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,⇑ back,,,,,,,,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,,油田水与油气藏在分布上的相互关系（据Levorsen,1954）A- 尖灭型油气藏中的油田水；B-背斜型油气藏中的油田水,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铵的存在进一步表明地下为还原环境，有利于油气保存油田水中还可有锶、钡等元素，但并非所有油田水都有总之，油田水中微量元素的存在有助于对与油气有关的沉积、成岩环境及油气保存条件的研究不同水中微量元素含量对比表,III、有机组成,油田水中常见的有机组分有烃类、酚和有机酸油层水所含的烃类有气态烃和液态烃一般油田水中常含有溶解的烃类气体，包括甲烷和重烃，尤其是重烃的存在往往表明与地下油气藏有关重烃含量的多少则与距离油气藏的远近有关。
一般非油田水中常只含少量甲烷油层水中苯系化合物含量高，一般可达0.03-1.58mg/l，最高可达5-6mg/l，且甲苯/苯大于1；非油层水中苯系化合物含量低，且甲苯/苯小于1酚在油层水中含量也比较高，一般大于0.1mg/l，最高可达10-15mg/l，且以邻甲酚和甲酚为主；非油层水的含量低，且以苯酚为主有机组成,前苏联某凝析气田的产层和非产层水中苯、酚含量分布对比图 1-苯；2-酚,有机组成,油田水中还常含数量不等的环烷酸、脂肪酸和氨基酸等环烷酸是石油环烷烃的衍生物，常可作为找油的重要水化学标志环烷酸的含量与距离油藏的远近有关，越近含量越高环烷酸的含量还与水型有关，它最容易富集在碱性的重碳酸纳型水中，而氯化钙型和氯化镁水中很少或没有环烷酸这是因为环烷酸钠盐在水中的溶解度大，而环烷酸钙盐在水中难于溶解故不能认为不含环烷酸的水就不是油田水，须结合水型分析五、油田水的矿化度,所谓矿化度是指单位体积水中所含各种离子、分子和化合物的总量，通常叫做水的总矿化度总矿化度可用干涸残渣（将水加热至105℃，水蒸发后剩下的残渣）重量或离子总量来表示，单位为mg/l（ppm）、g/l或毫克当量/升油田水的矿化度,天然水可根据矿化度分为：淡水（矿化度＜1,000ppm）微咸水(1,000-3,000ppm)咸水(3,000-10,000ppm)盐水(10,000-50,000ppm)卤水(＞50,000ppm),地表的河水和湖水大多是淡水，其矿化度一般为几百ppm。
海水的总矿化度较高，可达35,000ppm与油气有关的水一般都以具有高矿化度为特征，这是由于油田水埋藏于地下深处，长期处于停滞状态，缺乏循环交替所致多数海相油田水总矿化度在50,000-60,000ppm以上，最大可达642,798ppm（美国密歇根州志留纪萨林纳白云岩中，氯化钙型水）科威特布尔干油田白垩系砂岩中水的矿化度也很高，为154,400ppm而陆相油田水的矿化度要低得多，一般为5,000-30,000ppm，高者达30,000-80,000ppm（我国酒泉盆地老君庙油田水），最高可达148,900ppm（胜坨油田沙三段膏盐层油田水），均为重碳酸钠型水但无论海相还是陆相都存在相对低矿化度的油田水，甚至出现相反的情况一般认为这种反常现象与不整合存在有关，是由于地质条件不同所致海相低矿化度的油田水有如美国堪萨斯州奥陶系油田水，其矿化度为5,000-35,000ppm其它还有委内瑞拉夸仑夸尔油田水，其矿化度最大值仅2,300ppm，平均值为1,400ppm；委内瑞拉西部的拉斯·克鲁斯油田水，矿化度仅323ppm，实为淡水六、油田水的类型,自然界的水，根据其成因、特征、分布，可分为大陆淡水、大洋海水和地下水。
地下水实际上是由不同时代大大陆淡水、大洋海水在沉积物中的残余油田水是在油田区域内的残留地下水油田水的分类必须解决的实质性问题应包括：①油田水化学标志及其与非油田水的区别；②不同类型油田水的特征及区别油田水的类型,自1911年美国帕斯梅尔提出第一个油田水分类方案至今，对油田水分类方案虽然作过多次修改和补充，但基本上都是以Na+、Mg2+、Ca2+和Cl-、SO42-、HCO3-的含量及其组合关系作为分类基础在各分类方案中，以苏林（B.A.ЩУЛИН）分类较为简明，也为国内外广泛采用，因而在此着重介绍苏林分类 苏林认为，天然水就其形成环境而言，主要是大陆水和海水两大类苏林分类,大陆水含盐度低（一般小于500mg/l），其化学组成具有HCO3-＞SO42-＞Cl-，Ca2+＞Na+＜Mg2+的相互关系，且Na+＞Cl-，Na+/Cl-(当量比)＞1海水的含盐度较高(一般约为35,000mg/l)，其化学组成具有Cl-＞SO42-＞HCO3-，Na+＞Mg2+＜Ca2+，且Cl-＞Na+，Na+/Cl-（当量比）＜1的特点苏林分类,大陆淡水中以重碳酸钙占优势，并含有硫酸钠；而海水中不存在硫酸钠。
苏林就是根据上述认识，以Na+/Cl-、(Na+-Cl-)/SO42-和(Cl--Na+)/Mg2+这三个成因系数，将天然水划分成四个基本类型：,苏林分类,天然水成因分类,端点A: SO4=50%,Na-Cl=0%; 端点B: SO4=50%,Na-Cl=50%; 端点C: SO4=0%,Na-Cl=50%; 端点D: Mg=0%,Cl-Na=50%; 端点E: Mg=50%,Cl-Na=50%; 端点F: Mg=50%,Cl-Na=0%;,苏林分类,苏林认为，裸露的地质构造中的地下水可能属于硫酸钠型，与地表大气降水隔绝的封闭水则多属于氯化钙型，两者之间的过渡带为氯化镁型在油气田地层剖面的上部地层水以重碳酸钠型为主；随着埋藏加深，过渡为氯化镁型；最后成为氯化钙型有时重碳酸钠型直接被氯化钙型所替代，缺少过渡型油田水的水化学类型以氯化钙型为主，重碳酸钠型次之，硫酸钠型和氯化镁型较为罕见苏林分类存在的问题,苏林分类存在的问题在于：①把地下水的成因完全看成是地表水渗入形成的，没有考虑其它成因水的加入，还有自然界经常发生的水的混合作用以及由此而产生的水中成分的多种分异和组合；,②将本来具有成因联系作为一个整体的大量无机组分，简化成仅是天然水盐类成分的分类，过于简单；③忽略了水中气体成分及微量元素等一些具有标型性质的组分，同时缺少作为区分油田水与非油田水的特征参数。
随着油气勘探的进展和对油田水地球化学研究的深入，比较普遍的意见是应把矿化度和阴离子组合作为油田水化学分类的基础，再根据油田水的特征参数或标志，区分油田水和非油田水但提出的分类方案大都过于复杂，应用不便，难于推广，未被普遍接受博雅尔斯基分类,博雅尔斯基（1970）对苏林分类进行了修正，根据Na/Cl比值将氯化钙型水分为5类：Na/Cl>0.85，水的运动速度相当大，具水动力积极带特点，保存油气藏前景不大；Na/Cl=0.85-0.75，具有沉积盆积极水动力带较稳定静水带过渡特点，对烃类保存差；,Na/Cl=0.75-0.65（0.60），有利于保存油气藏的特点，是保存烃类较好的地带；Na/Cl=0.65-0.50，与外界完全隔绝的烃类聚集，有残余水存在特点，是保存烃类的好地带；Na/Cl<0.50，古代残余海水存在特点，烃类聚集最有希望的地带七、油田水的物理性质,颜色和透明度嗅味和味道比重粘度导电性,。