Пластовая вода газовых месторождений

Промысловая классификация вод

Детальное изучение подземных вод месторождений позволяет определить типы выносимых вод, интервалы их залегания, изолиро­вать водоносные пласты, прогнозировать внедрение вод в залежь, определять направление водного потока.

Кроме того, газовая составляющая подземных вод является наи­более надежным гидрогеологическим поисковым показателем при поиске и разведке месторождений нефти и газа. Этими вопросами как и многими другими занимается нефтегазопромысловая гидрогеология — раздел гидрогеологии, включающий вопросы гидрогео­логических наблюдений и исследований при разработке нефтяных и газовых месторождений для решения таких задач, как обводнение залежи, передвижение флюидных контактов, определение гидроди­намической связи между залежами и окружающими их водами, опре­деление режима залежи, максимального извлечения первоначальных запасов нефти и газа и др.

В нефтегазопромысловой гидрогеологии пользуются, как пра­вило, промысловой классификацией подземных вод.

Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений весьма раз­нообразны. Среди них встречаются пресные (редко), слабосоленые, соленые и рассолы.

Воды нефтяных и газовых месторождений содержат ингредиенты ионного и газового составов, органическое вещество и различные группы бактерий, для большинства из них характерно отсутствие сульфат-иона или его малое содержание.

По условиям залегания подземные воды нефтегазовых месторож­дений подразделяются на грунтовые, пластовые напорные, тектони­ческие, связанные, карстовые, воды криолитозоны и техногенные. Подземные воды месторождений заполняют в капельно-жидком состоянии пористые, трещиноватые и проницаемые породы, при­нимают участие в строении нефтяного или газового месторождения и прилегающих участков земной коры. Водоносные горизонты от­делены друг от друга непроницаемыми слоями.

Воды, находящиеся в нефтяных и газовых месторождениях, в промысловых условиях классифицируются по их пространственно- геологическому отношению к залежам, которые служат эксплуата­ционными объектами (по Г.М. Сухареву) на несколько классов, рас­смотренных ниже (рисунок ниже):

Схема залегания подземных вод нефтегазового месторождения

1 — фунтовая вода; 2 — нефтяной пласт с верхней контурной водой; 3 — нефтяной пласт; 4 — нефтяной пласт с пропластками промежуточной воды; 5 — пласт, на­сыщенный водой; 6 — нефтяной пласт с подошвенной водой; 7 — тектоническая вода; 8 — тектоническое нарушение

1. контурные (нижние краевые) — воды, залегающие в пони­женных участках нефтяных пластов и очень часто подпира­ющие нефтяную или газовую залежь со стороны контура нефтенос­ности;
2. верхние контурные (верхние краевые) — воды, встречающиеся в тех случаях, когда нефтеносная часть пласта выведена на поверх­ность (моноклинали, разрушенные своды антиклиналей и др.). Вы­веденные на дневную поверхность нефтяные пласты иногда запол­няются водами атмосферных осадков и поверхностными водами (верхними краевыми водами);
3. подошвенные — воды, залегающие в самой нижней части пластов и распределенные практически по всей площади структуры, включая ее сводовую часть. В процессе эксплуатации залежи при значительных отборах флюида из скважин, расположенных на своде антиклинали, довольно часто контурные воды подтягиваются по по­дошве нефтяного или газового пласта на свод антиклинали. В этом случае образуются искусственно созданные подошвенные воды;
4. промежуточные (внутризалежные) — воды, насыщающие пропластки различной мощности, содержащиеся в нефтяном или газо­носном пласте; если нефтяной или газовый пласт состоит из мно­жества пропластков и контуры нефтегазоносности их различны и не совпадают друг с другом, то вода, приуроченная к одному из таких пропластков с наименьшим контуром нефтегазоносности, тоже может быть отнесена к промежуточной;
5. верхние воды, приуроченные к чисто водоносным пластам, залегающим выше нефтегазоносного пласта;
6. нижние воды, приуроченные к чисто водоносным пластам, залегающим ниже нефтегазоносного пласта независимо от того, откуда они проникли в пласт;
7. тектонические воды — жильные воды, циркулирующие по тре­щинам, секущим нефтегазоносные пласты; эти воды поступают в пласт из различных пластов с больших глубин по тектоническим трещинам, обладают большим напором и еще до разработки место­рождений могут оттеснять нефть или газ от тектонических смещений (месторождение Каякент в Дагестане), а в процессе разработки и эксплуатации в результате создаваемых депрессий на пласт они активно заводняют залежи. В нефтегазовых месторождениях текто­нические воды бывают приурочены только к тектоническим нару­шениям и появляются при вскрытии нарушенных скважинами зон;
8. связанные (остаточные) воды — преимущественно капил­лярные и защемленные воды, которые находятся внутри нефтегазонасыщенной части пласта и могут извлекаться частично с нефтью и газом; их количество определяется площадью поверхности пор, формой и минеральным составом пород. При проницаемости пород (2—3) * 10 -12 м 2 их содержание составляет 4—5%, а при проницаемости (0,01-0,03) * 10 -12 м 2 — достигает 55-60%;
9. посторонние, чуждые по отношению к нефтяной или газовой залежи воды — верхние, нижние и смешанные; смешанные — воды, залегающие выше данного нефтяного или газоносного пласта и по­ступающие в пласт из нескольких водоносных горизонтов или из выше- или нижезалегающих водоносных горизонтов;
10. искусственно введенные (техногенные) — воды, попавшие в нефтегазоносные пласты при бурении, ремонтных работах, промывках или закачанные для поддержания пластового давления.

Источник

Очистка пластовой воды

Классификация и состав пластовых вод

Пластовые воды классифицируют по нескольким показателям:

• месту залегания;
• химическому составу;
• содержанию солей и концентрации.

Классификация по месту залегания

Подземные воды разделяют на ненапорные, пластовые напорные и технические. Ненапорные — это грунтовые воды, обычно слабоминерализованные или пресные, которые залегают выше первого от поверхности постоянно существующего водоносного горизонта, расположенного на водоупорном слое. Пластовые напорные воды бывают:

• краевые, располагаются по внешнему и внутреннему краю продуктивного пласта;
• подошвенные, залегают в плоскости под залежью нефти;
• промежуточные, расположены внутри нефтеносного пласта;
• верхние и нижние, находятся над и под нефтеносным пластом и никак не взаимодействуют с ним;
• тектонические, движутся из области высокого давления в низкое по геотектоническим трещинам земной коры.

Классификация по химическому составу

В зависимости от места залегания, пластовые воды характеризуются неоднородным химическим составом. Среди химических элементов, которыми насыщены воды месторождений, преобладают натрий, калий, магний, кальций, железо, алюминий, хлор, сера, азот, бром, йод, кислород, углерод, водород. Эти элементы присутствуют в водах в виде солей:

• хлоридов натрия, калия, магния, кальция;
• сульфатов кальция, магния, натрия;
• карбонатов натрия, калия, кальция, магния;
• гидрокарбонатов натрия, калия;
• сульфидов железа и кальция.

Также в пластовых водах содержатся растворенные газы, основными из которых являются азот, углекислый газ и сероводород.

Классификация по солевому составу и минерализации

Пластовые воды характеризуются большой концентрацией солей. По степени минерализации воды месторождений делятся на пять групп:

• Хлоридно-натриевые, концентрация > 100 г/л.
• Хлоридно-кальциевые, концентрация > 100 г/л.
• Хлоридно-натриевые, концентрация 100-50 г/л.
• Хлоридно-натриевые, концентрация 50-10 г/л.
• Хлоридно-натриевые, концентрация 10-1 г/л.

Они содержат большое количество хлора, натрия, йода, брома, аммония, сероводорода, соли нафтеновых кислот и растворенные углеводородные газы.

Характеристики и состав пластовой воды

К базовым характеристикам пластовых вод, по которым следует ориентироваться при их дальнейшей обработке, является общая минерализация воды, содержание основных ионов и прочие показатели. Минерализация и химический состав воды в большой степени влияет на ее физические свойства.

Характеристика	Показатели
Плотность воды при 20 °С	1,121 г/см³
рН	5,7
Минерализация	172,3 г/дм³
HCO₃⁻	73,33 мг/дм³
Cl⁻	105506,12 мг/дм³
SO₄²⁻	267,58 мг/дм³
Са²⁺	11664,78 мг/дм³
Mg²⁺	3145,8 мг/дм³
Na⁺ + K⁺	51413 мг/дм³
Fе общ.	1,30 мг/дм³

Высокая степень минерализации придает водам способность к вымыванию, что делает их особенно эффективными для закачивания обратно в пласт. С другой стороны, высоко минерализованная вода вызывает осадок солей в призабойной зоне пласта, чем снижает его проницаемость.

Источник

Что такое пластовые воды

Теория

Из скважины вместе с собственно нефтью добываются также пластовые (подтоварные) воды. Доля воды в добываемой на поверхности жидкости довольно высока (для месторождений РФ — от 20% до 98%) и зависит от обводненности конкретного месторождения. Отделенная от нефти вода, как правило, закачивается обратно в тот пласт, из которого была извлечена. Нефтяники используют эти объемы для поддержания давления в нефтеносном пласте и повышения выхода нефти. Параллельно решается и проблема утилизации пластовой воды, которая обладает высокой минерализацией и может нанести ущерб окружающей среде. Нефтяники утверждают, что закачка пластовой воды обратно в подземные горизонты является общераспространенной практикой и ее нельзя рассматривать как размещение отходов: пластовые воды возвращаются в тот же самый подземный горизонт, из которого они были извлечены.

Росприроднадзор не спорит с этим утверждением. Но, по мнению ведомства, «Нарьянмарнефтегаз» закачивал попутно добытые пластовые воды не в горизонт извлечения, а в вышерасположенный «естественный природный подземный коллектор юрско-триасовского комплекса». Таким образом, эти объемы не использовались для поддержания давления в пласте, а были просто размещены в другом подземном горизонте. Поэтому ведомство квалифицировало пластовые воды в данном случае как «жидкие минерализованные нефтесодержащие отходы» и предписало компании заплатить за негативное воздействие на окружающую среду.

С точки зрения законодательства, пластовые воды сейчас не считаются отходами и отсутствуют в соответствующем федеральном классификационном каталоге. Судебная практика по данному вопросу противоречива. Согласно решениям арбитражного суда Архангельской области в отношении «Нарьянмарнефтегаза», пластовые воды признаны отходами производства. С другой стороны, в апреле 2011 года Федеральный арбитражный суд Северо-Кавказского округа заключил, что деятельность компании «Роснефть-Краснодарнефть» по закачке пластовых вод отличается от деятельности по захоронению пластовых отходов в недрах. Юрий Барсуков

Источник

Пластовые воды

Пластовые воды – обычные спутники нефтяных и газовых месторождений.
Они встречаются в пластах-коллекторах, которыми контролируются нефтяные и газовые залежи, или образуют самостоятельные чисто водоносные пласты.
В 1 м случае вода занимает пониженные части пластов – коллекторов, подстилая залежи нефти и газа.
Во 2 м случае водоносные пласты не имеют связи с залежами и располагаются выше и ниже продуктивных.

По своей генетической природе воды месторождений делятся на несколько форм:

• остаточные или молекулярно-связанные воды, обволакивающие минеральные частицы пород, адсорбированные в капиллярных и субкапиллярных пустотах нефтяного пласта;
• седиментационные воды – воды, залегающие в пласте с момента отложения осадка, т.е. синхронные времени формирования самой породы;
• инфильтрационные воды, т.е. проникшие в пласт извне за счет подпитки атмосферными осадками, водами рек, озер и морей. Области питания находятся в горах на значительном удалении от глубоко погребенных водонефтяных пластов. Эти пласты в горных системах обнажены и подвержены любым атмосферным явлениям, в т.ч. и проникновению поверхностных вод в пласты – коллекторы;
• элизионные воды – воды, попадающие в пласт-коллектор путем выжимания поровых вод из уплотняющихся осадков, в т.ч. неколлекторов за счет роста геостатического давления или тектонических напряжений;
• воды технические или искусственные, специально закачиваемые в пласт для поддержания пластового давления и более полного вытеснения нефти водой.

В промысловом деле воды нефтяных и газовых месторождений делятся на 2 вида:

• пластовые напорные,
• технические.

Среди подземных вод особое место занимают ненапорные грунтовые воды, которые в отличие от пластовых являются пресными или слабо минерализованными.
Они имеют распространение лишь в приповерхностных слоях земной коры выше первого водоупорного горизонта.

Пластовые напорные воды по отношению к нефтеносному пласту подразделяются на следующие виды:

• краевые – занимают пониженные части пласта и подпирают нефтяную залежь по внутреннему и внешнему контурам, образующим в плане кольцеобразную форму;
• подошвенные – подпирают залежь по всей ее площади, включая и сводовую часть, образуя сплошное зеркало ВНК или ГВК;
• промежуточные – залегают внутри нефтеносного пласта или между пластами, объединенными в один эксплуатационный объект;
• верхние – приурочены к чисто водоносным пластам, не зависимым от продуктивных и залегающим выше последних;
• нижние – приурочены к чисто водоносным пластам, не зависимым от продуктивных и залегающим ниже последних;
• воды тектонических трещин – циркулируют по плоскостям разломов из высоконапорных (как правило, более глубоко залегающих) в низконапорные. Способны обводнять головные участки нефтеносных пластов, оттесняя нефть со сводовых частей залежи к крыльевым периферическим зонам.

Источник

Geolib.net

Справочник по геологии

Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений

Пластовые воды – обычные спутники нефтяных и газовых месторождений. Воды встречаются либо в тех же пластах-коллекторах, которыми контролируются нефтяные и газовые залежи, либо образуют самостоятельные чисто водоносные пласты. В первом случае вода занимает пониженные части пластов – коллекторов, подстилая залежи нефти и газа. Во втором случае водоносные пласты не имеют связи с залежами и располагаются выше и ниже продуктивных.

Классификация пластовых вод по способу образования

По своей генетической природе воды месторождений делятся на несколько форм:

1. Остаточные или молекулярно связанные воды, обволакивающие минеральные частицы пород, адсорбированные в капиллярных и субкапиллярных пустотах нефтяного пласта.
2. Седиментационныеводы– это воды, залегающие в пласте с момента отложения осадка, т.е. синхронные времени формирования самой породы.
3. Инфильтрационныеводы, т.е. проникшие в пласт извне за счет подпитки атмосферными осадками, водами рек, озер и морей. Области питания находятся в горах на значительном удалении от глубоко погребенных водонефтяных пластов. Эти пласты в горных системах обнажены и подвержены любым атмосферным явлениям, в т.ч. и проникновению поверхностных вод в пласты – коллекторы.
4. Элизионныеводы– это воды, попадающие в пласт-коллектор путем выжимания поровых вод из уплотняющихся осадков, в т.ч. неколлекторов за счет роста геостатического давления или тектонических напряжений.
5. Воды технические или искусственные, специально закачиваемые в пласт для поддержания пластового давления и более полного вытеснения нефти водой.

Классификация пластовых вод по месту нахождения

В промысловом деле воды нефтяных и газовых месторождений делятся на пластовые напорные и технические. Среди подземных вод особое место занимают ненапорные грунтовые воды, которые в отличие от пластовых являются пресными или слабо минерализованными. Они имеют распространение лишь в приповерхностных слоях земной коры выше первого водоупорного горизонта.

Пластовые напорные воды по отношению к нефтеносному пласту делятся на краевые, подошвенные, промежуточные, верхние и нижние, а также воды тектонических трещин.

Пластовые воды (по М.А.Жданову). Вода: 1 – со свободной поверхностью (ненапорная), 2 – верхняя относительно нефтеносного горизонта, 3 – краевая приконтурной зоны (нижняя краевая напорная), 4 – нижняя относительно нефтеносного горизонта (нижняя напорная), 5 – подошвенная, 6 – глубинная, восходящая по сбросу, 7 – промежуточная (Э.О. – эксплуатационный объект), 8 – верхняя краевая, 9 – нефть, 10 – глины, 11 – глубина уровня, h – напор.

Краевые пластовые воды занимают пониженные части пласта и подпирают нефтяную залежь по внутреннему и внешнему контурам, образующим в плане кольцеобразную форму.

Подошвенные воды подпирают залежь по всей её площади, включая и сводовую часть, образуя сплошное зеркало ВНК или ГВК.

Промежуточные воды залегают внутри нефтеносного пласта или между пластами, объединенными в один эксплуатационный объект.

Верхние и нижние воды приурочены к чисто водоносным пластам, не зависимым от продуктивных и залегающим выше или ниже последних.

Воды тектонических трещин циркулируют по плоскостям разломов из высоконапорных (как правило, более глубоко залегающих) в низконапорные. Они способны обводнять головные участки нефтеносных пластов, оттесняя нефть со сводовых частей залежи к крыльевым периферическим зонам.

При наличии краевых вод, подпирающих нефтяную или газовую залежь, различают внешний (по кровле пласта) и внутренний (по подошве пласта) контуры. В пределах внутреннего контура нефтеносности пласт содержит нефть по всей его толщине от кровли до подошвы. В плане это части залежи отвечает нефтяная зона, где скважинами пластовая вода не вскрывается.

Между внешним и внутренним контурами ВНК располагается приконтурная зона залежи, где нефть является водоплавающей, т.е. скважинами вскрываются вверху – нефть, а внизу – вода. За пределами внешнего контура пласт полностью водонасыщен, нефть отсутствует. Таким образом, граница залежи проводится по внешнему контуру нефтеносности.

Схема строения пластовой нефтегазовой залежи. 1 – газ; 2 – нефть; 3 – вода; 4 – внешний контур нефтеносности; 5 –внутренний контур нефтеносности; 6 – внешний контур газоносности; 7 –внутренний контургазоносности. А – газовая зона; Б –нефтегазовая зона; В – нефтяная зона; Г – водонефтяная зона; В – законтурная зона.

В процессе добычи нефти, по мере истощения запасов в залежи, происходит продвижение контуров от ее периферии к центру. Задачей рациональной разработки залежи является обеспечение равномерного их продвижения по всей площади. При неравномерном продвижении контуров образуются языки обводнения, что грозит появлением отшнуровавшихся разрозненных целиков нефти, дальнейшая добыча из которых практически невозможна.

Схема расположения языков обводнения и целиков нефти. 1 – языки обводнения; 2 – целики нефти.

При наличии подошвенных вод, т.е. в том случае, когда пластовая вода подпирает залежь нефти по всей ее площади становится необходимым завершать бурение скважин до вскрытия ими водоносной части пласта, т.е. выше ВНК. Это необходимо для предотвращения появления конусов обводнения, борьба с которыми весьма затруднена. В таких случаях нефть оттесняется от забоев скважин пластовой водой, что также может привести к появлению целиков нефти.

Схема расположения конусов обводнения при наличии подошвенных вод (по Жданову М.А.). 1 – нефть, 2 – вода, 3 – глинистый прослой, 4 – цементная пробка, К.о. – конусы обводнения.

Классификация вод по химическому составу В.А. Сулина

Пластовые воды нефтяных месторождений отличаются высокой насыщенностью химическими элементами разного состава, среди которых преобладают Na, K, Mg, Ca, Fe, Al, Si, O, Cl, C, S, N, H, Br, I. Эти элементы находятся в воде в виде растворенных в ней солей различных кислот:

В составе вод всегда растворены значительные объемы газообразных составляющих, среди которых главная роль принадлежит азоту (N₂), углекислому газу (CO₂) и сероводороду (H₂S).

Воды нефтяных месторождений отличаются высокой минерализацией, преимущественно хлоридно–натриевым, хлоридно–кальциевым или гидрокарбонатно–натриевым составом, отсутствием сульфатных соединений, высоким содержанием J, Br, NH₄, H₂S, наличием солей нафтеновых кислот и растворенных углеводородных газов.

Минерализация или насыщение подземных вод различными солями и элементами происходит в процессе их взаимодействия с горными породами, нефтью и газом при воздействии также высоких температур, каталитических свойств пород и микробиологических процессов.

Химический состав и физические свойства пластовых вод имеют большое значение при разработке залежей нефти и газа, т.к. от них зависит течение многих процессов в пласте.

В нефтяной геологии признание получила классификация подземных вод В.А.Сулина, в которой по трем основным коэффициентам в процент–эквивалентной форме выделены 4 генетических типа подземных вод .

Классификация пластовых вод по В.А. Сулину

Физические свойства пластовых вод

Минерализация воды – это общее содержание в воде растворенных солей. В пластовых водах нефтяных и газовых месторождений минерализация изменяется в достаточно широких пределах: от 1 г/л (пресные воды) до 400 г/л и более (крепкие рассолы). От минерализации и химического состава вод напрямую зависят их основные физические свойства.

Минерализованные воды имеют очень высокую моющую способность, поэтому они являются основным рабочим агентом для закачки обратно в продуктивный пласт с целью поддержания пластового давления для достижения максимального КИН. В то же время у воды с повышенной минерализацией имеются и отрицательные стороны – выпадению солей в призабойной зоне пласта, что способствует понижению проницаемости и появлению положительного скин-фактора.

Плотность воды тесно связана с минерализацией, а в пластовых условиях еще с давлением и температурой. Плотность пластовых вод на поверхности всегда более 1 г/см 3 , а в рассолах достигает более 1,3 г/см 3 . В пластовых условиях плотность воды обычно ниже на примерно на 20%, в связи с повышенной температурой внутри продуктивного пласта.

Вязкость воды в пластовых условиях резко понижается и обычно ниже вязкости нефти. Главным образом она зависит от пластовой температуры, в меньшей степени от минерализации и химического состава. Благодаря низкой вязкости в сравнении с нефтью, вода обладает большей подвижностью и нередко оттесняет нефть от забоя. Отсюда возникают языки и конусы обводнения.

Растворимость газов в воде значительно ниже их растворимости в нефти. С повышением минерализации вод растворимость газа в них снижается. Газосодержание в воде незначительно: 0,2 –2 м 3 /м 3 .

Электропроводность. Пресные воды обладают высоким электрическим сопротивлением и являются диэлектриками. Минерализованные воды имеют низкие удельные сопротивления токам и являются отличными проводниками. Сведения об удельном электрическом сопротивлении пород, насыщенных пластовой водой или нефтью применяются при интерпретации материалов, полученных с помощью электрических методов ГИС.

Поверхностное натяжение – важное свойство пластовой воды, также зависящее от химического состава. С данным свойством связана вымывающая способность воды, которую необходимо учитывать и возможно регулировать при заводнении месторождений. При малом поверхностном натяжении вода обладает высокой способностью промывать пласты и выталкивать из них нефть. Поэтому при использовании для обратной закачки в пласт пластовая вода подвергается специально обрабатывается химическими реагентами на УПН (УПСВ) для понижения ее поверхностного натяжения.

Сжимаемость воды мала, но по мере насыщения воды газом сжимаемость ее растет.

Температура воды практически всегда сопоставима с геотермической ступенью, присущей для данной местности. Бывает, что температура пластовой воды сильно расходится с температурой, местной геотермической ступени. Это свидетельствует либо о появлении тектонических вод по зоне разлома, либо о возможных межпластовых перетоках из-за разницы в пластовых давлениях. Замеры температур в скважинах имеют огромное значение для контроля разработки месторождений и технического состояния скважин.

Источник