含有較多的微量元素

1樓：中地數媒

按水文地球化學觀點。將水中含量小於10mg/l的元素稱為微量元素或微量組分。油田水中常見的微量元素多達幾十種，其含量比一般地下水中要高，它們在油田水中富集的機理，主要與石油的形成與演化有關，有機物質(包括細菌活動)提取了賦存於古湖(海)盆水或沉積軟泥水中的微量元素，在向烴類轉化過程中富集於**中，故在**灰分中見有眾多的微量元素。

地下水與石油長期共存，水又具有吸附能力高、溶解能力強等特性，從**與圍巖中獲得了大量的微量元素，故三者之間同步增高現象比較明顯。此外，油田水中微量元素的另一個**是地幔或地球深部的供給。

我國各個油田都對油田水中的主要微量元素做了分析測試，積累了豐富的資料。由於各地區油氣地質條件的複雜性和差異性，以及沉積環境的多元化，對該引數與油氣的關係與應用，至今還沒有統一的認識。各油田大都根據自己的需要選擇性的應用某些元素。

微量元素的分析測試方法，各油田不盡一致，現在常用方法：

原子吸收分光光度法：測定鹼金屬元素(鋰、鉀、鈉)、鹼土金屬元素(鍶、鋇、鈣、鎂)及黑色金屬元素(鐵、鎳、鈷、鉻、錳)。

比色法：溴、碘、硼。

火焰原子法：銅、鋅、鎘、汞、錫、鉛、銻。

原子吸收法：***——金、銀、鈀。

近年來，我國開始應用離子色譜法(icp)測量微量元素。

上述微量元素在我國不同含油氣盆地油田水中均有分佈(表3-63；圖3-68)。據24個含油氣地區(盆地與凹陷)統計只有br-，i-，b3+三個，各單位均做了分析；ni，mn，cu，sr等分析的單位也較多，而其他元素分析者較少。

表3-63 我國部分含油氣地區油田水中微量元素單位：mg/l

油田水中微量元素組合是判別含油氣性的間接標誌，利用該引數進行含油氣**評價時，必須考慮指標的性質及本區資料的實際情況。作者根據國內外應用微量元素的實際情況，提出以下組合形式：溴、碘、硼組合；鋇、鍶組合；銣、銫組合；鐵、錳、鎳、銅組合；金、銀、錸、銦、鎘組合。

1.溴、碘、硼組合

油田水中的碘多以碘化鈉的形式存在，為有機起源，即多集中在水生(海洋、湖泊均可)有機體(如藻類等)中，這些有機體死亡後，同沉積物一起被埋藏下來，並將碘轉給了沉積水。由於碘同有機質有直接聯絡，被視為含油氣性的良好指標。

圖3-68 濟陽坳陷地層水中微量元素含量變化特徵

(據勝利油田資料，1977)

溴的成因，分有機起源和無機起源。它在水中的絕對含量或相對含量都與含油氣無關，主要隨水的變質程度和總礦化度的升高而加大。油田水中溴的含量變化很大，從每升幾毫克到上千毫克。

溴的含量與氯離子有關，在氯離子富集的水中，溴的含量也高(原因後述)。在油田水研究時常採用cl/br比值，該比值在海水中穩定在292。我國某些高變質或受鹽巖影響的油田水中該比值可超過海水平均值，如塔里木盆地塔河及鄰區高礦化度的油田水rcl/rbr比值大於300。

而在低礦化度的油田水中，由於br的含量增加使該比值下降到120～190。br是指示水文地球化學環境和變質程度的指標。

作者研究了四川盆地中部上三疊統地層水中鋇離子含量最高達3000mg/l以上(如廣51井、欄1井等)。在平面上具有西南部高，東部及北部地區相對低(2000mg/l)以下，在縱向上鋇離子含量的變化多與溴、碘離子的變化類似，而與鈣離子和硫酸根離子含量的變化相反。川中地區須家河組地層水中鋇離子的大量富集主要與富鋇長石火山母源巖及雷口坡組——嘉陵江組的陸源海相沉積的剝蝕碎屑在碳酸鹽巖地貌背景上的沉積有關；次為高濃度的海相地層水影響所致。

我國油田水中br-、i-的含量在天然水系中僅次於鹽湖水或滷水(表3-64)。鬆遼盆地南部不同油層的油田水中均含有較高的br和i(表3-65)。四川盆地各產油氣層油田水中i-、br-含量都很高，甚至超過海相油田水(表3-66)。

鬆遼盆地南部扶余油層在不同油田或同一油田，碘的含量在產層與非產層地下水中有明顯差異，前者高於後者，而非油田水中則不含碘(表3-67)。溴、碘在油田水中含量的高低與沉積環境、生油母質型別、烴類及有機碳含量有一定關係(表3-68)。

油田水中普遍含有硼，硼的化合物(如硼酸鈉等)易溶於水，在岩石被溶濾過程中，轉入地下水。蘇林(1956)認為：nahco3型水有利於硼的富集，其含量高於 cacl2型水。

準噶爾盆地風成城油田和克拉瑪依油田高礦化度的nahco3型水中，硼的含量高達2000mg/l以上，在國內外是罕見的(表3-69)。

表3-64 油田水中i-、br-含量單位：mg/l

表3-65 鬆遼盆地南部油田水中i-、br-含量單位：mg/l

表3-66 四川盆地油、氣地下水中碘溴含量單位：mg/l

(據劉方槐，1991)

表3-67 鬆遼盆地南部產層與非產層地下水中碘的含量單位：mg/l

(據楊忠輝，1982)

表3-68 碘、溴與有機質性質的關係

我國許多油田對油田水中的硼(或偏硼酸)進行了分析，獲得了較高的含量(如江漢盆地潛江組油田水b3+含量範圍在100～377mg/l，最高達412mg/l)，並且與溴、碘一起綜合應用研究。

表3-69 準噶爾盆地油田水中硼含量

(據高錫興，1994)

溴、碘、硼引數組合的含量，一般有從凹陷中心向周邊遞減的環狀分佈特點，高含量集中出現在主要含油組合的油田水中。如齊家-古尤和三肇凹陷的中部組合(薩-葡油層)，油田水br-、i-、b3+的含量，在凹陷中部高於邊緣0.5～1倍之多。

在縱向上，同一含水巖系內，由淺到深，其含量由低到高。總體來看，該組合含量高低同水型(蘇林分類)關係不密切。

國外對br-、i-、b3+的研究比較重視。柯林斯(1980)在研究油田水中溴的分佈規律時指出，在cacl2型水中，溴的含量大於300mg/l時，是含油性的有效指標。

庫傑列斯基(кyдeльский，1977)統計了前寒武系和古生界含油氣盆地，1664個油田及358個氣田地層水(其中產層2589個，非產層1520個樣品)中碘的含量，產層的平均值：前寒武系為20.99mg/l；古生界為14.

29mg/l。幾乎高出非產層的一倍(分別為9.33mg/l和8.

16mg/l)。碘含量超過10mg/l的樣品頻率，產層分別為58.38%和51.

52%；而非生產分別為31.80%和35.93%。

古生界氣田水中碘含量明顯降低(約5mg/l)，而且含量大於10mg/l部分的頻率也低(約16%)。

在巴庫油田水中，碘的含量為30～60mg/l；溴的含量為0.5～0.8mg/l；上丘索夫油田水中碘的含量為100～200mg/l；溴的含量高達2g/l。

烏拉爾-伏爾加含油氣區碘含量隨地層變老而增高。

2.鋇、鍶組合

該組合在油田水中的聚集與油氣沒有直接的關係。

鋇通常聚集在無硫酸鹽的水中，特別是聚集在無硫酸鹽的cacl2型水中，鋇在油田水中的出現是脫硫酸作用的結果。油田水中鋇的高含量，表明存在著良好的還原環境，有利於油氣的聚集。四川盆地侏羅系涼高山組的油田水鋇含量高達5367mg/l，而且缺失

。鍶在油田水中普遍存在，其含量變化幅度很大，低者小於1mg/l，高者達數百mg/l(圖3-69)，主要富集在以cl――na+離子組合為主體的nahco3和cacl2型水中。

sr2+、ba2+組合是反映海相與陸相水文地質化學環境及進行水源(同源、混源)對比的指標。一般在陸相油田水中sr2+，ba2+及sr/ba比值低，而海相油田水中相對高(表3-70)。

表3-70 冀中坳陷油田水中鋇鍶分佈

圖3-69 阿克庫勒及鄰區油田水中鋇、鍶等元素分佈直方圖

(據蔡立國等，2002)

3.銣、銫組合

rb+，cs+在自然界分佈較廣，但一般以氯化物(rbcl2)的形式呈分散狀態存在。油田水中的銣和銫主要**於圍巖中，在地下水處於滯流或停滯的環境中，通過水-巖相互作用而轉入水中。在地表水(海、湖、河流)中含量較低，如日本海中 rb+含量為0.

33mg/l，cs+含量只有0.002～0.01mg/l；通常滷水中含量較高，如山東東風井滷水中rb+為1.

33mg/l。我國油田水中均含有一定量的rb+和cs+，前者多在0.14～40.

0mg/l之間，後者為0.33～16.8mg/l。

江漢盆地油田水中銣含量5～12mg/l，銫1～12mg/l；四川黑滷水中銣、銫含量分別為5.9mg/l和3.6mg/l。

在分佈上有隨礦化度和深度增加而增高的趨勢(圖3-70)。該組合含量的多寡可為水-巖平衡及其交替強度提供依據。

圖3-70 潛江凹陷油田水中銣、銫與礦化度、埋深關係

4.鐵、錳、鎳、銅組合

fe：0.26～56.5mg/l

mn：0.03～11.98mg/l

ni：0.04～5mg/l

cu：0.03～1.65mg/l

雖然有些元素與油氣有共生關係，但它們在水中賦存還受下列因素的影響與控制：

1)水文地球化學環境：穩定而濃縮的環境有利於微量元素富集。

2)與礦化度呈直線關係：礦化度高含有較多的元素，礦化度低微量元素也低。

3)古湖(海)盆的特點：從淡水湖→鹹水湖→鹽水湖，含量依次增加。

4)陸相比海相油田水中相對富集fe、mn、ni、li等元素，v/ni比值小於1。

5)在凹陷中心含量增高，如泌陷凹陷內部的a凹、安柵、雙河等油田水中含量高於凹陷邊緣的油田——下二門、井樓等。

研究油田水中上述組合，可為分析沉積環境或沉積岩相、判別油氣成因、追蹤油氣源等方面提供依據。

5.深層元素組合

該組合主要指au，ag，re，in，cd等元素，目前，人們對其認識還比較浮淺，但卻是一個有理論意義和油氣勘探價值的新課題，值得重視的新研究領域與新方向。

當今油氣勘探基本上是在有機學說理論指導下進行的。近年來，無機學說研究取得許多新認識和新成果。地幔中存在烴類並沿深大斷裂向上運移，已引起油氣勘查家的關注。

水文地質的觀點認為，地幔物質中的水(供氫體)與碳酸氣是碳氫化合物礦物合成的原生母質。含碳氫化合物的深成熱液沿深大斷裂系統向上運移至地殼淺部，必然在地下水中留下具有深層性質的元素。人們認識深成微量元素大都是從沿斷裂分佈的溫泉的化學成分開始的。

溫泉中發現一些在陸殼中很少存在的稀有元素。2023年，作者調查了關中平原南北兩側沿秦嶺大斷裂和渭北斷裂分佈的溫泉的化學成分(包括全國有名的臨潼華清池、藍田湯浴等)，獲得了一些深層元素的資訊(如ti、co2、he及放射性元素等)。

大慶油田郭佔謙、馮子輝等(1998)在塔里木盆地石油灰分中微量元素的研究成果中指出：有17種元素在生命物質中沒有發現，其中be，cr，ag，cd，in，sb，te，hf，ta，w，re，au，bi 13種元素含量超過中國陸殼含量的1～3個數量級(表3-71)，據此提出在油氣勘探時要考慮地球深部內生命物質形成的非生物成因烴的問題。

表3-71 塔里木盆地石油中特殊的微量元素

(據郭佔謙等，1998)

濟陽坳陷古近系含水巖系的油田水中，普遍富集au(0.169×10-9)，ag(4×10-9)及cd，pb，co，cr，as等一批相關的金屬元素。

我國許多co2氣藏的形成都與地幔深部物質有關，如廣東三水、蘇北黃橋、鬆南萬金塔、黃驊坳陷翟莊子、濟陽坳陷平方王、平南和花溝、鶯歌海盆地樂東和東方及東海等co2氣藏的發現，從一個方面說明，在油氣勘探開發中，要重視無機成油(氣)的問題。深層元素組合，與不同賦存狀態(遊離、溶解、吸附)的co2、氦及其同位素結合，是發現無機成因氣的有效引數。

綜上所述，微量元素在油田水與非油田水中有一定的差異，可為油氣地質**與評價提供一方面有用資訊。但在具體應用時，必須考慮各元素之間的相互關係及其地球化學性質，綜合研究應用，任何單一元素的評價，都存在不確定性或多解性。另外對微量元素或組合而言，絕對含量的高低不是唯一應用評價的標準，更重要的是要考慮它與區域背景值之間的關係，與克拉克值的比較，一般將超過區域背值的高含量元素，視為更有應用價值的指標。

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