柴达木盆地西部南翼山油田卤水水化学特征

柴达木盆地西部南翼山油田卤水水化学特征

1陈晶源,2赵为永,3陈金牛,4雷涛,5杨梅,6王铎,7赵志猛

1、3青海省柴达木综合地质矿产勘查院 青海 格尔木 816099

2、4、5、6、7中国石油青海油田公司勘探开发研究院 甘肃 敦煌 736202

【摘要】本文通过对南翼山油田卤水样品的实际取样和分析研究，得出了卤水中Na+和Cl-含量较高，Br-平均含量为75.73 mg/l，并且Br-含量随深度增加逐渐增大，LiCl和Rb2O含量则逐渐减小的结论。本研究对于深入了解南翼山油田卤水的水化学特征和地质意义具有一定的参考价值。。

【关键词】油田；卤水；水化学分析

引言

南翼山油田是柴达木盆地西部的一个大型油田，其卤水的水化学特征对该油田的开发和环境保护具有重要意义。目前，虽然对该地区的卤水进行了一定的研究，但对其水化学特征的认识还不够深入。因此，本文通过对南翼山油田卤水的水化学特征进行分析，旨在更全面地了解该地区卤水的水化学特征，为该油田的开发和环境保护提供科学依据。

1.研究区地形与地质概况

1.1地理位置及环境

南翼山矿区位于柴达木盆地西部北区，行政区划属海西州茫崖镇管辖。地理坐标：东经91°23′26″~91°25′41″，北纬38°22′20″~38°23′18″。矿区西距花土沟镇直线距离58km，相邻地区咸水泉位于南翼山西面275º方位31km处；尖顶山位于南翼山东北面45º方位26km处；油泉子位于南翼山南面92º方位16km处。自矿区有简易公路与青海油田基地花土沟沟通，公路交通较为便利（图1）。

南翼山矿区位于高原内陆干旱气候区，这种气候以冷寒、干燥、强烈的蒸发和日温差大为特征。该区域的年平均降水量仅为16.8毫米，而年平均蒸发量达2978.0毫米，因此被认为是极度干旱区。大部分降水集中在每年的5月至8月之间，占全年降水量的86％，且降水次数很少，雨量集中。而蒸发主要集中在每年的4月至9月，占全年蒸发量的80％，随着气温的升高，蒸发量显著增加。该区域的多年平均气温为3.7摄氏度，月平均最高气温出现在7月份，为17.4摄氏度，月平均最低气温出现在1月份，为-12.4摄氏度。在风向上，东北风盛行于该区域，其次是西北风，平均风速为3.7至4.2米每秒，最大风速可达20至30米每秒，全年有25至30天的大风达到8级以上。这些气候条件对于南翼山矿区的生态环境和工程建设都产生了一定的影响。最大冻土深度2.21m（2008年）。工区地处青海省柴达木盆地西北部边缘，属青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖行委管辖。西北与新疆自治区接壤。周边仅有花土沟镇，再无其他村、居委会。人口0.3万，以汉族为主。面积1.1万平方公里。企事业单位主要是青海油田公司前线指挥部。1985年设花土沟镇。青（海）新（疆）公路过境。由于淡水资源稀缺及自然环境影响，所以本地没有粮食和蔬菜种植，基本没有防风林。

1.2区域地层

柴达木盆地位于中国青海省西北部，被三大山脉所环绕，与塔里木盆地、准噶尔盆地一起构成了中国西北地区的三大盆地。阿尔金山是盆地的西北界，与新疆的塔里木盆地相连；祁连山系则与甘肃省相连，位于盆地北部；昆仑山则与青海省玉树藏族自治州相接，位于盆地南部；盆地的东侧与青海湖相接。盆地形状不规则，东西长约850公里，南北宽度为150-300公里，总面积达到12.1万平方公里。它是一个中新生代陆内沉积盆地，是在前侏罗系地块基础上形成的。

（1）古近系、新近系

古近系、新近系地层是盆地内最为发育的地层，广泛分布于整个盆地，地表分布于一系列北西—南东向延伸的背斜构造带上。在柴西地区沉积厚度最大、保存最好。

a、古、始新统路乐河组（E1+2）

只有少数钻孔揭露，未见底，以灰色、深灰色钙质泥岩为主，夹少量的棕灰色、棕褐色泥岩、砂质泥岩、钙质粉砂岩。

b、渐新统下干柴沟组(E3)

分布于调查区西部干柴沟、南部东柴山、北部红三旱一号等地。西部干柴沟以灰色砾岩、砂岩和泥岩为主，夹砂质泥岩或粉砂质条带，并有盐岩沉积。泥灰岩、泥岩向东相变为以黑灰色含钙质泥灰岩为主，夹杂色泥灰岩。产介形及腹足类化石。与下伏路乐河组(E1+2)、上覆上干柴沟组(N1)均呈整合接触。出露厚度182—1332m。

c、中新统上干柴沟组(N1)

分布于调查区西部干柴沟、油砂山、南部东柴山、北部红三旱一号等地。东北部为黄绿色砂岩与棕红色泥岩互层，西南部以绿灰色钙质页岩为主夹砂质泥岩、泥灰岩、细砾岩、钻孔所见则为一套深灰色钙质泥岩，地层中未见含盐沉积。产介形、腹足、轮藻、植物、孢粉、哺乳、鱼类化石。与下伏下干柴沟组(E3)、上覆下油砂山组(N21)均呈整合接触。出露厚度172—968m，与下伏地层为连续沉积。

d、中新统下油砂山组(N21)

分布于调查区西部干柴沟、咸水泉、红沟子、油砂山、南部东柴山、北部红三旱一号等地。西部为棕红色泥质粉砂岩、砂质泥岩及棕灰、绿灰、黄灰色砂岩互层，夹少量砾岩、疙瘩状泥灰岩、白云岩及砂质石膏，茫崖1井视厚度可达1651.8m。东部为黄绿、灰绿色巨厚层砂岩夹棕灰、棕红色砂质泥岩、粉砂岩、砾岩及泥灰岩。产轮藻、介形类化石。一般无盐类沉积，地面出露厚度321—1781m，与下伏上干柴沟组(N

1)、上覆上油砂山组(N22)均呈整合接触。

e、上新统上油砂山组(N22)

该组地层主要分布在南翼山、油泉子、尖顶山等背斜构造的顶部，均呈小面积零星分布，一般构成各背斜构造的核部，与下伏层位呈连续沉积。在咸水泉多见厚层砾岩，为河流及山麓相堆积，向东岩性变细。在油泉子一带，该组岩性主要为钙质页岩、钙质泥岩和砂质页岩，夹有较多的薄层—中厚层灰岩，裂隙中有较多的石膏脉充填。在南翼山则多为杂色泥岩、砂质泥岩。为较稳定的淡水—微咸水湖相沉积。该组地层中产树茎、石膏木、介形虫，昆虫及鱼类化石，厚94—1769m，与下伏地层为不整合接触。

f、上新统狮子沟组(N23)

该组地层分布广泛，是组成盆地内调查区的主体岩性，多组成盆地西部各背斜构造的主要地层。该组地层与下伏地层呈不整合接触，岩性以砂岩为主夹砂质泥岩，并发育厚层砾岩。多具暂时性洪水在山麓地带的堆积物特点，由西向东沉积物粒度变细，岩性以泥岩、砂质泥岩为主，夹砂岩、粉砂岩、泥灰岩，顶部产有石膏层。指示上新世晚期，湖水浓缩，演化至盐湖环境，由于湖水变浅，局部出现湖沼沉积。该组地层中产石膏木、介形虫、昆虫、鱼类、树茎等化石，厚189—1687m，与下伏地层呈不整合接触。

2.样品采集与分析方法

（1）卤水样品采集

a)基本分析样：基本分析样是卤水采集的最基本样品，一般采用深层承压卤水按赋水介质和富水性能分层采取。根据卤水层和隔水层的厚度、储水性质、富水性能等因素，具体确定取样长度和数量，一般取多个样品，送平行样进行分析化验，以保证分析结果的可靠性。

b)多项分析样：多项分析样是对基本分析样的补充和延伸。一般按资源/储量估算块段或各勘探线上同一含水层直接采取。样品数量占基本分析样的5%~10%。

c)全分析样：全分析样是最全面、最详细的卤水采样方式。按含水层直接采取，样品数量取决于卤水矿层多少，一般每层取一至二个。全分析样需要对卤水的化学成分、微量元素、同位素、有机物等多方面进行分析，具有非常高的分析精度和综合性。

承压水层据资料显示，其垂直变化不明显，故一般在试水施工求产过程中，采取多个水样以便相互验证；水文地质动态观测每天采取水样一次。

在所有见水的钻孔中均采集了水样，在矿区的水样采样网度与钻孔工程网度一致，采样网度为2×1Km，完全满足提交资源储量的采样网度要求。

内检样品的采集：由于卤水具有随外界环境改变而发生析盐，从而导致水质变化的特殊性，为了尽量减少影响样品测试质量的外部因素，在采样时内检样品与基本分析样品同时采取，密封及时送化验室测试。

（2）分析测试

对本次采取的所有样品进行测试，他们均为国家计量认证（MA认证）的化验测试单位，尤其在盐湖矿产各类样品的测试方面具有相当的权威性。

1）分析项目

卤水基本分析样：K+、Na+、Ca2+等离子、PH值、密度、溶解性总固体（矿化度）。

卤水多项分析样：K+、Na+、Ca2+等离子、PH值、密度、溶解性总固体（矿化度）。

2）测试方法

测试标准及分析方法严格按照DZ0190.1—0190.19—2006《地质矿产实验室测试质量管理规范》和青海省地质局中心实验室编制的《天然卤水及盐水分析方法》进行。

主要离子分析方法如下：

K+、Na+ 、Li+、Rb+、Cs+用火焰发射光谱法；

Ca2+、Mg2+用EDTA容量法；

Sr2+用160—60原子吸收法；

Cl-用AgNO3容量法；

SO42-用BaSO4重量法；

CO32-、HCO3-根据卤水的不同条件采用酸碱滴定法；

NACL用NaOH容量法；

Br-、I-、NO3-用721分光光度法（比色法）；

密度用重量法（卤水）；

PH值用琉璃电极法（卤水）；

孔隙度采用煤油法测定。

3）测试质量监控

每批样品随机抽取90%编成密码作为检查样。由于深层卤水样目前还没有国家标准物质，实验室通过离子平衡、元素的相关性，离子加和、加标回收、元素配盐后的化学性质等方面综合判断控制分析的质量。

为了保证水质分析结果的可靠性，用阴阳离子平衡法对分析结果进行了校核。阴离子物质的量浓度总和（Σa）与阳离子物质的量浓度总和（Σc）（以m mol/L表示）的最大误差在允许范围之内。

项目组对水样进行样品总数10％以上数量的内检分析，卤水内检样19件，与基本分析样品同时采取并密码编号送化验室测试。根据样品的原始分析结果与内检分析结果进行偏差检验，判断标准为原样与内检样的相对误差小于用原样与内检样的平均值计算的允许误差为合格样，反之为不合格样。计算公式如下：

相对误差（%）=|×100|

岩石矿物允许相对误差计算公式：

Y=C×20 x -0.60                    x≥3.06%

Y=C×12.5 x –0.162                  x＜3.06%

式中：Y—计算相对误差值%；

C—修正系数；

x—测定结果浓度值（%）。

卤水允许相对误差计算公式：

Y=C×20 x

-0.60                  x ≥3.06mg/L×10-3

Y=C×12.5 x –0.162               x ＜3.06 mg /L×10-3

式中：Y—卤水中计算相对误差值%；

C —修正系数；

x —卤水中测定结果的浓度值（mg/L）。

3.南翼山油田卤水特征及意义

3.1南翼山油田卤水层分布

南翼山油田是我国重要的油气田之一，卤水层是其重要的水源。该油田卤水层主要分布在古近系和新近系地层中的灰岩岩溶水中，其中古近系地层中的卤水层比新近系地层中的卤水层更为广泛。卤水层的埋藏深度一般较深，大多数在100米以上。由于地质构造和岩性变化的影响，南翼山油田的卤水层分布较为复杂。首先，地质构造是影响南翼山油田卤水层分布的重要因素之一。该油田位于塔里木盆地南部，地质构造复杂，存在多条断裂带和褶皱带，不同地质构造对卤水的储集和分布起着关键作用。例如，南翼山地区有一个明显的断层带，该带两侧的卤水含量有明显差异，断层带上方的卤水含量较高，下方较低。因此，在进行卤水勘探和开采时，需要综合考虑不同地质构造对卤水层分布的影响。另外，岩性也是影响南翼山油田卤水层分布的重要因素之一。该油田的地层主要由灰岩和砂岩组成，灰岩岩溶水是该油田主要的卤水水源。不同岩性的地层对卤水的储集和分布也有影响。例如，灰岩中的溶洞是卤水聚集的主要场所之一，而砂岩则难以储存大量卤水。

3.2水化学特征分析

通过实际取样并对样品进行分析研究，得到表1数据，得到南翼山油田卤水中的Na+和Cl-较多，并且Br-平均含量为75.73 mg/l，通过探测，多组的含量已经超过了平均水平。随着深度的增加，LiCl含量逐渐减小，从476.9296 mg/l变为了273.8829 mg/l，Rb2O的含量也呈现出相同的趋势，与之相反Br-含量逐渐增大，I-的变化基本较小，虽有所增大，相较于其他元素的增幅加小。

表1 南翼山油田卤水水化学分析表

5.结论

本研究发现，南翼山油田卤水中Na+和Cl-含量较高，Br-平均含量为75.73 mg/l，并且Br-含量随深度增加逐渐增大，LiCl和Rb2O含量则逐渐减小。这一研究结果表明，南翼山油田卤水水化学特征具有明显的深度分布规律，这与该地区的地质构造和水文地质条件密切相关。因此，本研究的结果为南翼山油田的油气勘探和开发提供了一定的理论指导和技术支持。

参考文献

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