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石油和天然气是储存在地下岩石的孔隙中，一般而言，油和气是后期运移到岩石中储集的，最早的岩石中装的都是水，我们要判定一个地层是油是气，就要和其周围含水的岩石进行比较，因此地层水的性质对储层流体研究非常重要。 水有很多的物理化学性质，上过学的我们都可以举出一些： 水在常温下为无色、无味、无臭的液体。 水在3.98℃时密度最大（999.97kg/m3，近似计算中常取1000kg/m3）。固态水（冰）的密度（916.8kg/m3）比液态水的密度（999.84kg/m3）小，所以冰能漂浮在水面上。水结冰时，体积略有增加 在标准大气压（101.325kPa）下，纯水的沸点为100℃，凝固点为0℃。 纯水的理论电导率为σ＝0.055μS/cm。 水的比热容大，c＝75.3 J/(mol·℃)，所以能很好地起到调节温度的作用。 水分子是极性的，即水分子的正负电荷中心不重合，这使得水成为一种很好的溶剂。 很多常见气体可以溶解在水中，如氢气、氧气、氮气、二氧化碳、惰性气体等，这些气体的溶解度与温度、压力、气相分压等因素有关。
那么水的哪些性质对我们找油人很重要呢？ 这还要看我们采用的哪种地球物理探测的方法。 如果我们要测电阻率来研究地层的含油气性，那一个很重要的指标就是地层水的导电性，纯水是不导电的，地层水的导电性和水中溶解的离子类型及浓度有关，地层水中主要盐类: NaCl, KCl, CaCl2, CaCo3等，通常用ppm表示（Part Per Millon百万分之几），这个参数通常在地化报告或完井报告中可以查到。 如果我们要做地震勘探，自然要关注地层水的阻抗，速度、密度等信息 很多人可能会轻松地回上一句：那还不简单，水的密度是1000Kg/m3，速度是1500m/s，初中课本上就学到了。 真有这么简单吗？ 简单看一个从网上找到的水的性质的表看看：
想象一下，透过一扇神奇的窗户，你看到了另一个人，真人大小的，三维的。Starline项目是谷歌的一个技术项目，它结合了先进的硬件和软件，让朋友、家人和同事即使在城市(或国家)不同的情况下也能感觉在一起。表中可以看到，纯水的密度在0℃时是999.9，而在160℃时是907.4，差别接近10%，这张表还是常压下测量的，如果给它加上几百个大气压会怎么变化？如果地层水中再溶解不同的离子，又会怎么样，如果这些参数搞不准，提高储层预测的精度就是一句空话。注意：我们所关心的是油气水液体在储层（原状地层温压下）的动态体积模量，这是地震岩石物理的基础和关键。下面简单介绍几个和油气勘探相关的的地层水的性质1. 水分子的大小和形态 要研究分子的大小，已经到了量子力学的范畴，对我们而言，可以把它们简化成如下形状，一个氧原子，两个氢原子，两个氢氧键夹角为104.45°，因此水是有极性的，利用这种形状，可以开展核磁共振技术，研究样品中水的多少。水分子的大小约2.7埃，也就是0.27nm，常规储层的孔隙喉道大小如果太小，会导致渗透率降低。
液体水分子之间没有固定位置，可以自由移动，所以水没有剪切模量，只有体积模量，随着温度升高，水分子动能增加，活动距离增大，密度会相应减小，气态时水分子之间距离更大。
海洋中的海水虽然是连通的。但深浅层温度并不一致，有着明显的变化，且随纬度不同而不同。
2. 不同盆地地层水矿化度的变化情况 通过统计不同沉积盆地地层水矿化度数据看，矿化度主要受其Cl离子、Na离子、Ca离子等影响，和沉积环境密切相关，同时和埋深相关，不同盆地、不同地层的地层水矿化度差别较大，只能通过实验室测定，别无他法。
3. 水的不同温压下的密度 休大岩石物理实验室通过对不同矿化度地层水在不同温压条件下流体密度测量发现，随着温度升高，密度减小；随着压力增加，密度增加；随着矿化度增加，密度增加，变化幅度超过10%。
4. 水在不同温压下的速度
休大岩石物理实验室通过对不同矿化度地层水在不同温压条件下流体纵波速度测量发现，随着压力增加，纵波速度增加；随着矿化度增加，纵波速度增加，速度随着温度升高变化规律比较复杂，在80℃之前随着温度升高速度增加，但之后随着温度升高而速度降低，最大变化超过20%，远比我们想象的复杂。 5. 水在不同温压下的体模量 综合前面的速度及密度测量。进一步得到地层水的体积模量随温度、压力及地层水矿化度的变化规律，可以看到其变化规律也是比较复杂的，简单数值不足以表达目的层的弹性变化，一定要根据地层的温度、压力、矿化度针对性选择其模量，才能得到一个最接近地下实际的结果。
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发表于 2022-6-9 14:58:57
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