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油田水離子色譜分析技術及其在油田開發中的應用

文檔作者：李武寧麗榮盧麗文檔來源： 1．中國地質大學資源學院 2．中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院		點擊數：	更新時間： 2025年09月22日
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第32卷第1期
2010年2月
石 油 霧 囂 他 屆
PETR0LEUM GEoLoGY &amp;amp; EXPERIM ENT
Vo1．32．No．1
Feb．．2O10
文章編號：1001—6112(2010)01—0076—07
油田水離子色譜分析技術及其
在油田開發中的應用
李 武 ，寧麗榮 ，盧 麗
(1．中國地質大學資源學院，武漢430074；
2．中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院無錫石油地質研究所，江蘇無錫214151)
摘要：針對常規化學分析方法分析油田水中常量離子的缺點，開展了油田水離子色譜分析技術研究，并應用到泌陽凹陷安棚油田
的油田水分析中，為油田開發提供了可靠的分析數據。研究成果表明安棚油田儲層條件較差，不同層位油田水受儲層性質的影
晌較大，注入水對儲層的溶蝕作用較強。安棚油田淺中層與深層的油田水差別顯著，深層油田水受注水的影響更大。泌l85一
安21o8一安65～安27一安2029一泌185等井組成的閉合區域為統一儲集體，具有較好油氣儲集條件。油田水離子色譜分析技
術對研究儲層連通性、注水開發效果具有重要意義。
關鍵詞：DX-500型離子色譜儀；色譜分析；油田水；注水開發；安棚油田；泌陽凹陷；南襄盆地
中圖分類號：TEl33．2 文獻標識碼：A
OILFIELD WATER IoN CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS TECHNIQUE
AND ITS APPLICATIoN IN oILFIELD DEVELoPM ENT
Li W u ，Ning Lirong。，Lu Li。
(1．Faculty of Earth Resources，China University of Geosciences，Wuhan，Hubei 430074，China；
2．Wu i Research Institute of Petroleum Geology，SINOPEC，Wuxi，Jiangsu 214151，China)
Abstract：A research on the oilfield water ion chrom atographic analysis technique has been conducted in
order to overcome the problems encountered in constant ion analysis of oilfield water by conventional
chemical analysis method．The new technique has been applied into the oilfield water analysis in the An—
peng Oilfield of the Biyang Sag，and has provided liable analysis data for oilfield development．The re—
suhs indicate that the reservoir condition of the Anpeng Oilfield is poor，the oilfield water is influenced
significantlv bv the reservoir features，and the erosion effect of the inj ection water to the reservoir is
strong．The characteristics of the oilfield water in the shallow— middle and the deeper parts of the An—
peng Oilfield in the Biyang Sag are obviously different，with the greater influence of the injection water
in the dee．per part．The closed area composed by the Bi 185-An 2108一An 65一An 27一An2029-Bi185
is a unifled reservoir with good performance for oil and gas accumulation．So oilfield water ion ehroma—
tographic analysis technique has important significance in the research of the continuity of the reservoirs
and the effect of inj ection development．
Key words：DX-500 ion chromatograph；chromatographic analysis；inj ection development；oilfield wa—
ter；Anpeng Oilfield；Biyang Sag；Nanxiang．．Basin
注水開采是油藏開發的主要方式，隨著開發的
深入，油田水中常量離子濃度必然受到注水的干
擾，雖然已難以恢復原始油田水的離子濃度特征，
但是可以通過分析受注水干擾的油田水常量離子
特征，了解其平面分布狀況，從而推測油田水受干
擾的的程度，反映儲層的連通性，為注水井的布置
提供地球化學依據。因此油田水的離子分析在油
氣開發過程中具有重要的意義。長期以來，油田水
中常量離子一直采用常規化學分析方法(如重量
法、原子吸收法、比色法等)進行分析口 ]。而離子
色譜分析具有選擇性好、靈敏、快速、簡便的特點，
可同時測定多組分，特別是難以用其他儀器和分析
收稿日期：2009-07～14；修訂日期：2009—12-29。
作者簡介：李武(1965一)，男，高級工程師，主要從事油田水地球化學技術、油氣地球化學勘探研究。E-mail：liwu@mail·wuxisuo·eotll。
基金項目：國家自然科學基金項目“地質環境及生物演化與海相優質烴源巖形成”(40839910)。
第1期 李武，等．油田水離子色譜分析技術及其在油田開發中的應用 ·77 ·
方法分析的組分。筆者經過大量不同類型的樣品
分析，形成了較完整的柱前預處理離子色譜測定油
氣田地層水中常見陰陽離子的分析方法，在油田開
發的應用中取得了較好的效果。
1 油田水離子色譜分析技術
1．1 離子色譜分析原理
DX一500離子色譜儀分析原理為：在5．11
PEAKNET工作站控制下，注入的水樣經定量管
和氣動六通閥自動切換，在淋洗液攜帶下，流過離
子交換色譜保護柱和分析柱，水樣中各種離子因所
含電荷、具有的半徑、水合能及其它性質的差異，導
致了對離子交換樹脂親合力的不同，使陰陽離子在
淋洗液和樹脂之間的分配系數也不盡相同，在柱中
反復洗脫和交換后被分開并依次流出，進入自動微
膜抑制器，進行相應的H’。和OH一的交換，使得被
測離子變成相應的電導較高的堿和酸，背景電導變
成水和低電導的碳酸，經電導檢測器逐個檢測；廢
液再通過抑制器微膜外側完成電解液使命后排出。
原始數據由工作站記錄，如峰高、峰寬、峰面積、保
留時間等，并進行相應的數理統計和數據處理。利
用在同一條件下繪制的曲線，自動求出水樣中各離
子的含量(圖1)。
1．2 離子色譜分析條件優化和結果驗證
選擇代表性樣品進行了預處理前后數據、線性
范圍、檢測限、穩定性、準確性等試驗；并在此技術
基礎上，利用分離柱的分離能力，對可以定性的離
子也進行了定量。
1．2．1 樣品處理前后諸離子結果考察
對于復雜基體的水樣，為了盡量減少可能對分
離柱和抑制器的損害，分別將源樣簡單過0．45肚m
微膜進樣分析結果與經過超濾、吸附和離子交換等
一系列處理后進樣的圖譜進行比較(圖2)。處理
前后譜圖對比表明，處理后的樣液離子沒有損失，
而且基線也較未處理樣液平滑，基線電導也略低。
圖1 Dx一500離子色譜儀流程示意
Fig．1 Sketch map showing the analysis
flowchart of DX一500 ion chrom atograph
∽
曲
100
8．0
∞ 6．0
曲
4．0
2．0
O
0 2o0 400 600 8 o0 l000 l2o0
時間／min
圖2 處理前后陽離子和陰離子疊合色譜圖
Fig．2 Superimposition of cation and anion
chromatograms prior and after treatment
1．2．2 進樣方式確定
對于被測離子濃度在同一水平或差異在一個
數量級上下，離子色譜分析不僅準確且快速，一般
可以一次進樣同時分析。而測試樣品中有些離子
濃度(特別是氯、鈉離子)與其它離子濃度相差4個
數量級，甚至更高，只能適當稀釋，分別進樣，單個
測定。當測定低含量離子，以稀釋至高濃度離子不
干擾測定為宜，即基本不影響峰的分離、基線抑制
和保留時間。一般需要至少一次預進樣才能較準
確判斷。對于同一批次樣品，分析時可相互借鑒。
而測定高含量的某一單個離子時，可另編一方法曲
線，主要是在高含量區建立一線性方程，以減少稀
釋倍數和誤差，所測離子對應的陰離子或陽離子也
須預交換，以減少抑制器負荷和平穩基線。同一樣
品2次進樣色譜圖如圖3所示。
1．2．3 結果穩定性
分別配制1 mg／L含量或更低濃度混合標樣及實
際樣品，重復進行5次進樣檢測。含Cl一，NO ，S 一，
Na ，K ，Mg ，Ca 。。7,0離子的樣液測定結果穩
· 78 · 石 油 察 髓 弛 屆 第32卷
0 2 0 40 60 80 100 120 140
時間／mIn
圖3 同一樣品稀釋不同倍數兩次進樣色譜圖
Fig．3 Chromatograms of the same sample injected in 2 times under different dilution multiple
定性見表1。標樣混合液相對標準偏差均小于2 ，
最小的僅0．55 ；實際樣品相對標準偏差均小于
3 (表1)。
5次進樣陰陽離子色譜圖見圖4，吻合程度非常
高，幾乎完全重合。而且，進樣的時間跨度為8 h，除
了基線有些漂移差異外，結果一致。無論從圖上還
是從數據上，表明本方法可用于測定油田水中常見
陰陽離子。
1．2．4 數據準確性
準確度試驗用3種形式加以表述。1)配制了不
同濃度的混合標準溶液，分陰陽離子兩大組，每組3
個不同濃度，含有Na ，K ，Mg ，Ca ，C1一，S0i一
表1 陰陽離子分析結果重現性
Table 1 Reproducibility of the cation and anion analysis results
∞
曲
注：”一5。
1 J50
l 25
1 00
∞ 075
50
025
0
_025
-o 50
0 2 00 400 600 800 10．00 12 00 1400 1600 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間／min 時間／min
圖4 五次進樣陰、陽離子色譜圖疊合
Fig．4 Superimposition of cation and anion chromatograms of the same sample injected in 5 times
第1期 李武，等．油田水離子色譜分析技術及其在油田開發中的應用 · 79 ·
表2 不同濃度混合標樣分析誤差
Table 2 Analysis error of the standard samples
m ixed under different c0ncentratiOn
諸離子進色譜儀分析，考察測定結果的偏差，見表
2。2)將混合標準加入實際樣品中，以實測5次的
樣品數據平均值為底液值，加標回收試驗，考察回
收率情況，見表3。需要提出的是，實際樣品分析
中，往往發現F 位置峰較標準混合液F一峰寬大，
而且有時也不對稱，此時，定量F 時須慎重。3)
準確度試驗還可以用對照試驗方式進一步表述，把
離子色譜法測定結果與SY／T 5523-2000((油氣田
水分析方法》中化學分析結果對照，部分離子的兩
種方法對照試驗詳見表4。
由此可見，預處理后離子色譜法測定結果的
準確性是可靠的，其檢測準確度高于經典化學分
析法。
1．2．5 線性范圍、方程和檢測限
一般要求離子色譜測定下限應為1 rag／I 即
表3 部分陰陽離子回收率
Table 3 Recovery rate of the part of cations and anions
注：”一5。
滿足分析要求。以離子色譜抑制電導法檢測下限，
見諸文獻的報道值，一般在0．01～0．1 mg／I ，完全
能夠滿足要求。配制5個點和部分高含量離子3
個點，測定面積積分值，計算各個離子的面積與濃
度關系的線性相關系數、線性方程，并以噪聲兩倍
值估算檢測下限。從表5可以看出，各離子的線性
相關系數均大于一般儀器規定值0．995。因此，至
少在實驗濃度范圍內，各離子的濃度與峰面積之間
有良好的線性關系。諸離子濃度與峰面積之間線
性關系如圖5。范圍之外離子濃度應與最近處標
準溶液點之比小于2，否則應重新處理進樣。
1．2．6 部分實際樣品結果
部分樣品離子數據詳見表6。對于測定過程
中出現的部分樣品中可以定量的F一，Br ，NO ，
NOy，PO{一，Li。。，NH4+ 等離子進行了測定，對
C ()；一，I等離子進行了定性。
為了考察離子色譜測定離子濃度的準確度，分
析化學工作者亦進行了大量的對比試驗，其中孔昭
柯_6 等人的試驗結果表明，離子色譜法測定低濃度
F ，C1一，NH4+的相對誤差大于高濃度的相對誤
差；同一種離子濃度越大，測定的相對誤差越小，準
確度越高；另外離子色譜法測定常規離子的準確度
接近真實值，其檢測準確度高于化學分析法。
表4 離子色譜法(Ic)與經典化學法(CA)分析結果比較
Table 4 Comparison of the results from the ion chromatograph
technique and the conventional chemical analysis method
· 80 · 石 油 囊 劈 沾 屆 第32卷
表5 陰陽離子線性方程及檢測范圍
'Ihble 5 Cation and anion linear equation and detection range
圖5 諸離子濃度與峰面積之間的線性關系
Fig．5 Linear relationship between the concentration
of different ion and its peak area
2 應用實例
本次離子色譜分析技術試驗研究選擇了勘探
程度較高的南襄盆地泌陽凹陷東南部的安棚油田，
面積約16 km。。該油田是一個北西一南東向的鼻
狀構造，向南東方向傾沒，其西南翼較低，東西翼較
緩，斷層不發育，構造形態簡單 ]。
2．1 油田水常量離子特征
本次研究采集的泌陽凹陷安棚油田的油田水
受注水井的影響，不同井的油田水離子濃度差別較
大，同時同一地區淺中深層同時開采，可能存在混
層混源等問題(表7)。從數據中可以看到，安棚油
田核三段上部(中淺層)、核三段下部(深層)油田水
的變化范圍較大。以Na 為例，由1 500 mg／L到
35 000 mg／L；絕大部分離子的變化幅度也很大；
而HC05離子的變化相對較小，一般均在1 000
2 000 mg／L范圍內。而注水井注入水的離子含量
普遍低2～3個數量級。從而可以認為：1)安棚油
田油田水常量離子受注水井影響較大，不同采油井
受到的影響具有較大差異，從而也從另一側面反映
安棚油田的儲層條件較差，與該區低孔低滲特征相
吻合。2)安棚油田不同層位油田水受儲層性質的
影響較大(表8)，將與儲層巖性關系密切的Ca ，
SO；一，HCO 的變化幅度，與油田水中Na ，
Mg抖，C1等相比較，可以發現實測的數據(受注
水影響)與收集的數據(原始測量，未受注水影響)
相比，后者變化幅度大，而前者相對深層還有變高
的趨勢，從而反映了注入水對儲層的溶蝕作用較
強。3)安棚油田油田水中與油氣關系密切的離子
含量普遍較高。如NH ，HCO ，H S等。4)從
表8中還可以看出，該地區淺中層與深層的差別也
是顯著的，而且深層受注水的影響可能更大。
2．2 油田水常量離子與油氣藏關系分析
泌陽凹陷安棚油田已實施了注水開采，因此油
田水中常量離子濃度必然受到注水的干擾，雖然已
難以恢復原始油田水的離子濃度特征，但是可以通
表6 部分實際樣品分析結果
Table 6 Detection results of part actual samples mg／L
第1期 李武，等．油田水離子色譜分析技術及其在油田開發中的應用
表7 泌陽凹陷安棚油田油田水常項離子特征
Table 7 Characteristics of the constant ions in oilfieid water of the Anpeng Oiifield in the Biyang Sag mg／I
部位 井號 井530 Na NH4+ K1。 Mg。 Ca。1。 C1 S0j— HCO2 COi— H2S
安2036 35 480 210
安2101 10 870 55．2
安2102 5 435 4O
安2103 2 156 24．2
安2104 5 1 72 45
安2105 11 86O 1oo
安2106 采 2 844 42．4
安2107 油 2 046 27．2
安2108 井 3 260 62． 2
安27 4 188 56
安63 1 494 l8．4
安64 3 170 30．8
掌 安65 5 975 87
安81 2 168 81．2
泌255 10 640 260 508 68 15 100 1 488 2 104 53．6
安2037 134 — 0．85 6．2 10．4 l3．5
安2118 160 一 一8．2 13．8 14．4
安2123 地 160 一 一8．8 13 l3．6
安2132 衣 160 0．83 6．37 10．5 13．3
安2133 162 8．8 14．8 14．9
安62 水 159 一 一8．4 17．4 14．6
安67 井 161 一 一8．4 12．4 15
泌254 161 一 一 9．2 19．4 13．8
92
84．6
90．2
89．8
85．2
84．3
85．2
97
泌99 161 一 一8．8 14．6 14．4 84．2
表8 泌陽凹陷安棚油田中淺及深層系油田水地球化學特征
Table 8 Statistics of the geochemical characteristics of the oilfieid water
in the shallow- middle and the deeper parts of the Anpeng Oilfield in the Biyang Sag
過分析受注水干擾的油田水常量離子特征，了解其
平面分布狀況，從而推測油田水受干擾的程度，或
可能反映的一些規律。由于安棚油田淺中層、深層
在平面上位于同一地區，不同層位同時開采，已不
4 4 2 6 8 一 8 1 1 6
4 4 1 5 4 3 3 4 7
1 9 7 1 8
一 6 一 &amp;amp;1 一 ～ 2互 4 2
9 2 6 3 9 8 4 7 0 5
O 1 8 4 6 9 4 9 2 6
9 8 4 8 O 3 2 5 O 6
1 1 l 1 1 l l 1
O 6 2 O 6 0 2 4 4 6 6 0 4 8
O 4 7 3 9 8 3 3 8 1 6 9 6 5
8 9 9 5 6 1 4 6 9 6 4 3 8 3
O 2 4 1 1
2
0 O 0 8 0 O 8 8 O 6 8 O 0 O
4 O 6 9 2 8 7 7 4 5 9 5 4 8
1 6 8 8 2 9 1 1 l 7 3 1 O 3
O 3 6 1 6 6 3 2 4 3 1 4 7 2
6 8 2 6 2 4 6 4 2
6 6 8 3 l O 2 2 O 9 5 7 9 8
7 3 2 1 1 6 1 1 2 1 1 2
。 二二二二
8 6 6 8 8
6 O 8 9 O O 6 5 6 3 8 9 1 4
5 1 4 2 6 5 9 6 O 9 3 9 6 7
3 3 1 l 3 1 1
· 82 · 石 油 霧 劈 弛 贗 第32卷
可能進行分層討論。在此選擇了油田水中氯離子
的平面分布特征(圖6)與安棚油田深層系氣層有
效厚度等值線圖[ (圖7)進行對比研究，可以清楚
地發現兩者具有相似性。即有效厚度大的地區，油
田水離子濃度越低；有效厚度小的地區，油田水離
子濃度越高。
因此通過研究注水地區油田水離子濃度的變化
規律，可以間接地反映油氣層的有效厚度。另外由
于離子濃度越低，說明受到注水的干擾越大，離子濃
度越高，受到注水的干擾越小；而油氣層的有效厚
度與儲層的孔滲條件、儲層的連通性也是密切相關
的。因此可以認為，安棚油田由泌185～ 安2108一
安65一安27 安2029一泌185井組成的一個閉
合區域，為一個統一的儲集體；該儲集體具有較好
的油氣儲集條件，且井井之間儲層連通性較好。與
鼻狀構造圖相對比，有利地區主要位于該鼻
狀構造的前緣頂部，這些地區受注水井的干擾也最
圖6 泌陽凹陷安棚油田油田水氯離子含量平面分布特征
Fig．6 Distribution characteristics of the C1一concentration
in oilfield water of the Anpeng Oilfield in the Biyang Sag
圖7 泌陽凹陷安棚油田深層系油氣層有效厚度等值線
1．斷裂；2．構造等高線／m；3．油層厚度／m
Fig．7 Effective thickness contour of the deep oil and
gas bearing layers of the Anpeng Oilfield in the Biyang Sag
大。而位于邊緣井位，雖然其周邊也有注水井分
布，但油田水離子濃度仍較高，則說明這些采油井
受注水干擾不大，進而反映儲層連通性差的特點，
因此在注水井布置時要盡量予以避免。
3 結論
1)離子色譜分析通過更換色譜柱和淋洗液可以
同時分析油田水中的陽離子和陰離子。離子色譜靈
敏度高、被分析離子可以有效分離、相互干擾少，水預
處理簡單，可以直接測得一價陽離子；也可以測定原
子吸收光譜法不能測定的陰離子。因此可以取代石
油系統中沿用多年，操作繁瑣的傳統化學分析方法。
2)離子色譜分析在泌陽凹陷安棚油田的應用取
得較好的效果，取得了以下認識：①通過對安棚油田
不同井的油田水離子含量的分析，注水井和淺中層
系、深層產油氣層油田水具有明顯的差異性。②從
安棚油田油田水的常量離子平面特征圖分析，區域
上以鼻狀構造的前緣頂部受注水井的影響最大，指
示注水井的流向主要集中于安63井區；但同時其他
指標反映該區域儲層的非均質性亦非常明顯。
3)Dx一500型離子色譜儀具有較高的精度和
穩定性能，分析數據可靠。隨著分析的深入開展，
相關技術包括注水采油區塊的水淹、水串以及注水
實效分析等問題將得到解決。
參考文獻：
[1] 代建華．濰北凹陷地層水礦化度特點及變化規律[J]．測井
科技，1996(2)：26—29．
[2] 韓文宗，李承璋．原子吸收法直接測定氣田水及其處理液中
鋰的含量[J]．油田化學，1988，5(4)：307 310．
E3] 張毅，夏斌，姜蘭蘭．泌陽凹陷油田化學水特征及水巖相互
作用[J]．油氣地質與采收率，2009，1 6(3)：44 47．
E4] 蘇景富，鮑興成．油田水及采油廢水中氯離子的測定：硝酸
汞一二苯卡巴腙滴定法lJ]．滇黔桂油氣，1995，8(2)：65～68．
[5] 趙克斌，劉崇禧．含油氣盆地水文地球化學規律[J]．石油實
驗地質，2008，30(2)：154～161．
[6] 孔昭柯，崔嵐．離子色譜法用于分析油田地層水[J]．油田化
學，1997，14(3)：261—264，273．
[73 金振奎，陳祥，明海慧，等．泌陽凹陷安棚油田深層系成巖作
用研究及其在成巖圈閉預測中的應用[J]．沉積學報，2002，
20(4)：6l4—619．
[8] 李海華．南襄盆地泌5H凹陷層序地層學與隱蔽油氣藏研
究[J]．石油實驗地質，2008，30(1)：47—51．
[9] 秦偉軍，林社卿，程哲，等．南襄盆地泌陽凹陷油氣成藏作用及
成藏模式[J]．石油與天然氣地質，2005，26(5)：668 673．
[1o] 明海會，金振奎，金之鈞，等．泌陽凹陷安棚油田深層系油氣
分布規律及控制因素lJ]．沉積學報，2005，23(2)：329—335．
(編輯徐文明)

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