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(zhì)環(huán)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(lèi)方法、形成過(guò)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(jié)果表明:由于受到油田特有沉積環(huán)境影響，油田地下水通常在礦化度、離子分異和D函數(shù)上表現(xiàn)出明顯特征;對(duì)油田地下水的分析應(yīng)針對(duì)其特征選用合適的方法。本文對(duì)油田地下水的研究分析具有一定指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞:油田地下水地化特征分類(lèi)影響因素分析方法

中圖分類(lèi)號(hào):TE133+.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(c)-0076-01

油田地下水與油氣生成、運(yùn)移、聚集和保存的關(guān)系非常密切，它們共存于同一地質(zhì)沉積環(huán)境并相互接觸和交換，地下水的地球化學(xué)特反映了油氣形成的整個(gè)過(guò)程[1～5]。本文從油田地下水的地化特征角度闡述其分類(lèi)、形成與影響因素及分析方法。有助于認(rèn)識(shí)油氣生成和分布規(guī)律、確定有利儲(chǔ)層，進(jìn)一步加深對(duì)水驅(qū)油規(guī)律認(rèn)識(shí)，更有效地為油田開(kāi)發(fā)服務(wù)。

1 地化特征

油田地下水無(wú)機(jī)組分特征類(lèi)似深層地下水水性特征，表現(xiàn)為礦化度、離子分異和D函數(shù)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(guī)律為:

(1)水交替緩慢、封閉性好的還原環(huán)境下礦化度較高，且礦化度由周?chē)蛑行某试龈呲厔?shì);

(2)水交替良好且有滲入水補(bǔ)給地區(qū)，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(duì)封閉環(huán)境中經(jīng)受的深部高溫蒸發(fā)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(xiàn)象表現(xiàn)既有相同之處也存在差異。其同樣表現(xiàn)為Cl-和Na+占優(yōu)勢(shì);差異在于陸相油田水富集HCO3-，而海相油田水Ca2+和Mg2+相對(duì)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(shù)

佩爾托用D函數(shù)用以反映陽(yáng)離子或陰離子之間的比率關(guān)系，D函數(shù)值小表示某個(gè)組分占優(yōu)勢(shì)，如大慶油田陽(yáng)離子D函數(shù)值為2.78，其中Na+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。D函數(shù)值大表示各組分的比率之間相差較小。D函數(shù)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(yáng)離子的D函數(shù)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(shù)特征的形成，主要是由于油田水離子分異現(xiàn)象所造成的。

2 分類(lèi)

油田地層水多采用水中所溶解的無(wú)機(jī)礦物離子成分的含量或比率進(jìn)行分類(lèi)，包括帕勒梅爾、蘇林、肖勒及國(guó)內(nèi)的劉氏分類(lèi)法等。

2.1 帕勒梅爾分類(lèi)法

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

2.2 蘇林分類(lèi)法

蘇林分類(lèi)法是在帕勒梅爾分類(lèi)法的基礎(chǔ)上提出的，通過(guò)此方法可將天然水劃分為不同水型、水組、水亞組和水類(lèi)、水亞類(lèi)。分為4種類(lèi)型:大陸環(huán)境水包括Na2SO4和NaHCO3型水;海洋環(huán)境水包括MgCl2型水和代表深部環(huán)境的CaCl2型水。通過(guò)水中Cl-和Na+的摩爾比作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)水中占優(yōu)勢(shì)的陰離子，每個(gè)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(gè)水組;根據(jù)水組中占優(yōu)勢(shì)的陽(yáng)離子又可劃分為鈉、鎂、鈣3個(gè)水亞組。CaCl2型和Na2CO3型水在含油氣區(qū)被廣泛發(fā)現(xiàn)，蘇林確定出烴類(lèi)聚集與水型的最通常的關(guān)系序列為:CaCl2>Na2CO3>MgCl2>Na2SO4。

2.3 肖勒分類(lèi)法

根據(jù)溶解組分并按照氯化物、硫酸鹽、重碳酸鹽、堿交替系數(shù)、陰離子與陽(yáng)離子關(guān)系的順序?qū)⒂吞锼M(jìn)行分類(lèi)。分類(lèi)步驟為:(1)以水中溶解的氯化物含量為基礎(chǔ)將水劃分為6種主要水型;(2)根據(jù)硫酸鹽的濃度劃分為4個(gè)水組;(3)根據(jù)重碳酸鹽加碳酸鹽離子的含量劃分為3個(gè)水類(lèi);(4)堿交替系數(shù)表明水中離子與粘土中離子的交替情況。

2.4 劉氏分類(lèi)法

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

3 形成與影響因素

由于與周?chē)橘|(zhì)接觸經(jīng)歷地球化學(xué)作用改變或形成不同化學(xué)組分，油田地下水形成的影響因素包括:溶解、溶濾、陽(yáng)離子交替吸附、擴(kuò)散和濃縮、混合以及生物地球化學(xué)等作用。地下水的來(lái)源不同，其組分含量不同，反映不同的生成過(guò)程和環(huán)境。

4 分析方法

油田地下水分析的主要方法分為實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析法和水樣數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)法2大類(lèi)。前者包括以有機(jī)或無(wú)機(jī)組分含量分析法、壓力卡片法以及回收水量法等，此類(lèi)方法主要的依據(jù)是實(shí)驗(yàn)室化學(xué)工藝法。后者主要包括聚類(lèi)分析法、D函數(shù)法等數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)類(lèi)方法，此類(lèi)方法需要采用大量水樣數(shù)據(jù)，分析并提取樣品數(shù)據(jù)當(dāng)中的抽象的數(shù)學(xué)規(guī)律。兩種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，前者注重地層水的化學(xué)特征，但是不易顯示出特征中蘊(yùn)藏的規(guī)律性，識(shí)別程度不高;后者雖然具有較為精確的數(shù)學(xué)解釋結(jié)論，但過(guò)于抽象容易失去與地質(zhì)演化過(guò)程的物質(zhì)的聯(lián)系。

5 結(jié)語(yǔ)

油田地下水研究對(duì)分析油氣藏形成、分布規(guī)律具有重要意義。不同地質(zhì)歷史、環(huán)境的沉積盆地中油田水與油氣藏關(guān)系密切;在目前油田地下水研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)該進(jìn)一步深化分類(lèi)，依據(jù)先進(jìn)技術(shù)確立更準(zhǔn)確的分析方法;加強(qiáng)對(duì)水動(dòng)力學(xué)方面的研究并與地化特征相結(jié)合;在上述基礎(chǔ)上建立更符合實(shí)際情況的物理數(shù)學(xué)模型，滿足油田勘探開(kāi)發(fā)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]張金來(lái).我國(guó)油田水的基本特征及其分類(lèi)討論[J].地質(zhì)評(píng)論，1979，25(2):64～69．

[2]李賢慶，侯讀杰，張愛(ài)云.油田水地球化學(xué)研究進(jìn)展[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2001，20(2):51～53．

[3]劉崇禧.我國(guó)陸相盆地油田水化學(xué)特征及演變規(guī)律[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，1982，4(2):130～137．

[4]應(yīng)丹琳，秦成明，李忠權(quán)，等．含油氣性水化學(xué)特征指標(biāo)及評(píng)價(jià)模型研究[J].成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，22(3):16～22．

[5]李明，羅凱聲.地層水資料在油氣勘探中的應(yīng)用[J].新疆地質(zhì)，2004，22(3):304～307．