Neftrus.com

При поисках, разведке и разработке месторождений нефти и газа большое значение имеет изучение пластовых вод. Это – область гидрогеологии нефтегазовых месторождений.

Региональные гидрогеологические исследования имеют цель прогнозировать нефтегазоносность районов, а промысловая гидрогеология решает вопросы доразведки и разработки залежей. В любом нефтегазоносном бассейне гидродинамические исследования имеют задачу установить величину, характер распределения и природу пластовых давлений, направления движения подземных вод по площади и в вертикальном разрезе, т.е. гидродинамическую обстановку.

Вода заполняет пустоты осадочных пород, окружает, подпирает залежи нефти и газа. Это – пластовые воды. По положению относительно залежей нефти и газа выделяют следующие:

-         верхние воды в водоносных горизонтах, расположенных выше залежей;

-         краевые или контурные воды, заполняющие нефтеносные пласты, ниже ВНК (водонефтяного контакта);

-         промежуточные воды в линзах, пропластках внутри залежей;

-         подошвенные воды, подстилающие нефть в массивных
залежах;

-         нижние воды в водоносных горизонтах, расположенные ниже залежей;

-         тектонические воды, движущиеся по разрывным нарушениям (рис. 5.17).

В газовых залежах при распаде газоконденсатной системы или снижении пластового давления, температуры происходит конденсация паров воды – возникают конденсационные воды, которые либо смешиваются с законтурными водами, либо выносятся с газом и т.д.

Состав вод позволяет определить принадлежность её к стратиграфическому горизонту, определить при испытании пластов, «своя» вода или «чужая», качество цементации и др. При разработке залежей применяют методы законтурного и внутриконтурного заводнения с целью поддержания пластового давления. Определение принадлежности вод к тем или иным горизонтам позволяет установить области питания, разгрузки, одним словом режим бассейна в целом. В разрезе земной коры имеется зональность распространения подземных вод.

Р и с. 5.17. Промысловая классификация вод:

1 – грунтовая; 2 – промежуточная, краевая нижняя; 3 – подошвенная; 4 – законтурная;
5 – верхняя; 6 – нижняя; 7 – краевая верхняя; 8 – тектоническая; 9 –техногенная

По условиям залегания выделяют верховодки, грунтовые воды, артезианские воды.

Верховодки – это воды в зоне аэрации в виде небольших линз, среди рыхлых наносов, имеют сезонный характер.

Грунтовые воды снизу имеют водоупор, а сверху у них – зеркало вод (уровень).

Артезианские воды (от французской провинции Артуа) сверху и снизу имеют водоупор, эти воды напорные. Все подземные воды ниже грунтовых – артезианские (лишь в ограниченных участках имеются безнапорные воды).

Все природные воды – это растворы, содержащие соли, ионы, коллоиды, газы. Химический состав вод – это состав растворенных в воде веществ. В воде найдено более половины известных элементов из таблицы Д.И.Менделеева.

Главными ионами являются следующие шесть ионов, содержащих восемь элементов:

хлор – ион Сl– ;                              ион натрия Na+;

сульфат – ион SO₄‾ ‾;                   ион кальция Ca++;

гидрокарбонат-ион НСО₃‾;                   ион магния Mg++.

Обычно в пресных водах преобладают НСО₃– и Ca++, в соленых водах – Сl– и Na+.

Кроме них имеются карбонат-ион СО₃‾ ‾, калия ион К+, железа ион Fe++ и Fe+++. Под ионным составом вод обычно понимают содержание вышеперечисленных шести ионов, пренебрегая другими. В водах имеются и микроэлементы: Sr++, Li+, Br‾, J‾ и др.

Суммарное содержание в воде растворенных ионов, солей и коллоидов и есть минерализация воды.

Пресные воды характеризуются минерализацией менее 1 г/л, минеральные воды – 1-50 г/л, при минерализации >50 г/л речь идет о рассолах.

Содержание и состав растворенных в воде газов для гидрогеологии нефтегазовых месторождений также имеют значение. Основное значение имеет содержание азота N₂, двуокиси углерода СО₂, метана СН₄. Кроме того, определяют содержание О_2, Н₂S, аргона Аr, этана С₂Н₆, пропана С₃Н₈, бутана С₄Н₁₀. Этан, пропан и бутан – углеводородные газы, более тяжелые, чем метан, обычно связаны с нефтеносными отложениями.

Количество каждого растворенного газа в воде выражается в объемных единицах см³/л. Общая газонасыщенность воды – это сумма объемов всех растворенных в данной воде газов.

Состав подземных вод и их минерализация формируются в результате действий процессов растворения, окисления, диффузии, испарения, смешения, гидратации, доломитизации и др.

Общий химический анализ обычно делается для общей характеристики воды. В настоящее время обязательно определение пяти главных ионов: Cl-, SO₄--, HCO₃-, Ca++, Mg++ (Na+ определяют по разности). Анализ этих 6 главных ионов (часто к ним добавляют ионы CO₃– -, Fe++, Fe+++), удельного веса и рН воды называют стандартным или шестикомпонентным.

рН – реакция среды, т.е. щелочно-кислотные свойства воды, определяется концентрацией водородных ионов. В кислых средах присутствуют соли железа, а в щелочных – сода.

Результаты химического анализа подземных вод выражают в виде содержания отдельных ионов в ионно-весовой, эквивалентной и процент-эквивалентной формах.

Весовая ионная форма – это содержание в воде весовых количеств ионов в граммах, в миллиграммах к литру или кг, или на 100 грамм воды.

Эквивалентная форма выражения состава вод дает более точное представление о химизме. Ионы реагируют между собой в определенных количествах, зависящих от веса и валентности ионов. Например ион Na+ реагирует с ионом Сl– не в количестве 1 г Na+ на 1 г Сl–, а в эквивалентных соотношениях – 1 эквивалент Na+ на 1 эквивалент Сl–. Эквивалентный вес, или эквивалент, – это частное от деления ионного веса на валентность иона. Эквивалент иона Na+ равен 23/1, а эквивалент иона Сl– -35,5/1, следовательно, на 23 весовые единицы иона Na+ приходится 35,5 весовых единиц иона Сl– .

Для перехода от весовой ионной формы к эквивалентной необходимо содержание иона в миллиграммах или граммах разделить на величину эквивалента иона.

Разделив величину содержания иона в воде на эквивалент иона , получают содержание иона в миллиграмм–эквивалентах (мг-экв.) или в грамм-эквивалентах (г-экв.) на то же количество воды. Так, содержание иона Са++, равное 40 мг на 100 г воды, в эквивалентной форме будет равно 2 мг-экв. Са++ на 100 г воды. Если содержание какого-либо иона выражают в эквивалентной форме, то перед символом иона ставят знак r (реагирующая величина), например rNa+, rCa++ и др. Сумма катионов в эквивалентной форме ∑r×k равна соответственно выраженной сумме анионов ∑r·a , т.е. ∑r×k=∑r·a .

Процент – эквивалентная форма может быть получена из эквивалентной формы. Она показывает относительную долю ионов во всей ионно-солевой массе.

Сумму всех ионов, взятых в эквивалентах, принимают за 100% (или 200%): ∑ra+∑rк=∑r=100% экв.(или 200% экв.).

Следовательно, сумма анионов и сумма катионов составит 50 (или 100) % экв. каждая. Затем вычисляют процент для каждого иона – содержание ионов в процент – эквивалентной форме.