苏里格气田西区地层水化学特征与气藏保存

裴泽，陈嘉荔

西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065

苏里格气田西区地层水化学特征与气藏保存

裴泽，陈嘉荔

西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065

文章对苏里格气田西区地层水化学组成与水型作了简要论述，重点以钠氯系数（Na+/Cl-）、脱硫系数、氯镁系数（Cl-/Mg2+）和变质系数（（Cl--Na+）/Mg2+）等主要地层水化学特征指标来研究分析该区块气藏的储存环境，该研究工作有助于宏观指导苏里格西区的勘探开发与地面工程建设。

苏里格气田；地层水；化学特征；气藏保存；工程建设

0 引言

苏里格气田西区位于鄂尔多斯盆地，大部分地表被沙漠覆盖，勘探开发面积约1.3万km2，含气层为上古生界二叠系下石盒子组的盒8段及山西组的山1段，厚约150 m。气藏主要受控于近南北向分布的大型河流、三角洲砂体带，气层由多个单砂体横向复合叠置而成，呈现出低孔、低渗、低压、低丰度和严重的非匀质特征[1]。油气田地层水化学特征是不同的成岩环境的综合反映，地层水的化学性质与油气成藏密切相关，地下水动力条件及油气层水演化侧面反映了盆地流体流动样式及演化规律，油气的生成、聚集、保存以及破坏都是在地层水的环境里或者是在地层水的参与下进行的。气田地层水是地下流体的重要组成部分，贯穿于任一个气藏流体的始终，其化学特征蕴含了诸多与气藏储存相关的信息。研究分析气田地层水特征还是深入分析气水分布规律、科学预测产能规模、优化地面工程建设的基础。

1 地层水化学组成

地层水中各种离子的含量反映了所在气层的水动力特征和水文地球化学环境，一般能够说明所在气层的保存和破坏条件。

离子组分为地层水化学特征最基本的要素。苏里格气田西区地层水主要包含K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Cl-、等，密度1.002～1.040 g/cm3，平均1.018 g/cm3。地层水pH值为6.0～7.4，平均6.5，总体上表现出弱酸性。据32口探井相关资料统计，地层水中离子浓度高低相差较大，所含阳离子以Ca2+、K+、Na+占绝对优势，平均质量浓度为7 150 mg/L；Mg2+、Ba2+、Fe2+和Fe3+的质量浓度为350 mg/L。阴离子以Cl-为主，平均质量浓度为24 243 mg/L，其次为和，平均质量浓度分别为288 mg/L和279 mg/L，大部分井的地层水不含离子。

2 地层水水型

苏里格气田西区盒8段及山1段经历过复杂而漫长的水文地质演化过程，地层水与烃类或岩石之间发生过活跃的元素交换过程，并形成了化学组成独特的地层水水型。

依照原苏联地球化学家苏林提出的地层水水型分类标准（见表1），可以把地层水分成四个水型：硫酸钠型（Na2SO4）、重碳酸钠型（NaHCO3）、氯化镁型（MgCl2）、氯化钙型（CaCl2）。根据氯钠比等特征系数，烃类聚集与水型关系密切程度从大到小序列为：氯化钙型>重碳酸钠型>氯化镁型>硫酸钠型[2]。含油气圈闭的水文地质开启程度决定了地层水性质，在裸露和严重破坏的圈闭构造中，多属开放性的Na2SO4水型，而在与地表隔绝良好的圈闭构造中，多属于封闭性的CaCl2水型[3]。

表1 苏林对地层水的分类

分析对比苏里格气田西区地层水离子组成特征，地层水均属氯化钙型，表明地层水水文地质条件稳定，气藏封闭性优良，有利于气藏的后期保存，地层水形成过程中所具备的地球化学环境有益于烃类聚集成藏。

该区矿化度分布在9 154～82 200 mg/L之间，平均43 889 mg/L，Cl-质量浓度在4 160～51 800 mg/L之间，平均24 266 mg/L，具有富含矿化度和Cl-的特点。高矿化度、高Cl-的特征表明，苏里格气田西区地层水形成演化过程没有遭到淡水的渗入，处于还原环境，气藏保存条件优越。

3 地层水化学特征

地层水化学特征包括钠氯系数、氯镁系数、变质系数、脱硫系数等，这些特征指标不同程度地反映出油气成藏的存储环境。

3.1 钠氯系数

钠氯系数（Na+/Cl-）体现着地层封闭性、地层水变质程度及活跃性，其值大与小代表着地层水变质程度。因Cl-具有很强的化学性质稳定性，很难发生吸附、沉淀和交换反应，但Na+离子则可能由于吸附、沉淀等化学反应而减少。可见在气层地下水埋藏沉积后，Na+/Cl-系数普遍趋于降低。

1970年，博雅尔斯基主要依照钠氯系数对苏林的分类进一步完善，把氯化钙型水细分成五类（见表2），并认为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类为有益于油气储存的地下水化学环境，并把变质系数0.75作为有利于油气储存的钠氯系数上限。苏里格气田西区相关32口探井地层水Na+/Cl-值在0.09～0.48之间，均小于0.5，从表2可知苏里格气田西区地层水应为氯化钙-Ⅴ水型。

表2 博雅尔斯基对氯化钙水型的细化分类

氯化钙-Ⅴ水型表明地层水在纵向水文地质剖面上具有深层交替停滞状态特征，地层水处于还原环境，反映该区储层良好的封闭条件，对油气聚集与保存非常有利。此外，随地层水矿化度升高，钠氯系数有减小的趋势，说明矿化度越高，保存环境越好。

3.2 脱硫系数

在实际油气藏范围内，硫酸盐还原发生得极为广泛，硫酸盐还原的实质是脱硫作用，使地层水中含硫酸盐甚微。脱硫作用进行的结果，不仅使硫酸盐从水中除去，而且有硫化氢在地层水中出现并有可能富含于天然气当中。脱硫作用一般都发生在缺氧的环境，这种环境对油气储存有利。因此，脱硫系数越小，表明地层水封闭性越好，越有利于油气的保存。

根据对苏里格气田西区32口探井地层水相关资料的分析统计，脱硫系数小于1的比例达87.5%，有19口井地层水的脱硫系数为0，充分表明该区气层中的流体封闭严密，储存条件十分良好。

3.3 氯镁系数和变质系数

氯镁系数（Cl-/Mg2+）和变质系数（（Cl--Na+）/ Mg2+）反映了地层水在运移进程中水岩作用的强度和离子交替置换的程度。水岩作用的时间越长，Na+、Mg2+含量就会越低，而Ca2+相对越多，水的变质程度越深，越有利于油气保存。在地下深处，沿水岩作用和生物化学作用加强的方向，Ca2+、Cl-增加，而Mg2+减少，Na+逐渐被Ca2+置换，据分析，苏里格气田西区32口探井地层水所含Ca2+、Cl-与Mg2+两者间普遍具有这种此增彼减的特征。

据相关资料统计分析，国内外油气藏平均地层水氯镁系数和变质系数分别大于5.13和1。苏里格气田西区地层水氯镁系数为57.80～313.62，平均值为109；变质系数为44.21～237.36，平均为80，两项指标远高于国内外油气藏地层水平均值。系数对比情况见表3。

表3 苏里格气田西区与国内外油气藏地层水指标对比

同时，通过进一步对比分析，苏里格气田西区地层水各项系数指标均优于油气藏水的标准，说明该区盒8段和山1段储层地层水变质程度深远，具有良好的保存、封闭、还原的水文地球化学环境。

4 结论

（2）地层水钠氯系数小于0.5，属于氯化钙-Ⅴ水型以及脱硫系数普遍很低，均说明该区储层封闭严密，储存条件优越。

（3）地层水氯镁系数和变质系数小于国内外油气藏地层水相应指标的平均值，优于一般油气藏地层水的判识标准，体现出该区盒8段和山1段储层具备颇佳的保存、封闭、还原的地下环境。

（4）总体上看，地层水特征表明苏里格气田西区为气藏富集区，地面工程按“面向未来、依靠科技、简化优化、规模建设”的思路组织进行，可为经济、有效、快速上产提供保障。

[1]梁晓伟，牛小兵，李伟成，等．鄂尔多斯盆地油田水化学特征及地质意义[J].成都理工大学学报（自然科学版），2013，39（5）：502-507．

[2]陈丹.川东北地区元坝气田与普光气田长兴组气藏特征对比分析[J]．江汉石油学院学报，2011，33（10）：11-14.

[3]王晓梅，赵靖舟，刘新社，等．苏里格气田西区致密砂岩储层地层水分布特征[J]．石油与天然气地质,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

裴泽（1989-），女，甘肃天水人，西安石油大学油气田开发专业在读硕士研究生，主要研究方向为油气田开发评价与稳产技术。

2014-05-08