郭士明 （中石化胜利油田分公司地质录井公司，山东 东营257064）

含油气盆地的流体主要由油田水、石油和天然气组成，其中95%以上为油田水，油气是在饱含油田水的环境中生成、运移和聚集的，因此油田水对油气的生成、运移和聚集及其赋存条件具有重要影响。研究油田水化学场和动力场是认识油气藏、预测油气分布规律和指导油气勘探方向的重要途径之一[1，2]。

利用东营凹陷大量的实测油田水化学成分资料，笔者统计分析了油田水的化学组成及其分布特征，结合沉积和构造演化特征，探讨油田水的成因，对于认识东营凹陷油气形成与分布具有重要意义。

1 地质概况

东营凹陷属于渤海湾盆地济阳坳陷的次级构造单元，为中新生代断陷盆地，东接青坨子凸起，南至鲁西隆起，西邻惠民凹陷，北以陈家庄－滨县凸起为界，东西长90km，南北宽65km，总面积5850km2。东营凹陷总体呈 “北断南超”的箕状断陷盆地形态。北部边界断裂活动强，控制了整个凹陷的演化，南部以地层逐级上超为特征，与隆起区不整合面相接。新近纪后属华北近海坳陷盆地的一部分，不再构成独立盆地。平面上可划分为北部陡坡带、中央洼陷带、南部缓坡带[3]。

研究区经历了40余年的勘探开发，已上报探明储量的有1400多个区块，累计探明储量超过20×108t，共发现油田34个。探明层系包括：前震旦系 （Pr）、古生界 （Pz）、中生界 （Mz），古近系孔店组 （Ek），沙河街组四段 （Es4）、沙河街组三段 （Es3）、沙河街组二段 （Es2）、沙河街组一段 （Es1），东营组 （Ed）和新近系馆陶组 （Ng）等，其中Es4、Es3为主要含油气层系。在长期勘探过程中积累了1000余口井的油田水化学测试资料，为研究工作提供了基础。

2 油田水化学组成特征

2.1 矿化度和水型特征

油田水的矿化度特征是地理地质环境变迁所导致的地下水动力场和水化学场经历漫长而复杂演化的反映，矿化度对地层水的化学性质起着主导作用，纵横向的矿化度变化对地质家解决地质问题有重要意义[4～6]。通过对各层系矿化度资料的统计分析表明（图1），矿化度总体随地层的变老矿化度逐渐变大，沙河街组 （Es）地层水总矿化度值总体较高，其中Es4最高，平均65.7g/L，Es3均值54.6g/L，Es2均值34.9g/L，Es1均值19g/L；Ed和Ng均值分别是14.5g/L和10.5g/L，低于Es；明化镇组 （Nm）矿化度最低，均值为3g/L。在总矿化度－深度关系图上 （图1），矿化度随深度增加表现为阶梯式增加的特点，存在着3个台阶，第1个台阶1500m左右，地层水矿化度由50g/L迅速增加到100g/L；第2个台阶在2200m左右，矿化度由100g/L迅速增加到200g/L；第3个台阶在2800m左右，矿化度由200g/L增加到250～300g/L。

地层水类型为CaCl2型、NaHCO3型、MgCl2型及Na2SO4型。从各层位水型资料统计结果看，Ek、Es、Ed和Ng均以CaCl2型为主，NaHCO3型次之，MgCl2型和Na2SO4型水含量很少；Nm则表现出明显差异，以NaHCO3型为主，CaCl2型、MgCl2型和Na2SO4型含量均较少 （图2）。

图1 东营凹陷地层水矿化度-深度关系图

图2 东营凹陷不同层位地层水类型频率分布直方图

2.2 常量化学组分特征

表1 东营凹陷各地层油田水常量组分统计表

2.3 离子比值

油田水化学及其特征系数指标项目很多，根据油田水文地质预测与判断油气的需要，选择了4种主要的离子比值作为特征指标：钠氯系数 （ρ（Na＋）/ρ（Cl－））、变质系数 （ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋））、脱硫酸系数 （ρ（S×100）/ρ（Cl－））和碳酸盐平衡系数 （ρ（HCO＋CO）/ρ（Ca2＋））。

油田水离子比值统计结果显示 （表2）：ρ（Na＋）/ρ（Cl－）以Ek最低，仅为0.87；Es和Ed相近，均在1.0左右；Nm最大，为2.95。ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋）只有Ek、Ed和Es2地层水平均值大于0，大约占总地层水的70%；其中Ek平均值最大，为5.04；Ed和Es2分别为2.69和2.25。ρ（S×100）/ρ（Cl－）平均值变化不大，大约45%分布在1～10之间；Ek和Es平均值相近，为3.68～5.73；Ed和Ng平均值在26～28之间；Nm最大为122.97。ρ（HCO＋CO）/ρ（Ca2＋）总体小于1，占70%以上；各层系中以Nm和Es3地层水最大，为6.80；Es2～Ng分布在1.42～3.97之间；Ek最小为0.08。

表2 东营凹陷各地层油田水离子比值统计表

3 油田水化学成因类型分析

根据东营凹陷沉积和构造演化及地层水的ρ（Na＋）/ρ（Cl－）、ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋）、ρ（SO×100）/ρ（Cl－）、水化学成分特征和矿化度资料，东营凹陷油田水的化学成因类型可分为：沉积－埋藏水 （Ⅰ）、溶滤－渗入水 （Ⅱ）、溶滤－渗入水与沉积－埋藏水的混合水 （Ⅲ）3种类型 （图3，表3）。

图3 东营凹陷油田水化学成分Piper图

3.1 沉积-埋藏水型 （Ⅰ型）

该类水受大气降水的影响比较小，其化学成分体现了原始沉积环境和沉积埋藏时期水－岩相互作用的特点。矿化度很高，一般大于同生沉积水的矿化度；Cl－的毫克当量百分数一般大于90%，Na＋＋K＋的毫克当量百分数一般大于80%；ρ（Na＋）/ρ（Cl－）一般小于0.90，ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋）一般大于10，主要分布在洼陷区。

3.2 溶滤-渗入水型 （Ⅱ型）

该类水主要为大气入渗水，其化学成分为大气入渗水与Es4岩石相互作用的产物。矿化度较低，一般远小于同生沉积水的矿化度；Cl－的毫克当量百分数一般为30%～60%，HCO的毫克当量百分数一般为30%～60%，Na＋＋K＋的毫克当量百分数一般大于90%；ρ（Na＋）/ρ（Cl－）一般大于1.0，ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋）一般小于0，主要分布在凹陷边缘，特别是东营凹陷南部缓坡带。

3.3 溶滤-渗入水与沉积 埋藏水的混合水型 （Ⅲ型）

该类水为溶滤－渗入水与沉积－埋藏水的混合水，因此其化学成分介于溶滤－渗入水与沉积－埋藏水之间。矿化度中等，一般介于同生沉积水和渗入水的矿化度之间；Cl－的毫克当量百分数一般为60%～80%，HCO－3的毫克当量百分数一般为20%～40%，Na＋＋K＋的毫克当量百分数一般大于90%；ρ（Na＋）/ρ（Cl－）一般在0.90～1.0，ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋）一般在0～10，主要分布凹陷边缘与洼陷之间。

表3 东营凹陷的油田水水化学成因类型划分指标

4 结 论

1）东营凹陷油田水矿化度随地层的变老逐渐变大，随深度表现为阶梯式增加的特点，在1500、2200和2800m存在3个台阶，地层水型主要为CaCl2型为主，仅浅部的Nm水型为NaHCO3型。

2）油田水的常量化学组分中，阴离子以Cl－含量最高，含量较低，不同层系的阴离子含量差异较大；阳离子以Na＋＋K＋含量最高，Ca2＋和Mg2＋含量较低，阳离子含量的纵向分布总体一致，以Es4最大，次为Ek和Es3。

3）研究区大多数油田水的ρ（Na＋）/ρ（Cl－）小于1，ρ（Cl－－Na＋）/ρ（Mg2＋）随深度增加而缓慢增加，ρ（SO×100）/ρ（Cl－）变化比较复杂，但一般均小于50，碳酸盐平衡系数整体上随深度增加缓慢减小，但各类离子值同一深度的分布范围较宽，反映出相同深度上地层水的物理化学作用存在一定差异。

4）根据东营凹陷沉积和构造演化以及水化学成分特征，可将油田水划分为沉积－埋藏水 （Ⅰ）、溶滤－渗入水 （Ⅱ）、溶滤－渗入水与沉积－埋藏水的混合水 （Ⅲ）3种类型。

[1]刘方槐，颜婉荪 .油气田水文地质学原理 [M].北京：石油工业出版社，1991.

[2]李明诚 .油气运移研究的现状与发展 [J].石油勘探与开发，1994，21（2）：1～6.

[3]王秉海，钱凯 .胜利油区地质研究与勘探实践 [M].东营：石油大学出版社，1992.

[4]邸世祥 .油田水文地质学 [M].西安：西北大学出版社，1991.

[5]曾溅辉 .东营凹陷第三系流体物理化学场及其演化特征 [J].地质评论，2000，46（2）：212～230.

[6]曾溅辉 .沉积盆地中地质流体运动与油气成藏 [J].海相油气地质，2005，10（1）：37～42.