地层水研究

研究地层水对油气田开发有甚么意义~

楼主您好,很高兴为你解答：在对目前国内外地层水资料系统总结的基础上,全面了解用于地层水的分析检测方法,并对其意义也进行了总结,同时详细归纳了区带水动力作用的预测方法.结合实际资料,重点对地层水化学特点研究及其在油气田勘探开发中的实际作用作了论述.关键词:地层水;检测方法;水动力;水化学特点;实际利用地层水检测方法概述地层水作为含油盆地的3大流体(石油、天然气、地层水)之1,与油气的生、运、聚散有侧重要联系.随着检测技术的发展,其理论内涵也得到了极大丰富.从20世纪30年代,苏林BA等人系统地提出将地层水份为4种基本类型(NaHCO3、Na2SO4、MgCl2、CaCl2),并总结了水文地球化学找油法
.60年代,通过这些技术和色谱技术,在国内外许多盆地对1批远景区进行了准确评价.地层水的研究也越来越遭到地质家们的关注,并成为石油地质学中不可缺少的内容.80年代初,由于质谱分析技术的兴起,开始了利用地层水直接找油气时期,在1些勘探高成熟盆地,地层水研究成果在油气藏勘探中已具有极强的生命力.对提高工作效力、缩短勘探周期、下降费用有侧重要作用.希望能帮到您，纯手打，希望楼主采用，谢谢啦

酸雨的形成
1872年英国化学家Smith, R. A.在《空气和降雨:化学气候学的开端》一书中首先使用了“酸雨(acid rain)”这一术语。酸雨在当时即被定义为PH值小于5.6的大气降水。在此定义中，PH值是氢离子浓度负的常用对数。在二十度时，化学纯水的PH值等于7.0。取该值为起点，PH小于7.0的溶液为酸性的，而PH值大于7.0的溶液为碱性的。
在自然环境中，典型的，天然的酸性物质是二氧化碳，其在水中溶解并达到平衡，相应的二十度水溶液PH值即为5.6，是人们通常认为无其他杂质的大气降水具有的PH值。
同时，降水中也总含有其他影响PH值的杂质，杂质的数量和成分取决于形成云系和降水地区的特性。如海洋上空对雨水矿化度影响最大的是海盐。这时雨水PH值增大。（海水PH值大于8.0）通常，在具有碱性土壤的地区，当尘土进入降水中时，会使降水的PH值相应增大。同时在未污染大气中，除了二氧化碳以外，还有很多天然来源的酸性物质：硫化氢，二氧化硫，盐酸，氧化氮，氮酸，有机酸等。他们在未污染的大气中浓度很低，但他们在雨水氢离子形成过程中也可能起某些作用，但应该指出，这并不是我们现今所说的酸雨形成的主要原因。
酸雨的产生，主要是由于人类对大气降水成分的明显影响，其主要与100至150年持续的社会工业化有关。从地下开采出的矿石（例如，硫铁矿）和燃料，它们含有大量的硫，在精炼或燃烧过程中主要以二氧化硫形式进入大气中。在燃烧过程中约有3%的二氧化硫直接氧化为三氧化硫。以1980年的数据来看，全世界一年排入大气的硫估计为113百万吨，其中98百万吨为二氧化硫，3百万吨为三氧化硫，9百万吨为悬浮微粒的硫酸盐以及3百万吨的硫化氢，是为大气酸化的第一大成因。同时，含氮燃料的燃烧所产生的一氧化氮和二氧化氮，也是使大气酸化的原因之一。
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几十年来，国内外学者对地层水（油气田水）进行了多方面研究，但对其概念有不同的认识（Collins,1975；汪蕴濮，1984；高锡兴，1994），目前逐步趋向一致。油气田水系指在储集层中与油气伴生的地下水，是烃类运移、聚集、形成油气藏的动力和载体。地下水和油气之间存在着经常性的物质成分的交换，因此，地层水化学成分中必然反映出油气藏与原油、天然气的某些特征，因而研究地层水（油气田水）性质及其地球化学拓征，对于区分油气田水和非油气田水、分析油气运移聚集和油气藏的形成、含油气远景评价、作出勘探开发的决策，都具有重要意义。此外，由于油气田水本身就是可能的工业矿水，且油气田水中往往含有各种不同的化学成分（如盐分、微量元素和各种离子等），经浓缩提纯可作工业用途，会产生显著的经济效益和社会效益。因而，从资源的开发和综合利用而言，研究油气田水也应得到重视。

1.地层水的化学成分及其分类研究

由于石油和天然气成分参与了地下水化学的形成，使得地层水（油气田水）化学成分更加复杂。归纳起来，主要由以下4部分组成：（1）盐类离子成分：含量高的常见离子有Cl^-、

、

、

、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等。一般情况下，地层水中

含量不高。在高矿化度油田水中，Na⁺+K⁺和Cl^-含量高；在低矿化度淡水—微咸水中，

、

含量相对较高。

（2）有机质成分：包括苯、酚及其同系物、铵、环烷酸、脂肪酸、氮化合物、水溶性有机质等，往往是找油气的重要地化标志。

（3）气体成分：溶解于油田水中O₂、N₂、CO₂、H₂S、He及烃类气体（包括CH₄与重烃气体）等。高浓度的油田水中，一般含有较多的水溶性气体成分。

（4）微量元素：包括Br、I、B、NH₃、Li、Rb、Cs、Sr、Ni、V、Mn、Cu、Co、Cr、Zn、Mo等。油田水往往比一般地下水富集微量元素。高浓度的油田水中，微量元素往往较高。

由于油气田水化学成分的复杂性，不少学者对油气田水中化学成分特征、水文地球化学标志、水化学场等方面内容进行了广泛的探讨（Collins,1975；刘济民，1982；刘崇禧，1982,1983,1988；杨忠辉等，1982；张金来，1979,1983；汪蕴濮，1984；地矿部水文地质工程地质研究所等，1987；刘方槐等，1991；高锡兴，1994；黄福堂等，1988,1993,1998,1999；蔡春芳等，1996,1997；李贤庆等，2001,2002）。基于不同角度，对油气田水化学成分分类的研究尚未取得统一认识。多数研究人员仍按苏林分类方案划分，先划出NaHCO₃型、Na₂SO₄型、MgCl₂型和CaCl₂型四大水型，然后再按主要阴、阳离子浓度作进一步细分。

我国一些学者提出了许多有益的针对我国陆相油田水的分类方案，如根据常见离子相互关系进行的分类（汪义先，1983）、依据油田水中直接存在的有机组分进行分类、用概率统计等数学方法进行分类（张金来，1983）。刘崇禧（1982）采用“三级”分类法划分油田水，即根据水中主要化合物与矿化度，阴、阳离子与矿化度的相关程度，以及水中标型组分，将我国陆相油田水化学成分分为三类：①淡化类：Cl（HCO₃）-Na型〔包括HCO₃（Cl）-Na型与HCO₃-Na型〕；②咸化类：Cl—Na型〔包括Cl—Na（Ca）型〕；③盐化类：Cl（SO₄）-Na型。高锡兴（1994）采用“多元逐步判别分析”法对我国油田水水型进行分类，取得良好的效果，可以说是对苏林分类的补充和修正。张雪建成功地利用神经网络技术进行油田水分类，它为解决油田水rNa⁺/rCl^-系数介于0.87～1.10之间的水型分类问题提供了新的思路。

2.地层水的成因与演化

早在1965年以前，基于水化学成分，多数海相沉积环境中的地层水被认为是沉积时圈闭的海水。然而，氢、氧同位素引入之后，认为地层水主要与淡水注入、排替原生水有关（Kharaka等，1986）。随后，将水化学和同位素资料相结合综合研究，提出了海水蒸发浓缩后与淡水混合成因（Knauth等，1986;Kharaka等，1986;Connolly等，1990）、完全暴露的蒸发海水成因（Knauth等，1986）等观点，并识别出成岩改造同生水（Fisher等，1990;Land等，1992;Land,1995）。

80年代中期以来，地层水薄膜渗滤作用成因理论受到广泛的质疑（Knauth等，1986;Hanor,1994）。目前，主要通过对比海水的蒸发曲线来研究油田水的演化。一般认为，地层水中的Br是稳定的元素，因而可用地层水中Cl、Ca、Mg、Sr、CF（CF=Ca+Mg+Sr—

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）含量与Br含量的相关关系，来反映这些元素相对蒸发趋势（富集或贫乏）。

油田水中氢、氧、碳同位素（δD、δ¹⁸O、δ¹³C）也被广泛用于地层水的成因研究。随着水—岩反应的增强，δ¹⁸O增大；成岩改造水δD为－35‰～－17‰、δ¹⁸O为＋0.2‰～＋4.7‰（Fisher等，1990）。其中有一类油田水δD值很低，而δ¹⁸O值为正值，氢、氧同位素值不是同步演化的，被认为是淡水混合后，油田水与含氧类矿物发生较强同位素交换平衡的结果（Kharaka等，1986）。也有人提出，烃与水可直接发生氢同位素交换，使水具有很轻的氢同位素组成（Fisher等，1990）。沉积封存水在埋藏过程中蒸发作用对氢、氧同位素演化的影响也不能忽视，在相对潮湿气候和干旱气候下δD、δ¹⁸O具有不同的演化趋势（Knauth等，1986）。

3.有机酸成因与分布

有机酸成因研究一直是沉积学界、地球化学界较为关注的课题之一。通过热模拟实验，有机酸被认为来自干酪根热成熟作用，但是对其生成时间认识不一。Surdam等（1989）认为生成于原油进入储集岩之前的干酪根未成熟—低成熟阶段；Barth等（1988,1993）则认为可持续到烃类生成的终点。也有研究认为，原油热变作用（烃类热化学硫酸盐还原作用）也是其来源之一（Kharaka等，1993），但是由于原油中氧元素远低于其母质，所以只有外来氧的介入，才能产生较多的有机酸。在特定的条件下，微生物（蔡春芳等，1997）和矿物氧化剂（Surdam等，1989）能使烃类氧化，是有机酸不可忽视的成因。

有机酸分布的地温范围也存在争议，如美国加利福尼亚盆地储层地温120～150℃的油田水中仍实测出含量高达约1500～5000mg/L的有机酸，墨西哥湾新生界（Land等，1992）、塔里木盆地（蔡春芳等，1997）在温度高达135～140℃的储层中仍具有高有机酸含量。Helgeson等（1993）认为，在地温高于125℃的储层中，含高有机酸含量的水样相对较少的现象可能与相对高温下细菌活动性降低有关；而生产油井井底温度多低于125℃，因而并不一定是有机酸热不稳定造成的。高温下乙酸根在100～200℃甚至200℃以上可能仍然存在。可见，有机酸高温裂解机理并不很清楚。

油田水中有机酸分布被划分为三个温度带：低于80℃、80～120℃、200℃以上（Kharaka等，1986）。1带地温低于80℃，有机酸含量较低，多低于100mg/L，归因于细菌的消耗和源岩中低的有机酸生成速率。3带地温在200℃以上，未能检测出有机酸。而2带（地温80～120℃）中有机酸含量最高，但随地温增大而降低，被归因于羧酸脱羧成甲烷和二氧化碳，反应式是：CH₃COOH=CH₄+CO₂（Kharaka等，1986）。Crossey（1986）认为羧酸的稳定性序列为：乙酸≥丙酸＞丁酸＞丙二酸，这序列解释了油田水多以乙酸为主（可占总酸的80%以上）的现象。然而，Shock（1988）则认为80℃以上有机酸的分布并非由脱羧作用所控制，而是涉及到O₂和CO₂的亚稳定的氧化—还原反应：2C₂H₅COOH+O₂=3CH₃COOH。

在国内，已在松辽盆地、大港油田、塔里木盆地等油田水中分析了有机酸含量。松辽盆地北部有机酸高值带分布于埋深1100～1800m地带，但在2200～3200m埋深范围，仍存在高含量的有机酸，可高达2100mg/L（黄福堂等，1993,1999）。大港油田北大港地区油田水有机酸含量也较高，为44～4093mg/L，埋深1800～4000m（高锡兴，1994）。塔里木盆地油田水有机酸含量变化大，为2.45～4094mg/L，以200～1000mg/L为主，较高有机酸含量分布在埋深4000m以下或地温高于90℃的储层中；且发现高的有机酸（含量＞800mg/L）大多分布在角度不整合面附近（蔡春芳等，1995,1997）。

此外，利用实验分析测试技术和计算机模拟技术等，已在油田水地球化学实验性模拟研究、水－岩相互作用研究与地球化学数值模拟等方面取得了明显进展（蔡春芳等，1997；文冬光等，1998）。

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景宁畲族自治县13389802487： 什么是地层水 - ？
苗樊希德： 就是所谓的地下水,是地表水经过渗滤等作用浸入地下岩层,在岩层缝隙中储存的水,与地表水不一样,一般比较干净,不易受污染,但受污染后比较难治理

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苗樊希德： 油田投产初期试油、或者油田初见水时应该有地层水资料,主要是氯根、水型、水总矿化度三个数据,后期的资料和它对就行了

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苗樊希德： 通过地质、地球物理、地球化学等综合分析及地质观测和数值模拟相互印证,以盆地演化、流体输导格架和圈闭发育史等成藏背景研究为基础,从深部油气成藏要素和成藏条件等方面研究准噶尔盆地中部侏罗系深层的油气成藏机理及其有利成藏...

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景宁畲族自治县13389802487： 为什么泥浆电阻率大于地层水电阻率 - ？
苗樊希德： 这很容易理解啊,你说是盐水的导电能力强还是土的导电能力强?很明显是盐水啊 泥浆(水基泥浆)是粘土与水的分散体系,地层水其实就是一种盐水,水本身就是一种电解质,地层水里面还含有很多自由移动的带电离子,带电离子的移动性强,导电性也强,电阻率小.粘土具有吸附性,而且粘土当中有很多胶体物质会吸附带电离子,所以泥浆当中带电离子的数量并不多,移动也不自由,如果是油基泥浆导电性就更差了,油本身就不导电

景宁畲族自治县13389802487： 油井采出液和油田地层水的区别是什么? - ？
苗樊希德： 油井采出液:简单的说就是指油井中采出的石油和地层水的混合物.油田地层水:是指在油藏形成的过程中本身就贮藏的那部分水,分为边水、底水和夹层水.在油藏最低处四周衬托着油藏的水叫边水,在油藏下面托着油藏底部的水叫底水.夹水又叫层间水,是在油层与油层之间的纯水层.