滴定終點，導致誤差大，現已逐步被淘汰；后者主要包括離子色譜法和光譜法，檢測更為快速準確、使用藥品少、不受顏色或其他因素的影響。離子色譜法可儀測定一價、二價陽離子及主要的無機陰離子含量，采用柱后衍生著色用UV檢測器還可測定過渡金屬離子含量，尤其是可以分別測定二價鐵與三價鐵含量（水中二價鐵含量是水處于還原性環境的重要指征）。光譜法只能測定金屬離子含量及硼含量。離子色譜法可以涵蓋油氣田水中主要的陰陽離子的測定尤其是測定無機陰離子較為經典，而測定陽離子特別是過渡金屬離子含量則光譜法更具優勢。

3.應用及效果

引入儀器分析法后，刷新了我們對地層水的既有認知：①如傳統認識中硫酸根與鍶鋇不能共存，而離子色譜分析可同時測出水樣中硫酸根與鍶鋇，這是高礦化度地層水中鹽效應所致；②傳統手工法測出陰離子及堿土金屬含量，差減法得出鈉鉀合量，而儀器分析測定鈉、鉀真實含量，鈉、鉀的分別測定讓我們認識到在酸化、泥漿返排過程中水樣分析結果陰陽離子不匹配現象。根據水分析數據，可甄別地層水與凝析水、受酸化或泥漿返排液影響的水。地層水與凝析水、受殘酸或泥漿返排液影響水的特征區別如表1、2所示。

表1 地層水與受殘酸影響水、受泥漿返排液影響水的特征對比表

表2 地層水與凝析水的特征對比表

也可根據水樣中鈉、鉀、鎂、鈣含量繪制史蒂夫相圖版，快速直觀判斷水樣在排酸或泥漿返排過程中返排是否徹底。根據水分析數據總結的在酸化、泥漿返排過程中返排是否徹底的判識方法，目前已經廣泛應用于油氣勘探開發現場，如四川盆地磨溪、高石梯、雙魚石等構造探井的生產中，并取得了較明顯的成效。

（關云梅：中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院。E-mail: guanym@petrochina.com.cn，本期金點子欄目特約主編 何家歡，編輯居維清）