裴澤，陳嘉荔

西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安710065

蘇里格氣田西區(qū)地層水化學(xué)特征與氣藏保存

裴澤，陳嘉荔

西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西西安710065

文章對(duì)蘇里格氣田西區(qū)地層水化學(xué)組成與水型作了簡(jiǎn)要論述，重點(diǎn)以鈉氯系數(shù)（Na+/Cl-）、脫硫系數(shù)、氯鎂系數(shù)（Cl-/Mg2+）和變質(zhì)系數(shù)（（Cl--Na+）/Mg2+）等主要地層水化學(xué)特征指標(biāo)來(lái)研究分析該區(qū)塊氣藏的儲(chǔ)存環(huán)境，該研究工作有助于宏觀指導(dǎo)蘇里格西區(qū)的勘探開(kāi)發(fā)與地面工程建設(shè)。

蘇里格氣田；地層水；化學(xué)特征；氣藏保存；工程建設(shè)

0 引言

蘇里格氣田西區(qū)位于鄂爾多斯盆地，大部分地表被沙漠覆蓋，勘探開(kāi)發(fā)面積約1.3萬(wàn)km2，含氣層為上古生界二疊系下石盒子組的盒8段及山西組的山1段，厚約150 m。氣藏主要受控于近南北向分布的大型河流、三角洲砂體帶，氣層由多個(gè)單砂體橫向復(fù)合疊置而成，呈現(xiàn)出低孔、低滲、低壓、低豐度和嚴(yán)重的非勻質(zhì)特征[1]。油氣田地層水化學(xué)特征是不同的成巖環(huán)境的綜合反映，地層水的化學(xué)性質(zhì)與油氣成藏密切相關(guān)，地下水動(dòng)力條件及油氣層水演化側(cè)面反映了盆地流體流動(dòng)樣式及演化規(guī)律，油氣的生成、聚集、保存以及破壞都是在地層水的環(huán)境里或者是在地層水的參與下進(jìn)行的。氣田地層水是地下流體的重要組成部分，貫穿于任一個(gè)氣藏流體的始終，其化學(xué)特征蘊(yùn)含了諸多與氣藏儲(chǔ)存相關(guān)的信息。研究分析氣田地層水特征還是深入分析氣水分布規(guī)律、科學(xué)預(yù)測(cè)產(chǎn)能規(guī)模、優(yōu)化地面工程建設(shè)的基礎(chǔ)。

1 地層水化學(xué)組成

地層水中各種離子的含量反映了所在氣層的水動(dòng)力特征和水文地球化學(xué)環(huán)境，一般能夠說(shuō)明所在氣層的保存和破壞條件。

離子組分為地層水化學(xué)特征最基本的要素。蘇里格氣田西區(qū)地層水主要包含K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cl-、等，密度1.002～1.040 g/cm3，平均1.018 g/cm3。地層水pH值為6.0～7.4，平均6.5，總體上表現(xiàn)出弱酸性。據(jù)32口探井相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，地層水中離子濃度高低相差較大，所含陽(yáng)離子以Ca2+、K+、Na+占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，平均質(zhì)量濃度為7 150 mg/L；Mg2+、Ba2+、Fe2+和Fe3+的質(zhì)量濃度為350 mg/L。陰離子以Cl-為主，平均質(zhì)量濃度為24 243 mg/L，其次為和，平均質(zhì)量濃度分別為288 mg/L和279 mg/L，大部分井的地層水不含離子。

2 地層水水型

蘇里格氣田西區(qū)盒8段及山1段經(jīng)歷過(guò)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的水文地質(zhì)演化過(guò)程，地層水與烴類或巖石之間發(fā)生過(guò)活躍的元素交換過(guò)程，并形成了化學(xué)組成獨(dú)特的地層水水型。

依照原蘇聯(lián)地球化學(xué)家蘇林提出的地層水水型分類標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1），可以把地層水分成四個(gè)水型：硫酸鈉型（Na2SO4）、重碳酸鈉型（NaHCO3）、氯化鎂型（MgCl2）、氯化鈣型（CaCl2）。根據(jù)氯鈉比等特征系數(shù)，烴類聚集與水型關(guān)系密切程度從大到小序列為：氯化鈣型>重碳酸鈉型>氯化鎂型>硫酸鈉型[2]。含油氣圈閉的水文地質(zhì)開(kāi)啟程度決定了地層水性質(zhì)，在裸露和嚴(yán)重破壞的圈閉構(gòu)造中，多屬開(kāi)放性的Na2SO4水型，而在與地表隔絕良好的圈閉構(gòu)造中，多屬于封閉性的CaCl2水型[3]。

表1 蘇林對(duì)地層水的分類

分析對(duì)比蘇里格氣田西區(qū)地層水離子組成特征，地層水均屬氯化鈣型，表明地層水水文地質(zhì)條件穩(wěn)定，氣藏封閉性優(yōu)良，有利于氣藏的后期保存，地層水形成過(guò)程中所具備的地球化學(xué)環(huán)境有益于烴類聚集成藏。

該區(qū)礦化度分布在9 154～82 200 mg/L之間，平均43 889 mg/L，Cl-質(zhì)量濃度在4 160～51 800 mg/L之間，平均24 266 mg/L，具有富含礦化度和Cl-的特點(diǎn)。高礦化度、高Cl-的特征表明，蘇里格氣田西區(qū)地層水形成演化過(guò)程沒(méi)有遭到淡水的滲入，處于還原環(huán)境，氣藏保存條件優(yōu)越。

3 地層水化學(xué)特征

地層水化學(xué)特征包括鈉氯系數(shù)、氯鎂系數(shù)、變質(zhì)系數(shù)、脫硫系數(shù)等，這些特征指標(biāo)不同程度地反映出油氣成藏的存儲(chǔ)環(huán)境。

3.1 鈉氯系數(shù)

鈉氯系數(shù)（Na+/Cl-）體現(xiàn)著地層封閉性、地層水變質(zhì)程度及活躍性，其值大與小代表著地層水變質(zhì)程度。因Cl-具有很強(qiáng)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性，很難發(fā)生吸附、沉淀和交換反應(yīng)，但Na+離子則可能由于吸附、沉淀等化學(xué)反應(yīng)而減少?？梢?jiàn)在氣層地下水埋藏沉積后，Na+/Cl-系數(shù)普遍趨于降低。

1970年，博雅爾斯基主要依照鈉氯系數(shù)對(duì)蘇林的分類進(jìn)一步完善，把氯化鈣型水細(xì)分成五類（見(jiàn)表2），并認(rèn)為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類為有益于油氣儲(chǔ)存的地下水化學(xué)環(huán)境，并把變質(zhì)系數(shù)0.75作為有利于油氣儲(chǔ)存的鈉氯系數(shù)上限。蘇里格氣田西區(qū)相關(guān)32口探井地層水Na+/Cl-值在0.09～0.48之間，均小于0.5，從表2可知蘇里格氣田西區(qū)地層水應(yīng)為氯化鈣-Ⅴ水型。

表2 博雅爾斯基對(duì)氯化鈣水型的細(xì)化分類

氯化鈣-Ⅴ水型表明地層水在縱向水文地質(zhì)剖面上具有深層交替停滯狀態(tài)特征，地層水處于還原環(huán)境，反映該區(qū)儲(chǔ)層良好的封閉條件，對(duì)油氣聚集與保存非常有利。此外，隨地層水礦化度升高，鈉氯系數(shù)有減小的趨勢(shì)，說(shuō)明礦化度越高，保存環(huán)境越好。

3.2 脫硫系數(shù)

在實(shí)際油氣藏范圍內(nèi)，硫酸鹽還原發(fā)生得極為廣泛，硫酸鹽還原的實(shí)質(zhì)是脫硫作用，使地層水中含硫酸鹽甚微。脫硫作用進(jìn)行的結(jié)果，不僅使硫酸鹽從水中除去，而且有硫化氫在地層水中出現(xiàn)并有可能富含于天然氣當(dāng)中。脫硫作用一般都發(fā)生在缺氧的環(huán)境，這種環(huán)境對(duì)油氣儲(chǔ)存有利。因此，脫硫系數(shù)越小，表明地層水封閉性越好，越有利于油氣的保存。

根據(jù)對(duì)蘇里格氣田西區(qū)32口探井地層水相關(guān)資料的分析統(tǒng)計(jì)，脫硫系數(shù)小于1的比例達(dá)87.5%，有19口井地層水的脫硫系數(shù)為0，充分表明該區(qū)氣層中的流體封閉嚴(yán)密，儲(chǔ)存條件十分良好。

3.3 氯鎂系數(shù)和變質(zhì)系數(shù)

氯鎂系數(shù)（Cl-/Mg2+）和變質(zhì)系數(shù)（（Cl--Na+）/ Mg2+）反映了地層水在運(yùn)移進(jìn)程中水巖作用的強(qiáng)度和離子交替置換的程度。水巖作用的時(shí)間越長(zhǎng)，Na+、Mg2+含量就會(huì)越低，而Ca2+相對(duì)越多，水的變質(zhì)程度越深，越有利于油氣保存。在地下深處，沿水巖作用和生物化學(xué)作用加強(qiáng)的方向，Ca2+、Cl-增加，而Mg2+減少，Na+逐漸被Ca2+置換，據(jù)分析，蘇里格氣田西區(qū)32口探井地層水所含Ca2+、Cl-與Mg2+兩者間普遍具有這種此增彼減的特征。

據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)分析，國(guó)內(nèi)外油氣藏平均地層水氯鎂系數(shù)和變質(zhì)系數(shù)分別大于5.13和1。蘇里格氣田西區(qū)地層水氯鎂系數(shù)為57.80～313.62，平均值為109；變質(zhì)系數(shù)為44.21～237.36，平均為80，兩項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)外油氣藏地層水平均值。系數(shù)對(duì)比情況見(jiàn)表3。

表3 蘇里格氣田西區(qū)與國(guó)內(nèi)外油氣藏地層水指標(biāo)對(duì)比

同時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)比分析，蘇里格氣田西區(qū)地層水各項(xiàng)系數(shù)指標(biāo)均優(yōu)于油氣藏水的標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明該區(qū)盒8段和山1段儲(chǔ)層地層水變質(zhì)程度深遠(yuǎn)，具有良好的保存、封閉、還原的水文地球化學(xué)環(huán)境。

4 結(jié)論

（2）地層水鈉氯系數(shù)小于0.5，屬于氯化鈣-Ⅴ水型以及脫硫系數(shù)普遍很低，均說(shuō)明該區(qū)儲(chǔ)層封閉嚴(yán)密，儲(chǔ)存條件優(yōu)越。

（3）地層水氯鎂系數(shù)和變質(zhì)系數(shù)小于國(guó)內(nèi)外油氣藏地層水相應(yīng)指標(biāo)的平均值，優(yōu)于一般油氣藏地層水的判識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)出該區(qū)盒8段和山1段儲(chǔ)層具備頗佳的保存、封閉、還原的地下環(huán)境。

（4）總體上看，地層水特征表明蘇里格氣田西區(qū)為氣藏富集區(qū)，地面工程按“面向未來(lái)、依靠科技、簡(jiǎn)化優(yōu)化、規(guī)模建設(shè)”的思路組織進(jìn)行，可為經(jīng)濟(jì)、有效、快速上產(chǎn)提供保障。

[1]梁曉偉，牛小兵，李偉成，等．鄂爾多斯盆地油田水化學(xué)特征及地質(zhì)意義[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，39（5）：502-507．

[2]陳丹.川東北地區(qū)元壩氣田與普光氣田長(zhǎng)興組氣藏特征對(duì)比分析[J]．江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，33（10）：11-14.

[3]王曉梅，趙靖舟，劉新社，等．蘇里格氣田西區(qū)致密砂巖儲(chǔ)層地層水分布特征[J]．石油與天然氣地質(zhì),2012，33（5）：802-808.

ChemicalCharacteristics ofFormation Water and Gas Reservoir Preservation at West Block ofSulige Gas Field

PeiZe，Chen Jiali
College of Petroleum Engineering，Xi’an Petroleum University，Xi’an 710065，China

The chemical composition and water type of the formation water at West Block of Sulige Gas Field are discussed briefly.The storage environment of the gas reservoir at the block is researched by putting emphasis on the main chemicalindexes of the formation water，such as sodium/chlorine coefficient（Na+/Cl-），desulfurization coefficient，chlorine/magnesium coefficient（Cl-/Mg2+）and metamorphism coefficient（（Cl--Na+）/Mg2+）. The research work is helpful for macroscopic guidance to the exploration，development and surface engineering construction of West Block of Sulige Gas Field.

Sulige Gas Field；formation water；chemicalcharacteristics；gas reservoir preservation；engineering construction

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.06.017

裴澤（1989-），女，甘肅天水人，西安石油大學(xué)油氣田開(kāi)發(fā)專業(yè)在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)橛蜌馓镩_(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)與穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)。

2014-05-08