油田水离子参数与原油保存有利环境研究

吴颖昊 吴兆徽 徐守余

摘 要：在低油价的新常态新形势下，水动力充足，且具有良好油田水条件的中浅层油藏，逐渐成为了油田开发的重点，然而开发上对油田水成分特征的深入分析比较欠缺，各项离子参数与原油保存关系也模糊不清。为此，在深入分析油田水成分的基础上，分析了水型分布、钠氯系数、脱硫系数情况，比较了油田水矿化度和埋深的关系，找出了油田水与原油保存条件之间的关系，发现总矿化度和钠氯系数存在着较好的对应关系，较低的矿化度常对应较高的钠氯系数，即对原油保存有利的地区。高矿化度NaHCO3型和Na2SO4型水区，是寻找次生油藏的有利区域，此外，总矿化度高值、钠氯系数低值是有利于原油保存的重要地区。通过明确油田水特征，对利用油田水离子参数反推原油保存的有利区域具有重要意义。

关 键 词：油田水；矿化度；脱硫系数；钠氯系数；原油保存

中图分类号：TE 124 文献标识码： A 文章编号： 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

水動力条件充足的油藏通常埋深较浅、孔渗条件较好，这类水体较大的油藏多见于浅层稠油区块[1]，地层水能量充足，开发效果通常较好，在油价低迷的形势下，仍具有较强竞争力。能反映油田水情况的重要指标有水型、盐度、离子含量等[2，3]。这些油田水指标能够说明油气保存条件好坏，其变化也体现了成藏条件的改变[4]，原生油藏与次生油藏保存的油田水环境还存在不同，摸清不同部位的油田水特征能够优选有利油气分布的区域。

此次以埕北油田的油田水为例，分析了油田水的性质和油气保存的关系。油田水共包括NaHCO3、Na2SO4、MgCl2、CaCl2四种水型[5]。浅层一般是低矿化度Na2SO4型，中层一般是高矿化度CaCl2型，MgCl2水型的深度、矿化度都介于两者之间[6]，不论深度都可出现NaHCO3水型；钠氯系数（Na+/Cl-）大，说明渗入水多，不利原油保存，小则说明渗入水少，有利保存[7，8]。通过综合分析油田水各项特征，研究了原油的保存条件，为油田开发提供依据。

1 油田水矿化度与主要离子浓度

1.1 油田水离子浓度

对工区油田水分析发现，Na+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-之和大于总离子量85%。矿化度与其总含量呈正比，Na+、Cl-和矿化度线性相关，SO42-的线性相关程度次之，Mg2+和Ca2+最低，显示出离子浓度与矿化度有明显的变化关系。

各区域油田水的Na离子含量都大于80%，明显大于其他类型离子。这是由于地层富集油，钠离子比较富集，钙镁离子容易在这种富油环境中沉淀[9]。阴离子中，Cl-、HCO3-比例最大，且Cl-、Na+高于HCO3-含量，这是由于海相沉积环境造成的[10]。Cl-和HCO3-含量分别占阴离子总量的45%～55%。统计发现，矿化度和Cl-线性同增同减，反映油田水中Cl-最能影响矿化度，即总离子数（图1）。总体而言，该区域的离子排序与国内外多数油田水排序一致[11]。工区里同时有四类常见水型，其中以利于原油保存的NaHCO3型为主，仅局部有CaCl2型和不利于原油保存的MgCl2和Na2SO4型。

1.2 油田水纵向矿化度与类型

油田水垂向廣泛分布，Na+、Cl-、HCO3-的含量随矿化度同增同减，而高氯浓度一般认为是油田水溶解岩盐造成的[12]，即高盐度部位与岩盐矿物的溶解有关。不论从各层段的大尺度上看（图2），还是从同一油层的小尺度上看（图3），矿化度都会随埋深增加，Na+、Cl-、HCO3-含量也随着深度增加而加大，而Ca2+、Mg2+、SO42-、CO32-含量变化规律不太明显，各层段水样的SO42-绝对浓度相差较大，反映工区的水层受原油影响而发生还原。

纵向油田水水型基本为NaHCO3型，有利原油保存，只是在不同位置有差异[13]，如歧口凹陷歧17井区油田水水型为MgCl2型水；张东则存在NaHCO3和CaCl2型水，下部是NaHCO3型，之上是CaCl2型，说明流体基本不活动。水型改变是由于还原脱硫使SO42-减少，Ca2+、Cl-增加，从而形成了CaCl2型水，该水型有利于油气的保存。

1.3 油田水平面矿化度与类型

平面上，油田水的矿化度总体水平偏高，由构造高部位向构造低部位地区增高，且在歧南凹陷向张东构造和歧口凹陷向张东构造两处位置陡然升高，反映了较好的保存条件，已发现油藏处在这些位置。Es1油田水矿化度高达10 000 mg/L，反映了该区域流体不畅通，属于还原环境，具有原油保存的有利条件。

从油田水成分来看，有助原油保存的NaHCO3水型居多，一些保存较好地区存在CaCl2和MgCl2型油田水。目前，在发育NaHCO3型油田水环境的多套地层中发现了大量的原油藏或显示，表明NaHCO3型油田水环境的存在对原油的保存是一个有利的条件。高盐度NaHCO3型水与潜伏深断裂相关，是高浓度CO2进入油田水，造成水中HCO3-+CO32->Cl-+SO42-，使油田水“活化”，可用于判断隐藏的开启性断层。NaHCO3型水在断裂带周边分布，局部地区有高矿化度CaCl2或Na2SO4型水或混合成因MgCl2型水，这是由于水中自身和生油过程伴生的CO2进入油田水中造成的，从而形成高盐度NaHCO3型水。

2 油田水钠氯系数与脱硫系数

钠氯系数（Na+/Cl-）（亦称变质系数）的变化与原油藏的形成与保存环境有关，若其数值低，原油形成与保存条件就好[14]。前人在研究大量油田水后将油田水钠氯系数0.65作为有利于原油保存的下限。脱硫系数（γ（SO42-）100/γ（Cl-））能反映适合原油保存的环境，如果该值较小，油气储存环境封闭，反映有利原油保存的还原环境。

工区钠氯变化在0.61～4.22之间，沙河街Na+/Cl-为0.79～0.95，说明陆相地表水的渗入影响大。个别井仅为0.53，反应变质程度较小，有利于原油的保存[15]。该系数的规律性不强，反映水流态复杂，变质程度高。依据最新资料，一般钠氯系数<1.5可见油藏[16]，故确定将1.5作为有无原油的临界值。

脱硫系数变化范围较大，介于0.26和25.98之间，一般大于1.0，说明水体活动频繁，油藏明显受地表淡水影响[17]。油田水脱硫系数的低值区域仅0.24。由于油田水脱硫系数一般<20（图4），故取值20作为工区地表水与油田水的临界值[18]。

3 油田水特征与原油保存关系

油田水钠氯系数由于随深度增加而减小，反映封闭性变好[19]。综合前面分析可知，总矿化度、钠氯系数存在一定的对数相关性（图5），钠氯系数低时矿化度高，有利于原油保存[20]；脱硫系数和矿化度的关系则不明显，脱硫系数跨度大，反应了较复杂的流态。

油田水呈矿化度上低下高的正向剖面。这是由于地表水沿断裂运移，低部位矿化度高[21，22]，因而矿化度上低下高，即正向的水化学剖面。沙二段的油田水矿化度陡然升高，形成反向水化学剖面，向上转为正向，这是因为大量断裂形成了高盐度油田水运移通道，使得盐度逐步增加，形成反向盐度剖面，向上突然降低，形成正向剖面[23，24]。这反映了受地表水作用，浅层盐度低，NaHCO3型水向上运移，盐度存在一定程度下降，最后在封闭性好的部位，与浅层Na2SO4水型的混合，即形成了较高盐度的Na2SO4型水。总体上看，高盐度NaHCO3型水区是原生油藏保存有利区域，高矿化度NaHCO3和Na2SO4水型混合区域是次生原油藏保存有利区域。

4 结 论

（1）通过离子含量分析发现，由于油田水通常为还原环境，原油保存条件好的区域水型发生了变化，发生浓缩和强烈脱硫作用，SO42-含量很少或不存在，而Ca2+和Cl-富集，形成氯化钙型水，从而形成了有利原油保存的油田水环境。

（2）通过统计分析发现，工区总矿化度和钠氯系数纵向相关性强。较高的矿化度通常对应于较低的钠氯系数，反之，较低的矿化度常对应较高的钠氯系数，也就是对原油保存有利的地区。

（3）工区广泛存在的高矿化度NaHCO3型油田水范围，是原生油藏保存的有利区域；沙二中出现的高矿化度NaHCO3型和Na2SO4型油田水范围，是次生原油藏保存的有利区域。

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