克拉玛依油田地层水中硼和二价铁的分布特征及地质意义

袁淑英

摘 要：通过对克拉玛依油田地层水中微量元素硼、Fe2+的分析，对其地球化学特征进行研究，研究结果表明石炭系和二叠系地层水中硼元素的含量较高，其最高含量达2 330.95 mg/L；二叠系和第三系地层水中Fe2+的含量最高，其最高含量达1 112.75 mg/L。地层水中硼元素主要富集在高矿化度的NaHCO3型水中，而Fe2+主要富集在矿化度为50～60 g/L的CaCl2型和MgCl2型水中。油层和油水同层的地层水中硼、Fe2+的含量较高，含油层和水层中地层水的硼、Fe2+的含量较低。这表明油藏与地层水中硼、Fe2+的含量存在一定的关系。

关键词：地层水 硼 二价铁 分布特征

中图分类号：TE133 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0218-02

准噶尔盆地克拉玛依油田地层水中含有的微量元素主要有硼（B）、碘（I）、溴（Br）、铵（NH4+）、环烷酸、亚硝酸根（NO2-）、硝酸根（NO3-）、二价铁（Fe2+）、三价铁（Fe3+）、酚、锶、钡等。一些微量元素的共生组合特征、含量和某些元素的比值，可作为岩相古地理研究中的地球化学标志。地层水中Sr/Ba比用于判断沉积环境，钠氯系数、氯镁系数、变质系数、脱硫系数等指标用于研究油藏的保存条件；而地层水中硼、铵等的高含量异常值与油藏有很好的对应关系，因此寻找微量元素B、Fe2+含量的异常区，是很好的找油指标。在地层水的研究中前人对沉积环境和油藏的保存条件研究较多，而对地层水中B、Fe2+含量方面的研究几乎是空白，该文通过对克拉玛依油田微量元素B、Fe2+的研究，为寻找有油气利区提供依据。

1 硼、二价铁在各层系地层水中的分布特征

准噶尔盆地克拉玛依油田各层系地层水中硼的含量在平面上的分布变化很大，古80井为0.10 mg/L，风13井为2 330.95 mg/L（表1），在不同地区硼含量变化较大，在一区至四区、六区地层水中硼含量较低，其含量小于25 mg/L，而在七区、九区地层水中硼的含量较高，平均在118.25～662.43 mg/L之间。

九区、百口泉、夏子街地层水中的Fe2+含量较低，平均在0.43～9.96 mg/L 之间；而三区、四区、五区、七区、八区地层水中的Fe2+含量较高，平均在49.04～94.43 mg/L之间。石炭系地层水中硼在一区至五区的地层水中硼含量小于25 mg/L，平均为5.43 mg/L；而高含量的硼分布在九区的415井、426井、438井、440井地层水中，最高的438井达1 424.95 mg/L。二叠系风城组地层水中硼主要分布在百口泉、乌尔禾、风城地区。由北向南减小。二叠系佳木河组地层水中硼含量是克拉玛依油田最高的，平均硼含量270.87 mg/L，其中风3井、风13井、风6井、风9井含量很高，可能与特殊的高矿化度、高HCO3-、高CO32-的重碳酸钠型水有关。三叠系下克拉玛依组地层水中硼主要分布百口泉、乌尔禾、车排子、红山嘴地区，硼含量呈四周低，中间高。高含量主要分布在七区的检22井、检23井、509井以及九区的415井、检185井；而东北方向的乌尔禾地区、西南方向克拉玛依油田的一至五区、红山嘴地区的硼含量都很低。三叠系上克拉玛依组地层水中硼主要分布在百口泉、红山嘴地区。东北方向百口泉地区的检185井、检188井硼含量最高；西面一至六区以及西南面的红山地区、小拐地区的硼含量都很低。侏罗系八道湾组地层水中硼的分布变化比较平缓，只在检181井、拐8井、551井有稍高出侏罗系八道湾组异常限，也与断裂有一定关系。

克拉玛依油田地层水中Fe2+的最大值和平均含量最高值均在二叠系，其最高含量达1 112.75 mg/L；其次为第三系，石炭系地层水中Fe2+的含量很低，其值小于0.3 mg/L（表1）。

2 与矿化度、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+、K++Na+的关系

矿化度是地层水化学成分含量的总体反应，在很大程度反应了地下水形成演化过程及其经历的各种地质作用。从不同矿化度区间的硼的平均含量统计结果表明，矿化度在 0.67～70 g/L的区间内，硼含量有逐渐增大的趋势，矿化度在70～100g/L的区间内，硼含量异常高，这说明硼是在水相中随着地下水的蒸发浓缩而增加浓度的元素。

从不同矿化度区间的Fe2+的平均含量统计结果表明，矿化度在 0.60～30 g/L的区间内， Fe2+含量有逐渐增大的趋势；矿化度在30～50 g/L的区间内，Fe2+含量不断减小，其值为23～72 mg/L；当矿化度在50～60 g/L的区间内，Fe2+含量最高，其值为845.96 mg/L；当矿化度大于60 g/L时，Fe2+含量逐渐减小。

硼与水化学离子C1-、SO42-、HCO3-、CO32-、Ca2+、Mg2+、K++Na+是有一定关系的。硼在含量很低的背景区域内，与水化学离子的关系不明显，在背景区域之上，硼随C1-、SO42-、CO32-、、K++Na+的增高有增大的趋势。特别是在高硼含量的地层水中Cl-、CO32-离子很高，阳离子K++Na+也很高，而Ca2+、Mg2+、离子的含量相应很低。

3 硼、碘与水型的关系

克拉玛依油田水化学以NaHCO3型水和CaCl2型水为主，硼也具有这一特征，在水型的资料为785个，其中NaHCO3型水444个，占56.35%，硼平均含量为64.76 mg/L；CaCl2型水233个，占29.95%，硼平均含量为25.66 mg/L；Na2SO4型水86个，占10.91%，硼平均含量为22.87 mg/L；MaCl2型水22个，占2.79%，硼平均含量为24.69 mg/L。统计数据表明硼易大量聚集在NaHCO3型水中，尤其是特高含量的硼集中在“活化水”中。根据国内外文献资料表明，地下水中的硼含量最高为1 000 mg/L，而准噶尔盆地地层水中硼含量最大的达2 330.95 mg/L。

克拉玛依油田高含硼量的地下水都集中在风13井、风3井、风9井、风7井、风15井、风6井及九区（426井、438井、440井）的石炭系和二叠系的强“活化水”中，它与下伏的“地幔上涌区”以及通过克拉玛依油田的大断裂有密切关系。研究发现硼的高含量分布带与强“活化水”分布带是一致的，这可能是硼的化合物自岩层溶滤过程在重碳酸钠型水的作用下特别容易进行的缘故。

Fe2+分析资料统计表明，四种水型中均有Fe2+含量。Fe2+在CaCl2型水中含量较高，如克拉玛依油田八区检乌1井（2 506.45～2 759 m，P2x-P1f）地层水，为CaCl2型水，Fe2+含量1115.05 mg/L，矿化度27.7 g/L。MgCl2型水中也有高含量，其平均值为248.95 mg/L。NaHCO3型水中Fe2+含量平均为41.38 mg/L。Na2SO4型水中Fe2+含量较低，平均为4.08 mg/L。CaCl2型水所在环境为封闭还原环境，Fe2+在还原环境中才能存在并获得高含量，在氧化环境下地层水中的Fe2+将转化为Fe3+。

4 高含量硼异常分布的规律

硼的高值异常分布在高矿化度、高HCO3-、高CO32-的NaHCO3型水中。来自深层的高矿化度、高HCO3-、高CO32-的NaHCO3型水主要分布在七区、八区、九区、乌尔禾、风成城等地区，而在这些地区的地层水中硼含量非常高，以风13井为代表，高达2330.95 mg/L，矿化度为77 g/L，属于NaHCO3型水。这种水多分布于深部的石炭系和二叠系，与深部断裂有关，因此可认为高含量硼来自深层。

5 硼、二价铁与油气藏的关系

把产自“油层”、“油水同层”、“含油层”的水、与产自“水层”的水中的硼、Fe2+含量进行了分析统计结果表明：硼在“油层水”中的平均含量为96.34 mg/L，Fe2+的平均含量为244.72 mg/L；硼在“油水同层水”中平均含量为90.91 mg/L，Fe2+的平均含量为54.43 mg/L；硼在“含油层水”中的平均含量为35.78 mg/L，Fe2+的平均含量为31.38 mg/L；而硼在“水层水”中平均含量为38.73 mg/L，Fe2+的平均含量为26.99 mg/L。反映了在“油层水”、“油水同层水”中硼、Fe2+的含量高于“含油层水”、“水层水”的现象，即含油饱和度较高的“油层”中地层水的硼、Fe2+含量高于含油饱和度较低的“含油层”和“水层”中地层水的硼、Fe2+的含量。因此认为地层水硼、Fe2+的含量和油气藏有一定的关系。

6 结语

（1）石炭系和二叠系地层水中硼元素的含量较高，这与与深部断裂有关。

（2）二叠系和第三系地层水中Fe2+的含量最高。

（3）地层水中硼元素主要富集在NaHCO3型水中，Fe2+主要富集在CaCl2型和MgCl2型水中。

（4）油层水、油水同层水中硼、Fe2+的含量较高，显示出油藏与地层水中硼、Fe2+的含量存在较好的相关性。

参考文献

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