苏里格气田西区产水规律研究

林海萍，李谦定，南叶飞

（西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065）

油田化学

苏里格气田西区产水规律研究

林海萍，李谦定，南叶飞

（西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065）

苏西区是苏里格气田近年来投入开发的重要区块，随着开发规模的不断扩大，部分生产井出现了含水较高的现象。为进一步提高气井综合开发水平，通过水质分析方法对产出水进行部分阴、阳离子质量浓度分析，利用产出水总体化学特征，矿化度与各离子的关系，结合化学特征系数（变质系数、脱硫系数、成因系数）确定了该区的产水类型（正常地层水、淡化地层水、凝析水），并对单井产水类型进行了识别，从而系统地总结了苏西区气田产水规律。最后，简述了产水规律在油气勘探中的应用。

苏西区；产水规律；产水类型；化学特征系数；总矿化度

苏里格气田西区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克前旗及鄂托克旗境内，区域构造隶属鄂尔多斯盆地伊陕斜坡西北部，西邻天环坳陷。随着苏里格气田开发规模的不断扩大，苏里格部分区块气井产水量出现上升趋势，前期勘探开发实践表明，苏里格气田西区是苏里格气田产水最严重的区块，产水井约占测试井的48%[1，2]，平均水气比已经达到1方·万方-1，2013年底投产气井560口，单井日均产气0.77×104m3·d-1左右，单井日均产水185m3· d-1左右。该区在开发过程中普遍见水，大部分气井从投产初期阶段就开始产水。气井产水容易引起井底产生积液，从而导致天然气水合物的生成，影响气井的正常生产，降低了气藏的采收率[3]。为了提高投产气井的生产效率、实现单井采收率的最大化，亟需开展该区气田产水规律研究，这对提出针对苏西区合理的治水对策、提高气藏开发综合水平具有重要意义[4]。

1 实验方法

参照SY/T5523-2006《油田水分析方法》及SY/T5329-2012《碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法》中的规定，进行单口井产出水水质分析。

2 结果与分析

2.1 产出水化学总体特征

2.1.1 水型、pH值及总矿化度

图1 研究区28口气井井位图Fig.1 The geological base map of 28 gas wells in the researched area

依照苏林分类，苏里格西区28口气井产出水均为单一的CaCl2水型，都呈弱酸性或近中性（pH值为5.65～6.81）。此区块产出水总矿化度分布较宽，在514.21～33705.92mg·L-1之间，平均为12698.49mg· L-1。水型及产出水总矿化度综合反映离子含量多少比例关系及其成分。分析结果表明，地层水位于水动力相对滞留区域，处于相对还原环境，进一步反映储层封闭条件较良好，有利于油气的运聚与成藏。

2.1.2 常量元素分析该区块产出水的无机常量元素主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、、等离子。阳离子质量浓度大小顺序为K++Na+>Ca2+>Mg2+，阴离子质量浓度大小顺序为Cl->（表1）。阴、阳离子总质量浓度比值约为1.68，阳离子中K++Na+和Ca2+含量占优势，K++Na+含量在90.25～6851.34mg·L-1之间，平均为2967.33mg·L-1；Ca2+含量在63.26～5329.12mg·L-1之间，平均值为1654.35 mg·L-1，分别均占阳离子总量的62.7%和35.0%，Mg2+质量浓度相对较低，平均为93.07mg·L-1，占阳离子总量的1.97%。阴离子中Cl-占绝对优势，在268.49～20875.36mg·L-1之间，平均为7555.75mg·L-1，其质量浓度约占阴离子总量的94.8%。质量浓度相对较低，平均值为388.44mg·L-1，占阴离子总量的4.88%。

2.2 总矿化度与各阴、阳离子关系

总矿化度对地层水化学性质有着一定的主导作用。苏西区气田产出水总矿化度的影响因素诸多，所以总矿化度分布范围较宽，但依然有规律可以遵循。本文考察了总矿化度与各离子的关系，结果见图2～5。

由图2～5可知，总矿化度与各离子的关系有直线型和散点型两种类型。其中总矿化度与Cl-、K++Na+、Ca2+质量浓度具有正相关性，尤其与Cl-的正相关性最好，通过线性回归分析，得出总矿化度与氯离子质量浓度的一次方程式：

Y（Cl-质量浓度）=0.6208X（总矿化度）-308.51，R2=0.9987

此方程的确定性系数R2十分逼近于1，表明地层水中的总离子量被Cl-含量严格控制，Cl-含量与总矿化度几乎同步等速在变化；而总矿化度随、、Mg2+质量浓度的改变并没有明显的变化趋势，即呈散点关系，不具有相关性。综上所述，该区块产出水的总矿化度主要受Cl-、K++Na+、Ca2+含量的影响。

图2 总矿化度与Cl-质量浓度的关系Fig.2 The relationship between total salinity and mass

图3 总矿化度与K++Na+质量浓度的关系Fig.3 The relationship between total salinity and mass

图4 总矿化度与HC质量浓度的关系Fig.4 The relationship between total salinity and mass

图5 总矿化度与Ca2+质量浓度的关系Fig.5 The relationship between total salinity and mass concentration of Calcium

2.3 产出水化学特征系数

仅利用水型和总矿化度对油气聚集及储存环境的判断有一定的偏差，还应该结合化学特征系数综合判断，化学特征系数更能真实地反映地层水的聚集、运移及储存状态，是判识产出水类型的重要指标。当前，运用最多的化学特征系数有变质系数、脱硫系数、成因系数。若将总矿化度与化学特征系数结合起来判断，效果会更佳。本文通过对变质系数、脱硫系数、成因系数的研究，并分析其与总矿化度之间的关系，从而判定出该区块的产出水类型。

2.3.1 变质系数rNa+/rCl-该系数也称为钠氯系数。它是地层封闭性、地层水变质程度和运动性的重要指标，与油气无直接关系，属环境指标[5]。苏西区产出水都属于CaCl2水型，通过进一步计算该区块产出水Na+、Cl-质量浓度的比值，可以总结出：rNa+/rCl-值变化在0.31～0.55之间，平均值为0.40，同时，分析其与总矿化度之间的相关性，结果表明，在总矿化度增大的同时，钠氯系数有相应减小的趋势（图6）。依照博雅尔斯基的细分标准（1970），钠氯系数如果大于0.85认为是自由水特征，此值若小于0.50则认为是滞留环境，而苏西区产出水的钠氯系数主要集中于0.3～0.5之间，属于此细分标准中的第Ⅴ类，表明地层封闭性较好，地层水受渗入水影响较弱，对烃类的保存比较有利，非常有利于油气的运聚和储存。

图6 总矿化度与钠氯系数关系Fig.6 The relationship between total salinity and metamorphic coefficient

图7 总矿化度与脱硫系数关系Fig.7 The relationship between total salinity and desulfurization factor

2.3.3 成因系数（Cl--Na+）/2Mg2+成因系数即为Cl--Na+与2Mg2+质量浓度的比值，是苏林通常采用的产出水类型判识系数，具有一定研究意义。苏西区成因系数主要集中在5.00～40.00之间，平均值为48.39。通过分析该系数与总矿化度之间的相关程度，可得，随着总矿化度的增大，成因系数并没有明显的变大或减小的趋势，在总矿化度比较低的范围内，该系数波动异常（图8）。大量文献统计资料显示，与油气相伴生的地下水的成因系数通常都大于0.5[6]，而此区块该系数都大于5，在上述指标内，表明该区块储层封闭条件较为良好。

图8 总矿化度与成因系数关系Fig.8 The relationship between total salinity and genetic coefficient

2.4 产水类型判定

通过对苏西区气田产出水的化学总体特征，矿化度与各阴、阳离子的相关程度、化学特征系数的分析，进一步结合博雅尔斯基的细分标准，类比近几年以来该区块气田产出水的研究规律，确定该区块产出水可分为3类：正常地层水、淡化地层水和凝析水，并识别出11口井为正常地层水、10口井为淡化地层水、7口井为凝析水（表2～4）。可以得出，正常地层水所占比例最大，其次是淡化地层水，然后是凝析水。

2.4.1 正常地层水正常地层水是指天然气进入储集层后，气水分异不彻底而残存于孔隙中的束缚水或因气驱能量有限而未排尽的自由水[7]。该区块正常地层水的总矿化度较大，在14281.07～33705.92mg· L-1之间，可能各种水以不同的比例混入，此变化范围较宽，其中有60%大于16000.00mg·L-1，变质系数为0.38～0.48，脱硫系数为0～0.83，成因系数为12.51～332.55。

表2 苏西区块产出水正常地层水判识Tab.2 Distinction of normal formation water in the researched area

2.4.2淡化地层水

表3 苏西区块产出水淡化地层水判识Tab.Distinction of desalinized formation water in the researched area

淡化地层水是指致密透镜体水或气层滞留水与凝析水的混合液[8]。该区块淡化地层水与正常地层水相比，矿化度相对偏低些，总矿化度在9476.21～14539.31mg·L-1之间，变质系数为0.35～0.43，脱硫系数为0.05～0.68，成因系数为10.72～96.81。可能混入的各种水比例不一样，各阴、阳离子含量存在一定的变化，但是总的来说，变化范围比较小。故淡化地层水总体系数跟正常地层水基本相似，水型与正常地层水也相同。

2.4.3 凝析水

凝析水是指开采过程中随着压力、温度的骤降，导致天然气中水蒸气凝结而产出的液态水[2]。地层中的天然气均伴随有少量水蒸汽。在采气过程中，随着地层压力和温度骤降，都有可能会造成凝析水的析出。凝析水一般在井筒周围地层中凝结，同时伴随有一部分少量的地层水，所以气田在开采过程中的凝析水产出量一般大于理论值，通常以水蒸气的形式存在于地下[8]。该区块凝析水的主要水化学特征是：矿化度相对正常地层水和淡化地层水较低，一般在9000mg·L-1以下，水型也是CaCl2型，无机常量元素主要包括阴离子Cl-、HC和阳离子Ca2+、Na+、K+，含少量S和Mg2+变质系数为0.32～0.55，脱硫系数为0.09～7.10，成因系数为5.06～33.58。结果表明，凝析水在总矿化度和化学特征系数方面，都与正常地层水和淡化地层水存在较为明显的差异。

3 产水规律在油气勘探中的应用

地球化学场是寻找油气藏的有利区域。大量研究统计资料表明，对油气聚集和储存最有利的环境，应是地层水交替平缓和滞留的环境。从当前水化学特征来看，这些区域是以Na+、Cl-为主的高矿化度水分布区域。但对于某些地质条件较特殊的油气藏来说，用水文地球化学特征来判断油气聚集及储存条件，标准也就不一样。在判断油气运聚方向及储存条件时，通常还采用钠氯系数、脱硫系数及成因系数等。一般认为：距停滞区越近其系数值越小，距供水方向越近其系数值越大。在水化学剖面上，油气水运聚的前方，以上系数值越小。

4 结论

（1）苏西区产出水都是单一的CaCl2型，总矿化度比较高，阳离子以K++Na+、Ca2+为主，阴离子中Cl-占绝对优势。总矿化度与Cl-、K++Na+、Ca2+质量浓度具有正相关性，其中，总矿化度与Cl-的相关性最好；而与、、Mg2+呈散点关系。所以，该区块总矿化度主要取决于Cl-、K++Na+、Ca2+的含量。

（2）该区块产出水的变质系数与总矿化度有一定的相关性，而脱硫系数和成因系数随之改变并没有明显的变化趋势，进一步分析判定出11口井为正常地层水、10口井为淡化地层水、7口井为凝析水。可得，正常地层水约占39%，淡化地层水约占35%，凝析水所占比例较小，约为26%。

（3）正常地层水和淡化地层水，除矿化度存在较大差异外，其化学特征系数总体很相似，而凝析水与正常地层水和淡化地层水在矿化度和水化学特征系数方面都有明显的差异。

（4）通过水化学规律找油气在油气普查勘探中能够比较准确地反映出油气聚集成藏的有利地带，提供可靠的含油气信息，具有效率高、成本低的特征。进一步结合物探、地质和化探分析成果可以提高油气勘探综合水平。

［1］代金友,李建霆,王宝刚,等.苏里格气田西区气水分布规律及其形成机理［J］.石油勘探与开发,2012,39（5）:524-529.

［2］代金友,王蕾蕾,李建霆,等.苏里格西区气水分布特征及产水类型解析［J］.特种油气藏,2011,18（2）:69-72.

［3］周俊杰,李颖川,宋东彬,等.鄂尔多斯盆地大牛地低渗气田产水规律［J］.石油天然气地质,2011,32（54）:946-951.

［4］阮基富,李新玲,张苏.充西须四气藏气水分布规律［J］.天然气勘探与开发,2012,35（1）:43-49.

［5］地层水资料在油气勘探中的应用［J］.新疆地质,2004,22（3）: 304-307.

［6］金文辉.苏西48区盒8段气水分布规律［D］.四川:成都理工大学,2010.

［7］姜萍,李红星,安文武,等.苏里格气田苏20区块气水关系研究［J］.录井工程,2011,22（1）:64-69.

Study on regularities of the produced water in western sulige gasfield

LIN Hai-ping，LI Qian-ding，NAN Ye-fei
（College of Chemistry and Chemical Engineering,Xi'an Shiyou University,Xi'an 710065,China）

The west district in Sulige Gasfield has been a major zone that has been brought into development in recent years.As the proportion is continuously expanded in great extent,the phenomenon of higher water production exists to some degree in some local producing gas-wells.For raising the comprehensive efficiency of gas exploration further and the method of analysis of water quality was done to the produced water to analyze the content of some Anion and cation,the types of the produced water（normal formation water,desalinized formation water,condensate water）were definited with the overall chemical characteristics,the relationship between salinity and the content of anion and cation,chemical characteristic data（metamorphic coefficient,desulfurization coefficient,genetic coefficient）,and futher every producing gas-well was distinguished.All in all,the systematic analyses were made to the regularities of the produced water in western Sulige Gasfield.Lastly the regularities of the produced water applied to production of oil and gas exploration was showed simply.

western Sulige Gasfield；regularities of produced water；types of produced water；chemical characteristic datas；total salinity

TE341

A

1002-1124（2014）10-0034-05

2014-06-03

林海萍（1990-），女，汉族，陕西延安人，西安石油大学化学化工学院在读硕士研究生，主要从事油气田化学方面的基础科研工作。

导师简介：李谦定（1959-），男，汉族，陕西富平人，教授，研究生导师，主要从事油气田化学和精细化工方面的教学与科研工作。