石油与天然气地质学_油田水.ppt

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石油与天然气地质学_油田水

第五节 油田水 油田水概念 油田水的产状 油田水的来源 油田水的化学组成 油田水的矿化度 油田水的类型 油田水的物理性质 ?? 一、油田水概念 油田水:指油田区域内与油气藏有密切联系的地下水,与油、气组成一个统一的流体系统。 狭义的油田水是指油田范围内直接与油层连通的地下水,即油层水。 二、油田水的产状(一) 油田水是地下水的一部分。地下水存在于地下岩石的孔隙-裂缝系统中,水在其中的产状,受孔隙-裂缝大小及岩石颗粒表面的吸着作用所控制。 按照水在其中的贮存状态,可分为吸附水、毛细管水和自由水三种产状。 吸附水呈薄膜状被岩石颗粒表面所吸附,在一般温、压条件下不能自由运动。 毛细管水存在于毛细管孔隙-裂缝中,只有当作用于水的力超过毛细管力时才能运动。 自由水存在于超毛细管孔隙-裂缝中,在重力作用下能自由运动。也称之为重力水。 油田水的产状(二) 油田水的贮存状态也不外乎上述三种产状。但油(气)层水的产状,还可以根据水与油、气的相对位置关系,分为底水和边水。 底水是指含油(气)外边界范围以内与油(气)相接触,且位于油气之下承托着油气的油(气)层水。 边水是指含油(气)外边界以外的油(气)层水,实际上是底水的自然外延。 底水和边水 油田水的产状 在油气田范围内的非油(气)层水,可根据它们与油(气)层的相对位置,分别称为上层水、夹层水和下层水。 三、油田水的来源 油田水的来源是一个极为复杂而尚未取得统一认识的问题。一般认为可以有以下四种来源: (1)沉积水 (2)渗入水 (3)深成水 (4)成岩水 I、沉积水 沉积水系沉积物堆积过程中充填于沉积物颗粒间隙并保存在其中的水。这种水的含盐度和化学组成与堆积沉积物的古海(湖)水的含盐度及沉积物本身有密切关系。因此,不同沉积环境下形成的油田水矿化度有着明显的差别。 II、渗入水 渗入水是指来源于大气降雨时渗入到浅处孔隙、渗透性岩层中的水。由于渗入水的矿化度低,对高矿化度的地下水可起淡化作用。淡化作用在靠近不整合面下的油田水中表现特别明显。 ?III、深成水 深成水特指来源于地幔及地壳深部的高温、高矿化度、饱和气体的地下水,包括初生水、岩浆水和变质水。这种水在金属矿床形成过程中起重要作用。但在形成油田水中所起的作用有着不同的认识。 ?IV、成岩水 成岩水指来源于矿物成岩转化脱出的结晶水(结构水)和有机质演化伴生的水。也特指来源于地幔及地壳深部的高温、高矿化度、饱和气体的地下水,包括初生水、岩浆水和变质水。这种水在金属矿床形成过程中起重要作用。但在形成油田水中所起的作用有着不同的认识。 小结 油田水可以看作是沉积水、渗入水、深成水及成岩水以不同比例的混合水,且经过一系列复杂的物理化学作用(溶解-沉淀),并与油气相伴生的油(气)层水。 四、油田水的化学组成 油田水的化学组成,实质上是指溶于油田水中的溶质的化学组成。包括: 无机组成、有机组成、溶解气及微量元素等。 ?I、无机组成 据研究,在天然水中目前已测定出60多种元素,其中最常见的大约30多种。 油田水的成分比一般天然水更为复杂,这不仅是因为油田水长时间与油气相接触,而且还因为它是从不同的沉积环境进入埋藏环境的,在被埋藏之后,又经历了相当长的复杂的演化历史。 油田水在演化过程中,其接触的围岩性质、温度、压力变化以及同地表水连通时与地表水的交换情况等,都会对油田水的化学成分有不同程度的影响。 在常规水分析中,常用Na+(包括K+)、Ca2+、Mg2+和Cl-、SO42-、HCO3-(包括CO32-)这6种阳、阴离子代表大量无机组成。其含量则可用重量法、当量法和当量百分比法来表示。三种表示方法的关系如下: 毫克当量(毫克当量/升)=重量数(mg/l)/当量值 毫克当量百分数=毫克当量数(某离子)/全部阴、阳离子的毫克当量数 水化学成分表示法 含硫化氢而贫硫酸盐是油田水的特点之一。 沉积水埋藏后早期经历的化学作用是以生物化学作用和氧化-还原作用为主,地层水中的硫酸盐常被还原成H2S和S2-,SO42-含量明显减少,亦即硫酸盐降低。 同时Fe3+转变为Fe2+,HCO3-和CO32-相应地增加。 SO42-及其它氧化物被还原的程度主要取决于有机质的丰度。 H2S在地下水中的含量变化很大,其变化在每升几毫克至几千毫克之间。 水中无或少硫酸盐、又含有大量H2S时被认为是油田水的标志之一;但水中无或很少H2S而有大量硫酸盐时,却不能断定其不是油田水。 II、不同水中微量元素含量 油田水中微量元素主要有碘、溴、硼、锶等,其中碘、溴、硼及铵含量较高是油田水的又一特征。 油田水中的碘可能来源于原始有机物质,特别是藻类。 溴和硼含量高指示地下水几近停滞,有利于油气保存。 铵离子是原始有机质分解的产物,化学性质不稳定,易转变为氨气及其它化合物。 所以

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