12.1. Нефтегазопромысловые гидрогеологические исследования

[1, c. 207-225]

К настоящему времени уже довольно много данных накоплено по вопросу о различии химического состава вод в пределах одного пласта в нефтяном месторождении. При изменении общей минерализации и хлоридности вод по пласту иногда наблюдается следующая закономерность:

– величины их уменьшаются при удалении от нефтегазовых залежей;

– если залежи находятся на сводах антиклиналей, то отмечается относительное опреснение контурных вод в сторону синклиналей;

– если залежи приурочены к зонам выклинивания или прижаты к тектоническим разрывам, то максимумы минерализации и хлоридности вод тоже тяготеют к этим зонам, т. е. наблюдаются в водах, находящихся непосредственно у контура залежей. Нефтяные и газовые залежи в этих случаях окружены оторочкой более минерализованных и хлоридных вод, сменяющихся далее на периферии водами с меньшими минерализацией и хлоридностью, что объясняется расположением нефтяных и газовых залежей в застойных гидрогеологических условиях. Однако в других случаях наблюдается совершенно иная закономерность, когда приконтурные и внутриконтурные воды залежей относительно опреснены. Объясняется это наличием в зоне залежей конденсационных вод, накопление которых тесно связано с формированием самих залежей.

При разработке нефтяного или газового месторождения залегающие в нем воды могут перемещаться в пространстве, а химический состав их может меняться во времени. Так, в процессе извлечения жидкости из одной и той же скважины минерализация вод иногда увеличивается, иногда уменьшается. С одной стороны, это происходит в результате продвижения вод по пласту, вызываемого отбором и закачкой жидкости, т. е. в скважине появляется вода иного состава, ранее находившаяся в других частях того же пласта, или же искусственно закачанная в пласт. Часто минерализация вод во времени падает вследствие подтока вод из отдаленных частей пласта, где минерализация меньше, чем в непосредственной близости от залежи. При смене конденсационных вод обычными краевыми или подошвенными наблюдается обратная картина.

С другой стороны, при закачке в пласт речной или морской воды, содержащих кислород и сульфаты, в пласте возникают или усиливаются окислительно-восстановительные процессы. Они ведут к появлению или увеличению содержания в водах сульфатов, сероводорода, углекислоты и некоторых других компонентов. В результате смешивания пластовых и посторонних закачиваемых вод формируются воды совершенно нового типа.

Гидрогеологические условия важно учитывать при решении следующих задач.

1. Выбор рецептуры буровых промывочных жидкостей и тампонажных цементов. Так, наличие в разрезах рассолов (как и пластов солей), растворенного сероводорода, гидросульфидов и некоторых других гидрогеохимических компонентов сильно влияет на технологические свойства промывочных жидкостей и тампонажных материалов, и это следует учитывать при составлении рецептуры последних.

2. Проектирование водообеспечения процессов заводнения залежей нефти. Оно может проводиться за счет подземных, поверхностных (речных, озерных, морских) и промышленных сточных вод. Закачиваемая вода (любого происхождения), встречаясь с пластовой водой, вступает с ней (а также с твердой частью породы и нефтью) во взаимодействие, которое может иметь существенные и нежелательные последствия. Образующиеся при этом осадки карбоната и сульфата кальция цементируют поры, трещины и пустоты в породах, а также отлагаются в скважинах и даже в наземных промысловых коммуникациях.

Очень большое значение имеет образование сероводорода (вызывающего интенсивную коррозию металла и цемента) в результате взаимодействия сульфатсодержащих закачиваемых вод с нефтью при участии бактерий, тоже заносимых с закачиваемыми водами. Поэтому для закачки следует подбирать соответствующую воду, учитывая гидрогеохимические данные, а при отсутствии выбора – проектировать меры по специальной подготовке имеющихся вод, и тоже с учетом геохимических условий. К таким мерам относятся: а) очистка вод от взвешенных и эмульгированных частиц; б) добавка в закачиваемые воды специально подобранных веществ – ингибиторов; в) стерилизация вод – подавление в закачиваемой воде возможной деятельности бактерий-десульфаторов, нагревания, воздействия ультразвуком и т. д.

Если предварительная обработка воды невозможна, нецелесообразна или недостаточна, то предусматриваются меры по ликвидации вредных последствий процессов закачки, проводимые уже в пласте или в эксплуатационных скважинах. Например, промывка соляных пробок.

В общем случае оптимальным вариантом является использование для заводнения нефтяных залежей вод тех же пластов (замкнутый цикл).

3. Контроль за обводнением скважин и залежей в процессе разработки.

Для этого необходимо располагать:

– возможно более детальной характеристикой химического состава вод разрабатываемого нефтегазоводоносного пласта и данными об изменениях этого состава в пределах разрабатываемой площади;

– характеристикой состава верхних и закачиваемых вод;

– данными о влиянии смешивания пластовых и закачиваемых вод на состав получающейся при этом смеси.

Следует выделять, с одной стороны, контроль за техническим состоянием скважин (определение наличия и мест аварийного притока вод в скважины), а с другой – контроль за обводнением и заводнением залежей (определение направлений и скоростей продвижения вод по пласту при разработке).

По изменению вод в процессе разработки можно выявлять естественные и искусственные межпластовые перетоки вод.

При контроле за обводнением и заводнением залежей возможны два основных случая: обводнение за счет пластовых вод (краевых, подошвенных и т. п.) и обводнение (заводнение) за счет закачиваемых вод, почти всегда происходящее при участии и пластовых вод.

4. Гидрогеохимический метод контроля обводнения скважин и залежей при разработке газовых и газоконденсатных месторождений.

Обводнение в них хорошо маркируется по резкому возрастанию минерализации или хлоридности за счет контурных вод, поскольку обводнение сопровождается заменой получаемой вместе с газом пресной конденсационной воды высокоминерализованной краевой (или подошвенной) водой.

Как для газовых, так и для нефтяных залежей поступление в них приконтурных и дальних законтурных вод можно контролировать также по изменению изотопного состава и радиоактивности воды (радиогеохимический метод). Имея полученные каким-либо способом сведения по содержанию смешивающихся вод в составе находящихся в пласте смесей, можно прослеживать движение пластовых и закачиваемых вод, определять скорость этого движения на различных участках и т. п.

5. Предупреждение солеотложения и борьбы с ним на поздних стадиях разработки газовых месторождений.

На этих стадиях разработки пластовое давление очень сильно снижается. В газе, направляющемся в скважины, возникает определенный дефицит влагосодержания. В таких условиях поступление в скважину минерализованной воды (особенно рассола) будет сопровождаться ее упариванием, которое по достижении концентрации насыщения соли приведет к солеобразованию и солеотложению в скважине. Чтобы определить, идет ли в скважине солеотложение, рекомендуется (для случая выпадения хлористого натрия) следить за изменением величины отношений содержаний натрия и брома, натрия и кальция, натрия и магния в попутной воде. Все эти отношения при осаждении натриевых солей должны увеличиваться.