油田水離子參數(shù)與原油保存有利環(huán)境研究

吳穎昊 吳兆徽 徐守余

摘 要：在低油價(jià)的新常態(tài)新形勢(shì)下，水動(dòng)力充足，且具有良好油田水條件的中淺層油藏，逐漸成為了油田開發(fā)的重點(diǎn)，然而開發(fā)上對(duì)油田水成分特征的深入分析比較欠缺，各項(xiàng)離子參數(shù)與原油保存關(guān)系也模糊不清。為此，在深入分析油田水成分的基礎(chǔ)上，分析了水型分布、鈉氯系數(shù)、脫硫系數(shù)情況，比較了油田水礦化度和埋深的關(guān)系，找出了油田水與原油保存條件之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)總礦化度和鈉氯系數(shù)存在著較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，較低的礦化度常對(duì)應(yīng)較高的鈉氯系數(shù)，即對(duì)原油保存有利的地區(qū)。高礦化度NaHCO3型和Na2SO4型水區(qū)，是尋找次生油藏的有利區(qū)域，此外，總礦化度高值、鈉氯系數(shù)低值是有利于原油保存的重要地區(qū)。通過(guò)明確油田水特征，對(duì)利用油田水離子參數(shù)反推原油保存的有利區(qū)域具有重要意義。

關(guān) 鍵 詞：油田水；礦化度；脫硫系數(shù)；鈉氯系數(shù)；原油保存

中圖分類號(hào)：TE 124 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）08-1674-04

Abstract： Under current situation of low oil price， shallow-middle depth reservoirs with enough pressure have become the focus during oilfield development. However， in-depth analyses on the characteristics of oilfield water compositions are still lacked. The relationship of geochemical parameters and oil preservation conditions is also unclear. Therefore， based on in-depth analysis of oilfield water compositions， water distributions， sodium chloride coefficient and desulfurization coefficient were analyzed， the relationship of the salinity and depth was compared. The relationship between oilfield water and oil preservation conditions was discussed. Its found that the total salinities have close relationship with sodium chloride coefficients. Low salinity always corresponds to high sodium chloride coefficient， which is a favorable area for oil preservation. High salinity NaHCO3 and Na2SO4 regions are favorable areas for the search of secondary oil reservoirs. Additionally， high value area of total salinity and low value area of chlorine coefficient are important places for the preservation of crude oil. Through the analysis of oilfield water characteristics， it is important to choose favorable oil preservation regions by using proper parameters.

Key words： oilfield water； salinity； desulfurization coefficient； sodium chloride coefficient； oil preservation

水動(dòng)力條件充足的油藏通常埋深較淺、孔滲條件較好，這類水體較大的油藏多見于淺層稠油區(qū)塊[1]，地層水能量充足，開發(fā)效果通常較好，在油價(jià)低迷的形勢(shì)下，仍具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。能反映油田水情況的重要指標(biāo)有水型、鹽度、離子含量等[2，3]。這些油田水指標(biāo)能夠說(shuō)明油氣保存條件好壞，其變化也體現(xiàn)了成藏條件的改變[4]，原生油藏與次生油藏保存的油田水環(huán)境還存在不同，摸清不同部位的油田水特征能夠優(yōu)選有利油氣分布的區(qū)域。

此次以埕北油田的油田水為例，分析了油田水的性質(zhì)和油氣保存的關(guān)系。油田水共包括NaHCO3、Na2SO4、MgCl2、CaCl2四種水型[5]。淺層一般是低礦化度Na2SO4型，中層一般是高礦化度CaCl2型，MgCl2水型的深度、礦化度都介于兩者之間[6]，不論深度都可出現(xiàn)NaHCO3水型；鈉氯系數(shù)（Na+/Cl-）大，說(shuō)明滲入水多，不利原油保存，小則說(shuō)明滲入水少，有利保存[7，8]。通過(guò)綜合分析油田水各項(xiàng)特征，研究了原油的保存條件，為油田開發(fā)提供依據(jù)。

1 油田水礦化度與主要離子濃度

1.1 油田水離子濃度

對(duì)工區(qū)油田水分析發(fā)現(xiàn)，Na+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-之和大于總離子量85%。礦化度與其總含量呈正比，Na+、Cl-和礦化度線性相關(guān)，SO42-的線性相關(guān)程度次之，Mg2+和Ca2+最低，顯示出離子濃度與礦化度有明顯的變化關(guān)系。

各區(qū)域油田水的Na離子含量都大于80%，明顯大于其他類型離子。這是由于地層富集油，鈉離子比較富集，鈣鎂離子容易在這種富油環(huán)境中沉淀[9]。陰離子中，Cl-、HCO3-比例最大，且Cl-、Na+高于HCO3-含量，這是由于海相沉積環(huán)境造成的[10]。Cl-和HCO3-含量分別占陰離子總量的45%～55%。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，礦化度和Cl-線性同增同減，反映油田水中Cl-最能影響礦化度，即總離子數(shù)（圖1）?？傮w而言，該區(qū)域的離子排序與國(guó)內(nèi)外多數(shù)油田水排序一致[11]。工區(qū)里同時(shí)有四類常見水型，其中以利于原油保存的NaHCO3型為主，僅局部有CaCl2型和不利于原油保存的MgCl2和Na2SO4型。

1.2 油田水縱向礦化度與類型

油田水垂向廣泛分布，Na+、Cl-、HCO3-的含量隨礦化度同增同減，而高氯濃度一般認(rèn)為是油田水溶解巖鹽造成的[12]，即高鹽度部位與巖鹽礦物的溶解有關(guān)。不論從各層段的大尺度上看（圖2），還是從同一油層的小尺度上看（圖3），礦化度都會(huì)隨埋深增加，Na+、Cl-、HCO3-含量也隨著深度增加而加大，而Ca2+、Mg2+、SO42-、CO32-含量變化規(guī)律不太明顯，各層段水樣的SO42-絕對(duì)濃度相差較大，反映工區(qū)的水層受原油影響而發(fā)生還原。

縱向油田水水型基本為NaHCO3型，有利原油保存，只是在不同位置有差異[13]，如歧口凹陷歧17井區(qū)油田水水型為MgCl2型水；張東則存在NaHCO3和CaCl2型水，下部是NaHCO3型，之上是CaCl2型，說(shuō)明流體基本不活動(dòng)。水型改變是由于還原脫硫使SO42-減少，Ca2+、Cl-增加，從而形成了CaCl2型水，該水型有利于油氣的保存。

1.3 油田水平面礦化度與類型

平面上，油田水的礦化度總體水平偏高，由構(gòu)造高部位向構(gòu)造低部位地區(qū)增高，且在歧南凹陷向張東構(gòu)造和歧口凹陷向張東構(gòu)造兩處位置陡然升高，反映了較好的保存條件，已發(fā)現(xiàn)油藏處在這些位置。Es1油田水礦化度高達(dá)10 000 mg/L，反映了該區(qū)域流體不暢通，屬于還原環(huán)境，具有原油保存的有利條件。

從油田水成分來(lái)看，有助原油保存的NaHCO3水型居多，一些保存較好地區(qū)存在CaCl2和MgCl2型油田水。目前，在發(fā)育NaHCO3型油田水環(huán)境的多套地層中發(fā)現(xiàn)了大量的原油藏或顯示，表明NaHCO3型油田水環(huán)境的存在對(duì)原油的保存是一個(gè)有利的條件。高鹽度NaHCO3型水與潛伏深斷裂相關(guān)，是高濃度CO2進(jìn)入油田水，造成水中HCO3-+CO32->Cl-+SO42-，使油田水“活化”，可用于判斷隱藏的開啟性斷層。NaHCO3型水在斷裂帶周邊分布，局部地區(qū)有高礦化度CaCl2或Na2SO4型水或混合成因MgCl2型水，這是由于水中自身和生油過(guò)程伴生的CO2進(jìn)入油田水中造成的，從而形成高鹽度NaHCO3型水。

2 油田水鈉氯系數(shù)與脫硫系數(shù)

鈉氯系數(shù)（Na+/Cl-）（亦稱變質(zhì)系數(shù)）的變化與原油藏的形成與保存環(huán)境有關(guān)，若其數(shù)值低，原油形成與保存條件就好[14]。前人在研究大量油田水后將油田水鈉氯系數(shù)0.65作為有利于原油保存的下限。脫硫系數(shù)（γ（SO42-）100/γ（Cl-））能反映適合原油保存的環(huán)境，如果該值較小，油氣儲(chǔ)存環(huán)境封閉，反映有利原油保存的還原環(huán)境。

工區(qū)鈉氯變化在0.61～4.22之間，沙河街Na+/Cl-為0.79～0.95，說(shuō)明陸相地表水的滲入影響大。個(gè)別井僅為0.53，反應(yīng)變質(zhì)程度較小，有利于原油的保存[15]。該系數(shù)的規(guī)律性不強(qiáng)，反映水流態(tài)復(fù)雜，變質(zhì)程度高。依據(jù)最新資料，一般鈉氯系數(shù)<1.5可見油藏[16]，故確定將1.5作為有無(wú)原油的臨界值。

脫硫系數(shù)變化范圍較大，介于0.26和25.98之間，一般大于1.0，說(shuō)明水體活動(dòng)頻繁，油藏明顯受地表淡水影響[17]。油田水脫硫系數(shù)的低值區(qū)域僅0.24。由于油田水脫硫系數(shù)一般<20（圖4），故取值20作為工區(qū)地表水與油田水的臨界值[18]。

3 油田水特征與原油保存關(guān)系

油田水鈉氯系數(shù)由于隨深度增加而減小，反映封閉性變好[19]。綜合前面分析可知，總礦化度、鈉氯系數(shù)存在一定的對(duì)數(shù)相關(guān)性（圖5），鈉氯系數(shù)低時(shí)礦化度高，有利于原油保存[20]；脫硫系數(shù)和礦化度的關(guān)系則不明顯，脫硫系數(shù)跨度大，反應(yīng)了較復(fù)雜的流態(tài)。

油田水呈礦化度上低下高的正向剖面。這是由于地表水沿?cái)嗔堰\(yùn)移，低部位礦化度高[21，22]，因而礦化度上低下高，即正向的水化學(xué)剖面。沙二段的油田水礦化度陡然升高，形成反向水化學(xué)剖面，向上轉(zhuǎn)為正向，這是因?yàn)榇罅繑嗔研纬闪烁啕}度油田水運(yùn)移通道，使得鹽度逐步增加，形成反向鹽度剖面，向上突然降低，形成正向剖面[23，24]。這反映了受地表水作用，淺層鹽度低，NaHCO3型水向上運(yùn)移，鹽度存在一定程度下降，最后在封閉性好的部位，與淺層Na2SO4水型的混合，即形成了較高鹽度的Na2SO4型水?？傮w上看，高鹽度NaHCO3型水區(qū)是原生油藏保存有利區(qū)域，高礦化度NaHCO3和Na2SO4水型混合區(qū)域是次生原油藏保存有利區(qū)域。

4 結(jié) 論

（1）通過(guò)離子含量分析發(fā)現(xiàn)，由于油田水通常為還原環(huán)境，原油保存條件好的區(qū)域水型發(fā)生了變化，發(fā)生濃縮和強(qiáng)烈脫硫作用，SO42-含量很少或不存在，而Ca2+和Cl-富集，形成氯化鈣型水，從而形成了有利原油保存的油田水環(huán)境。

（2）通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，工區(qū)總礦化度和鈉氯系數(shù)縱向相關(guān)性強(qiáng)。較高的礦化度通常對(duì)應(yīng)于較低的鈉氯系數(shù)，反之，較低的礦化度常對(duì)應(yīng)較高的鈉氯系數(shù)，也就是對(duì)原油保存有利的地區(qū)。

（3）工區(qū)廣泛存在的高礦化度NaHCO3型油田水范圍，是原生油藏保存的有利區(qū)域；沙二中出現(xiàn)的高礦化度NaHCO3型和Na2SO4型油田水范圍，是次生原油藏保存的有利區(qū)域。

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