圖2-6地下水類型
油田水在地下孔隙和裂縫系統中以三種形式存在，即吸附水(半固態)、毛管水(只有在外力大於毛管力時才活躍)和自由水。
油田水的類型
油田水分類要解決的基本問題包括:①油田水的化學標誌及其與非油田水的區別；②不同類型油田水的特點和差異。自1911年美國Pasmel提出第壹個油田水分類方案以來，油田水分類方案經過多次修改和補充，但基本上是以Na+、Mg2+、Ca2+和Cl-、SO42-和HCO3-的含量及其組合為依據。在所有的分類方案中，蘇林(B.A. щулин)是壹種簡明的分類方法，也被國內外廣泛采用。所以這裏重點介紹蘇林的分類。
蘇林(1946)的分類是基於古代大陸水和海水的化學成分特征的比較。因為天然水主要分為大陸水和海水兩大類，把典型成分為Na2SO4和NaHCO3的水稱為大陸水，Xin 2010-09-14。雖然海水中NaCl的含量最高，但稀釋後富集在水中的是MgCl2(其他成分已積累)，所以蘇林把典型成分視為大陸水。然後根據Na+和Cl-的精確當量比，結合兩個遺傳因子(rNa+-rCl-)/rSO42-和(RCL-RNA+)/RMG 2+，將地下水劃分為四種基本類型(表2-4)。
蘇林認為Na2SO4水發育在地表附近，CaCl2水在地殼深處，MgCl2水是典型的海水。油田剖面上，上部為碳酸氫鈉型水，深部為氯化鎂和氯化鈣型水。油田水的水化學類型主要為CaCl2 _ 2型，其次為NaHCO3 _ 3型，Na2SO4型和MgCl2型較少見。需要指出的是，這些分析只能作為油田水的必要條件(但不是充分條件)。
蘇林認為，就其形成環境而言，自然水主要分為兩類:大陸水和海水。大陸水鹽度較低(壹般小於500mg/l)，其化學成分具有HCO 3-> SO 42-> Cl-，Ca 2+> Na+< Mg 2+，Na+> Cl-，Na+/Cl-(當量比)> 1的關系。海水鹽度較高(壹般約35000mg/l)，化學成分特征為Cl-> SO4 2-> HCO 3-，Na+> Mg2+< Ca2+，Cl-> Na+，Na+/Cl-(當量比)< 1。在大陸淡水中，重質碳酸鈣占優勢，並含有硫酸鈉；然而，硫酸鈉並不存在於海水中。
根據上述知識，蘇林用Na+/Cl-、(Na+-Cl-)/SO42-和(Cl-Na+)/Mg2+三種遺傳因子將天然水分為四種基本類型。
蘇林認為，出露地質構造中的地下水可能屬於硫酸鈉型，與地表大氣降水隔絕的封閉水多屬於氯化鈣型，兩者之間的過渡帶為氯化鎂型。油氣藏剖面上部地層水主要為碳酸氫鈉型；隨著埋藏的加深，過渡為氯化鎂型；最後變成氯化鈣型。有時候碳酸氫鈉型直接換成氯化鈣型，沒有過渡型。油田水的水化學類型主要是氯化鈣，其次是碳酸氫鈉、硫酸鈉和氯化鎂。
表2-4素林天然水源地下水分類表分類等級
(根據b . a .щулин1946)遺傳系數(以毫當量表示的濃度比)na+/cl-(na+-cl-)/so42-(cl-na+)/Mg2+大陸。
天然水的遺傳分類
(根據英國航空公司щулин，1946)
終點A: SO4=50%，Na-Cl = 0%；終點B: SO4=50%，Na-Cl = 50%；終點C: SO4=0%，Na-Cl = 50%；終點D: Mg=0%，Cl-Na = 50%；終點E: Mg=50%，Cl-Na = 50%；終點F: Mg=50%，Cl-Na = 0%；
素林分類中存在的問題有:①將地下水的起源視為地表水的滲入，沒有考慮其他水源的參與，以及自然界中經常發生的水的混合和水成分的各種分化組合；(2)將原來大量的以產地為整體的無機成分簡化為天然水鹽成分的分類過於簡單；③忽略了水中壹些具有標型性質的組分，如氣體組分和微量元素，同時也沒有區分油田水和非油田水的特征參數。隨著油氣勘探的進展和油田水地球化學研究的深入，人們普遍認為，礦化度和陰離子基團的配合應該是油田水化學分類的基礎，進而可以根據油田水的特征參數或標誌來劃分油田水和非油田水。然而，目前提出的分類方案大多過於復雜，使用不便，難以推廣，尚未被普遍接受。
油田水有三個重要的來源:沈積水——在沈積物堆積過程中，填充在沈積物顆粒間隙中並保留在其中的水。這種水的鹽度和化學成分與沈積沈積物的古海(湖)水的鹽度和沈積物本身密切相關。因此，不同沈積環境下油田水的礦化度明顯不同。
滲透水——指來自大氣降雨，滲透到淺孔隙和飽和巖層中的水。由於滲透水含鹽量低，可以對含鹽量高的地下水起到脫鹽作用。在不整合面附近的油田水中，脫鹽尤為重要。
後生水——指來自地幔和地殼深部的高溫、高鹽度、飽和、均質的地下水，包括原生水、巖漿水和變質水。這種水在金屬礦床的形成中起著重要的作用。但對油田水形成過程中所起的作用有不同的認識。
成巖水——來自礦物成巖轉化分離出的結晶水(結構水)和與有機質演化有關的水。——指來自地幔和地殼深部的高溫、高鹽度、飽和、和諧的地下水，包括原生水、巖漿水和變質水。這種水在金屬礦床的形成中起著重要的作用。但對其在造成油田水中所起的作用，眾說紛紜。
油田水可以看作是沈積水、滲透水、深成水和成巖水按不同比例混合而成的水，它伴隨著油(氣)經過壹系列復雜的物理化學作用(溶解-沈澱)。
二。水的化學成分和鹽度
油田水的化學成分
油田水的化學成分本質上是指溶解在油田水中的溶質的化學成分。包括無機成分、有機成分、溶解氣體和微量元素。
1.無機成分:在常規水質分析中，可以用多少種離子來代表油田水的無機成分:
陽離子-Na+(K+)，Ca2+，Mg2+陰離子-Cl-，SO42-，HCO3-(CO32-)
水中各離子的含量可用重量法(mg/L)、當量法(mmol/L)、當量百分比法表示。前兩者代表離子的相對含量，後者代表每種離子的絕對含量，有利於比較。
據研究，在天然水中已經確定了60多種元素，其中大約30種是最常見的。油田水的成分比單壹的天然水更復雜，這不僅是因為油田水與油氣接觸時間長，而且是從不同的沈積環境(如淡水湖、鹹水湖或大陸)進入埋藏環境，埋藏後經歷了漫長而復雜的演化歷史。在此期間，與它接觸的圍巖性質、溫度和壓力的變化，以及與地表水連通時與地表水的溝通，都會對油田水的化學成分產生不同程度的影響。
在常規的水質分析中，通常使用Na+(包括K+)、Ca2+、Mg2+和Cl-、SO42-和HCO3-(包括CO32-)來代表大量的無機組分。其含量可用重量法、當量法和當量百分比法表示。三種表示之間的關系如下:
毫克當量(毫克當量/升)=重量(毫克/升)/當量值
毫當量百分比=毫當量數(壹個離子)/所有陰離子和陽離子的毫當量數。該表顯示了以三種方式表示的統壹分析數據的計算結果。水化學成分的表示
離子毫克每升(mg/l)毫克當量每升(ppm)當量百分比陰離子cl-34，930 984.0 49.0 so42-790 16.5 0.8 HCO 3-280 4 . 60 . 2陰離子總和36，000 1，005.1 50.0陽離子Na+12，281 534.0005.0 50.0陰、陽離子之和為56，841 2，01.1.1.000.0含硫化氫，貧硫酸鹽是油田水的特征之壹。這是壹個經典笑話！。原因是沈積水埋藏後經歷的早期化學過程主要是生化過程和氧化還原過程。地層水中的硫酸鹽常被還原成H2S和S2-，SO42-的含量明顯減少，即硫酸鹽減少。同時，Fe3+轉化為Fe2+，HCO3-和CO32-相應增加。
SO42-和其他氧化物的還原程度主要取決於有機質的豐度。地下水中H2S的含量變化很大，從每升幾毫克到幾千毫克不等。因此，雖然當水中沒有或很少有硫酸鹽而有大量H2S時，被認為是油田水的標誌之壹，但當水中沒有或很少有H2S而有大量硫酸鹽時，不能判定不是油田水，必須結合其他情況綜合分析。
油田水中的微量元素主要有碘、溴、硼、鍶等。其中碘、溴、硼、銨含量高是油田水的另壹個特點。不同水體中微量元素對比表
元素和化合物油田水(毫克/升)海水(毫克/升)淡水(毫克/升)碘十至百0.05 0.003溴百65 0.0001-0.2硼十至百4-6微量或無NH4100-500-20-60油田水中的碘可能。溴和硼的高含量促使地下水幾乎停止，有利於油氣保存。
銨是原始有機物分解的產物，化學性質不穩定，容易轉化為氨等化合物。因此，銨的存在進壹步表明地下是還原環境，有利於油氣保存。
鍶、鋇等元素在油田水中也有，但不是所有油田水都有。總之，油田水中微量元素的存在有助於研究與油氣有關的沈積成巖環境，是油氣保存的前提。
2.有機組分:油田水中常見的有機組分有烴類、酚類和有機酸，常作為區分油藏水和非油藏水的標誌(表2-3)。
表2-3油藏水有機標誌烴苯系酚有機酸油藏水煤氣和液態烴均較高，甲苯/苯> 1較高，> 0.1 mg/L，(鄰甲酚)主要是環烷酸。
主要的非油藏水僅低CH4和低甲苯/苯< 1。非儲層水中主要含酚的烴類有氣態烴和液態烴。壹般油田水往往含有溶解的烴類氣體，包括甲烷和重烴，尤其是重烴的存在往往表明它與地下油氣藏有關。重烴的含量與油氣藏的距離有關。壹般來說，非油田水通常只含有少量甲烷。
水庫水中苯系物含量較高，壹般可達0.03-1.58mg/l，最高可達5-6mg/l，甲苯/苯比大於1。非水庫水中苯系物含量較低，甲苯/苯比小於1。
水庫水中苯酚含量也較高，壹般大於0.1mg/l，最高可達10-15mg/l，主要成分為鄰甲酚和甲酚。非油層水含量低，以苯酚為主。圖為前蘇聯某凝析氣田產出水和非產出水中苯和苯酚含量分布對比。
油田水往往含有環烷酸、脂肪酸和氨基酸。環烷酸是石油環烷烴的衍生物，常可作為石油勘探的重要水化學指標。環烷酸含量與分隔儲層之間的距離有關，距離越近含量越高。此外，環烷酸的含量還與水的類型有關，堿性碳酸氫鈉水中最易富集，而氯化鈣和氯化鎂水中則很少或不含環烷酸。這是因為環烷酸鈉在水中溶解度高，而環烷酸鈣難溶於水。所以不能認為不含環烷酸的水就不是油田水，必須結合水的類型分析。
3.微量元素:大部分與油氣藏形成的地球化學和生物化學環境有關，油田水可用單壹元素或元素組合來鑒別。比如吉林扶余油田潛水，F、Cl、Br、I的高值點大多位於含油構造中。
4.同位素:主要是C13、D、O18等。，就可以確定地下水的來源。
油田水的礦化
所謂鹽度，是指單位體積的水中所含的各種離子、分子和化合物的總量，通常稱為水的總鹽度。單位為毫克/升(ppm)、克/升或毫當量/升。和毫摩爾/升..總鹽度可以用幹殘渣(水加熱到105℃蒸發後剩下的殘渣)或總離子來表示。應該說這只是壹種粗略的測量方法，因為當水中含有蒸發物質時，蒸發過程會使測得的鹽度小於實際值；但當殘渣中含有結晶水時，會使測得的鹽度值變大。
油田水，尤其是油層水，正常情況下屬於高鹽度水，所以女性自慰。
天然水可分為淡水(鹽度< < 1，000ppm)、苦鹹水(1，000-3，000ppm)、鹹水(3000-10，000ppm)和鹹水(10，000 ppm)地表的江河湖泊多為淡水，鹽度壹般為幾百ppm。海水總鹽度較高，達到35,000ppm。與油氣有關的水普遍具有高礦化度的特點，這是由於油田水埋藏在地下深處，長期處於停滯狀態，缺乏循環交替所致。大多數海洋油田的水總礦化度在50000-60000 ppm以上，最高可達642,798ppm(美國密歇根州薩爾林納誌留系白雲巖中的氯化鈣型水)。科威特Burgan油田白堊系砂巖中也有高礦化度的水，為154400 ppm。而陸地油田水礦化度要低得多，壹般5000-30000 ppm，最高30000-80000 ppm(中國酒泉盆地老君廟油田水)，最高148900 ppm(勝坨油田沙河街組三段油田水)，都是碳酸氫鈉水。
但無論是海洋還是陸地，都有鹽度相對較低的油田水域，甚至出現相反的情況。低礦化度的海洋油田水就像美國堪薩斯州的奧陶紀油田水，礦化度5000-35000 ppm。其他還有委內瑞拉Quarunquar油田的水，最大礦化度只有2,300ppm，平均值為1.400 ppm；。委內瑞拉西部拉斯克魯斯油田的水，鹽度只有323ppm，是真正的淡水。壹般認為，這種異常景象與不整合的存在有關。可以看出，由於地質條件不同，油田水的礦化度差異很大。
3.油田水與油氣的關系
演繹壹下，油田水和油氣的關系主要表現在兩個方面:
1.根據油田水的水化學特征，可以直接尋找油氣。
其原理是深部流體通過向上滲透擴散改變了淺層水的化學成分，尤其是在節理裂隙具有可比性的油氣藏構造頂部。通過水化學特征異常值在所有背景值中的分散程度，可以大致圈定地下油氣藏的規模，稱為水化學找油。
2.根據現代水化學資料，可以判斷油氣的運移、聚集和保存條件。
大量資料表明，最有利於油氣聚集和保存的環境應該是滲透水和滲出水交替緩慢或停滯的環境，即地下水不怎麽動的環境。從現代水化學特征來看，該區是壹個以Cl-和Na+為主，以CaCl2 _ 2為主的高鹽度水分布區。此外，脫硫系數(rSO42-/(rCl-+rSO42-)、氯化鈉系數(rNa+/rCl-)、碳酸鹽平衡系數((rHCO3-+rCO32-)/rCl-)等當量離子的組合也可用於判斷油氣的運移方向和聚集條件。
主要參考書(推薦教材):
1，水文地質學基礎，王，等，地質出版社，1995。
2.《油田水文地質學》，迪石祥，西北大學出版社，1991年。
3.油田水文地質學，楊，，石油大學出版社，充氣娃娃，1993。
4.含油氣區地下溫度和壓力環境，楊，，石油大學出版社，1993。
5、[美] A.G .柯林斯著(林文莊、王譯)，油田水地球化學，石油工業出版社，第壹版1984+00。
6.劉，嚴。油氣田水文地質原理，石油工業出版社(北京)，1995438+0。
7.石油和天然氣地質學。
友誼凝聚:西北大學石油天然氣地質學講義
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