川西坳陷中段须家河组天然气藏凝析水地球化学特征及其意义

尚长健,欧光习，朱振宏，楼章华

(1.核工业北京地质研究院，北京 100029;2.浙江大学海洋学院，浙江 杭州 310058)



川西坳陷中段须家河组天然气藏凝析水地球化学特征及其意义

尚长健1,欧光习1，朱振宏2，楼章华2

(1.核工业北京地质研究院，北京 100029;2.浙江大学海洋学院，浙江 杭州 310058)

川西坳陷；须家河组；致密储层；凝析水；地球化学特征

油田地下水是油气运移的主要驱动力与载体，其地球化学特征和运动规律与油气的生成、运聚、成藏、保存或破坏有着十分密切的联系[1-3]。因此研究油田地下水的水文地球化学和水动力场特征，对研究矿物的形成与转化、储层质量、地层压力场、油气藏形成与保存具有重要的指导意义。对于川西坳陷陆相领域地下水的地球化学特征，前人研究主要集中于地层水的产出规律、成因、纵向变化及同位素特征等方面[4-8]。而对川西坳陷须家河组凝析水方面的研究比较薄弱，制约了区内油气藏的进一步勘探开发。

凝析水是一种矿化度值很低或者为零的特殊油田地下水[9]。高温高压的天然气藏中，地下水以水蒸汽形式存在，气态水在气井生产过程中被天然气携入井筒。由于流动过程中温度不断下降、压力不断减小，天然气与气态水发生分异，气态水发生凝析作用，形成凝析水。本文在对川西坳陷须家河组凝析水的地球化学特征进行分析的基础上，分析其与地层水的异同和来源及其氢氧同位素特征，并结合新856井的生产动态，进一步研究凝析水与地层水的演化过程，明确凝析水在天然气开采开发中的意义。

1 地质概况

川西坳陷位于扬子板块西北缘，为四川盆地西部晚三叠世以来形成的前陆盆地，北接西秦岭褶皱带，西以龙门山断裂带为界，南接峨嵋、瓦山断块，东与川中隆起平缓相接，面积近4×104km2，地表以白垩系尖灭线为边界。根据沉积特征和构造形变特征，川西坳陷中段可以分成5个次一级的构造单元。其中，孝泉-丰谷构造带内发育的天然气藏主要是新场气田。

川西坳陷上三叠统发育优质的烃源岩，合理的生储盖配置，具有丰富的天然气资源，勘探潜力巨大[10]。其中，须三、须五段是主要的烃源岩，须二段和须四段是主要的砂岩储层。砂岩储层属于致密性储层，具有“低孔低渗”的特点。整体而言，须家河组埋深大、超压，储层致密-超致密，构造具有超晚期的特点，并且具有充足的烃源和较强的生气强度[11-12]。

2 须家河组凝析水地球化学特征

该地区凝析水的水化学特征主要有：(1)水型以碳酸氢钠型为主；(2)阴离子以氯离子和碳酸氢根离子为主，碳酸氢根离子在全部离子中所占比例高达12.4%，明显高于其他类型水，含少量或不含硫酸根离子；阳离子中钾离子、钠离子和钙离子占优势，含少量镁离子；(3)矿化度较低，其值一般低于1g/L；(4)凝析水钠氯系数明显较其他类型水高，盐化系数低；(5)当凝析水中开始混入地层水时，氯离子含量迅速增加，引起水型改变[13]。

由于致密储层低孔低渗的特征，地下水难以流动，气驱水很难进行。天然气在产出过程中，气态的凝析水随之一起产出。因此，须家河组凝析水普遍发育，新场气田及大邑气田须家河组的生产井前期均产出凝析水(图1)。由于受到储层致密性、地温梯度、构造形变等控制，储层内的气水过渡带厚度不同，导致凝析水向普通地层水过渡的时间长短不一。随着时间的推移，生产井产出的水将逐渐过渡为普通地层水，水、气比值也发生变化。如新场地区的新856井，水、气比值从初期的4.9×10-6过渡为5.854×10-3。

凝析水的矿化度普遍较低，如开发初期新2井产出的凝析水，矿化度为8.17g/L。本次研究统计了须家河组的91个钻井凝析水样品，均为钻井生产初期的产出水，平均值为2.43g/L，水型主要为碳酸氢钠型，主要阳离子为钾离子和钠离子，阴离子为碳酸氢根离子和氯离子(表1)。

图1 须家河组凝析水产量直方图Fig.1 Historgram of the condensate water production of Xujiahe formation

井号K++Na+Ca2+Mg2+Cl-SO2-4HCO-3CO2-3矿化度大邑1183070009429010021737大邑102619大邑3007007006005028053联150171026003299029015006524新2320010001417063817新3298033002277006863新851004001003001017030新853062013001109012025002241新856002004014025

注：表中数值均为平均值，单位为g/L。

图2 凝析水与地层水阴离子和阳离子毫克当量含量对比图Fig.2 The milligram equivalent of condensate water and formation water1—凝析水；2—地层水。

2.1 凝析水矿化度特征及来源

2.2 凝析水氢氧同位素特征

对油田采集到的须家河组地下水进行了氢氧同位素分析，结果显示安县-鸭子河-大邑构造带的大邑103井和大邑1井、孝泉-丰谷构造带的新5井和联150井产出水的氢氧同位素特征值明显较普通地层水偏低(图3)。沈忠民等研究认为，川西坳陷陆相领域大气水影响的范围有限，仅为530 m左右[7]。笔者认为，凝析水是地层水蒸发之后与天然气发生复杂的混合作用的产物。水的分馏效应会导致氢氧同位素特征值较低，因此须家河组凝析水的氢氧同位素特征值普遍偏低，应是分馏作用造成的。

3 新856井产出动态

新856井位于新场气田内，处于新场构造五郎泉高点南翼陡带，与邻井新853井、新2井位于同一条构造带上。新856井位于两条南北走向对倾断层之间，断层对储层物性具有改善作用。新856井的产出层位是须二段，埋深为4811～4858 m，地温梯度为2.27℃/100m (恒温层取德阳地区平均年气温16.2℃)，地温为110℃左右，产层中部地层压力79.7 MPa，压力系数为1.68。

自投入生产以来，新856井产气量由持续高产到产量慢慢减少，产水量由逐渐上升后转为逐渐下降，压力也随之发生变化(图4)。产出水中的矿化度、钠离子、氯离子含量则逐渐增大，盐化系数呈不规则变化(图5)。

图3 须家河组凝析水δD-δ18O关系图(据Craig等，1961；Taylor等，1991)Fig.3 The δD-δ18O diagram of condensate water in Xujiahe formation

图4 新场气田新856井单井生产动态曲线Fig.4 Well Xin 856 production performance in Xinchang gas field

生产前期，油套压持续高压仅轻微波动，产气量也随之轻微波动，产出水量很少且为凝析水，矿化度仅为0.54 g/L。生产后期，油套压较小，产水量较大，且波动较大，水、气比值也较之前增大。此时的产出水为地层水，矿化度最大值超过120 g/L，而天然气的产量则变得很小。生产中期为凝析水和地层水的过渡阶段，产出水的地球化学特征介于两者之间。上述现象是由于凝析水与天然气赋存于高温高压的致密-超致密砂岩储层中，气水流动不畅所导致。生产前期，地层内部压力较大，凝析水与天然气产量也较大。随着时间推移，压力减小，普通地层水侵入，造成生产井产出的普通地层水含量越来越大，直至全为普通地层水。据此可以认为，凝析水是天然气高产的标志，产出水只能由凝析水向普通地层水转化，不会发生反转。

图5 新856井产出水地球化学特征变化图Fig.5 The geochemical characteristics changes of produced-water of new well 856

4 结论

通过分析川西坳陷须家河组致密砂岩储层气藏的凝析水特征，得出以下结论：

(1)致密-超致密储层为凝析水的赋存提供了便利的条件，因此在川西坳陷中段须家河组凝析水普遍发育。通过凝析水与地层水各离子的含量当量百分比对比研究，认为凝析水来源于地层水蒸发，之后又与天然气发生复杂的混合作用。

(2)大邑103井、大邑1井、联150井等凝析水氢氧同位素特征值明显较普通地层水低，投影在全球大气降水曲线附近，是由于蒸发分馏作用导致的。

(3)通过对新856井的研究，发现产出水只能由凝析水向普通地层水转化，且产水量增大，产气量减少，水、气比值随之增大。

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Geochemical Characteristics and Its Significance of Condensate Water in Gas Reservoirs of Xujiahe Formation in The Middle of Western Sichuan Depression

SHANG Chang-jian1,OU Guang-xi1, ZHU Zhen-hong2, LOU Zhang-hua2

(1.BeijingResearchInstituteofUraniumgeology,Beijing100029,China2.DepartmentofOceanSciencesandEngineer,ZhejiangUniversity,Hangzhou,Zhejiang310058,Chian)

western Sichuan depression; Xujiahe formation; tight reservoir; condensate water；geoche-mical characteristics

10.3969/j.issn.1000-0658.2015.04.006

“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室资助项目(编号：PLC201002)和国家科技重大专项联合资助。

2014-10-29 [改回日期]2014-11-30

尚长健(1985—)，男，工程师，从事地质流体地球化学研究工作。E-mail：changjian_shang@163.com

1000-0658(2015)04-0453-06

P641.3

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