油田水是指在油田区域内伴随原油开采而出的地下水。由于它与油气藏关系密切，因而一直受到地质学家的重视。塔里木盆地轮南油田中下奥陶统古喀斯特储层具有较高的渗透性和孔隙度，但是整个储层又高度的不均一。　　 本文通过对该储层油田水中的无机离子、可溶有机物和同位素的分析，结合对原油地球化学特征的解释，以及对单井不同时间水化学变化的观测，对油田水的来源和演化、水体年龄、水中可溶有机物的分布与来源，以及油田水的时空变化规律等方面做了深入探讨。对37口井油田水的无机离子、δ DH2O、δ18OH2O、δ34SSO4、δ18OSO4和87Sr/86Sr的分析结果表明，该储层的油田水是由成岩改造过的大气降水和蒸发海水混合而成的。大气降水是从轮南低凸起顶部下渗，从LG7-8井附近流入奥陶系储层的;蒸发海水则来自东部草湖坳陷下奥陶统地层。在这两种流体进入现在的储层前，大气降水溶解了蒸发盐岩和含钾矿物，蒸发海水则经历了白云岩化作用。另外，它们都经历了斜长石的钠长石化反应。油田水因此可以分为主要由蒸发海水组成、混有较小比例大气降水的Group1(东部水样)和由蒸发海水和大气降水混合而成的Group2(西部水样)两组，以及东西两个水域。进一步的研究证实，该储层的油田水富集碘离子(3.7～31.16 mg/L)。碘的生物富集特性和东部水样的高碘含量指示碘应该是在白垩纪时草湖坳陷中上奥陶统干酪根生烃过程中排放出来的，后被下覆的下奥陶统地层中古海水(即蒸发海水)所获得再运移至现在的储层中的。运用129I的混合模型，确认另一个端员组分-大气降水具有10(.)Ma(中新世)的年龄。该储层油田水中含有四种有机酸阴离子(甲酸根、乙酸根、丙酸根和草酸根)和五种酚类(苯酚、邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚和2，4-二甲基苯酚)。有机酸阴离子含量在16.04～223.75 mg/L之间，其中乙酸根阴离子是最主要成分(约占80％)。西部油田水较高浓度的有机酸阴离子是由轮古7井区储层原油生物降解或是原油热改造作用生成的，而东部地区较低浓度的有机酸阴离子则是由草湖坳陷的烃源岩热成熟作用生成的。与前人研究一致，该油田水中检测到低含量的酚类(0.40～3.13 mg/L，LN634-1和LG1-4C除外)是从原油分配到水中去的。在14个月的时间内，对15口井的出水特征进行观测表明随着原油的不断开采，油田水会产生微弱但有规律的变化(δD增大，Cl/Br、阳离子/Br减少)，该变化是来自深部的蒸发海水会不断上涌造成的。轮南喀斯特储层的不均一性限制了古大气降水和蒸发海水的混合，可能是造成东西两个水域以及位LG45、LG47C、LG1-4C、LN634-1、LN631-1与邻近井之间存在渗流屏障的原因。在原油开采过程中，水化学数据的无规律波动，以及LG201井受到溶解蒸发岩古大气降水的短暂入侵，也可能是由于该储层均匀性较差引起的。　　 本文是国内较为系统地专门以油田水为对象的研究工作，研究内容涵盖油田水的无机离子、同位素和可溶有机物，其中作者在国内率先使用了129I定年技术确定油田水的年龄。本文的研究加强了对轮南中下奥陶统喀斯特储层特性的认识。作者对水域的划分和渗流屏障的设置对石油公司的采油作业都有很强的指导意义。此外，作者对单井不同时间出水特征进行了一年多的监测，这是国内外很少实施的。