МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра геології та розвідки нафтових і газових родовищ

М.В.Ляху

НАФТОГАЗОВА ГІДРОГЕОЛОГІЯ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

Для студентів напряму підготовки 6.040103-«Геологія»

Рекомендовано методичною радою університету

Івано-Франківській

2010

М В 02070855 – 2515 - 2009

Ляху М.В. Нафтогазова гідрогеологія: Конспект лекцій. 2-ге видання зі змінами і доповненнями – івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010.- 103с

Конспект лекцій розроблено відповідно до робочої програми навчальної дисципліни та навчального плану підготовки фахівців за напрямом „Геологія”. Може бути використаний студентами денної та дистанційної форм навчання.

В конспекті розглянуті питання гідрогеологічних умов генерації, міграції, акумуляції, консервації і деструкції вуглеводів, обґрунтування нафто-газопошукових, гідрогеологічних показників і гідрогеологічні проблеми, пов’язані з розробкою нафтових і газових родовищ.

Рецензенти:

д-р геол. наук, професор,

завідувач кафедри геофізичних досліджень у

свердловинах ІФНТУНГ Федоришин Д.Д.

канд. геол.-мінерал. наук,

професор кафедри теоретичних наук

геології ІФНТУНГ Чорний М.І

Рекомендовано методичною радою університету від 24 грудня 2009р., протокол №3

© Ляху М.В. 2010

© ІФНТУНГ, 2010

Зміст

Вступ...............................................................................................5

ЛЕКЦІЯ 1. Історія розвитку нафтогазової гідрогеології….7

ЛЕКЦІЯ 2. Умови залягання і види води в нафтових і

газових родовищах....................................................................10

ЛЕКЦІЯ 3. Геохімічні особливості вод нафтових і

газових родовищ........................................................................15

3.1 Характеристика вод нафтових і газових родовищ...15

3.2 Підземні води нафтових і газових родовищ як

корисні копалини ……………………………………20

3.3 Класифікація вод нафтових і газових родовищ........22

ЛЕКЦІЯ 4. Рух підземних вод і розсолів

нафтогазоводоносних комплексів.........................................32

4.1 Елементи фільтраційного потоку..............................32

4.2 Особливості руху мінералізованих вод і розсолів.

Приведені тиски...........................................................36

ЛЕКЦІЯ 5. Геотермічні параметри вод нафтових і

газових родовищ........................................................................48

ЛЕКЦІЯ 6. Формування вод нафтових і газових

родовищ………………………………………………………...52

ЛЕКЦІЯ 7. Палеогідреологія..................................................57

7.1 Гідрогеологічна історія басейну................................57

7.2 Періодизація гідрогеологічної історії басейну.........61

ЛЕКЦІЯ 8. Гідрологічні умови формування,

розміщення і руйнування родовищ нафти і газу.................64

8.1 Умови і процеси, які ведуть до нагромадження у

підземних водах вуглеводневих газів........................64

8.2 Умови і процеси, які ведуть до нагромадження у

підземних водах органічних речовин........................65

8.3 Зв’язок між гідрогеологічними аномаліями і скупченнями нафти і газу..........................................67

8.4 Умови міграції і формування газових покладів....69

8.5 Гідрогеологічні умови нафтоутворення і

нафтонагромадження..................................................69

8.6 Гідрогеологічні умови руйнування нафтових і газових покладів..........................................................71

ЛЕКЦІЯ 9. Нафтогазопошукова гідрогеологія...................74

9.1 Показники наявності покладів газу...........................74

9.2 Показники наявності нафти і газу..............................75

9.3 Показники наявності пасток нафти і газу.................82

9.4 Показники умов, що сприяють формуванню

покладів вуглеводнів...................................................83

9.5 Показники умов збереження (руйнування)

покладів вуглеводнів...................................................83

ЛЕКЦІЯ 10. Гідрогеологічні дослідження під час

розвідки нафтових і газових родовищ……………………...86

10.1 Визначення положення ВНК і ГВК, їх нахилу та

кореляція водоносних горизонтів............................86

10.2 Використання гідрогеологічних даних під час

розробки покладів вуглеводнів................................88

10.3 Гідрохімічні методи контролю за заводненням

покладу нафти............................................................92

ЛЕКЦІЯ 11. Гідрогеологічні основи підземного

зберігання нафти і газу............................................................94

ЛЕКЦІЯ 12. Охорона вод у літосфері....................................98

12.1 Види забруднення підземної гідросфери................98

12.2 Захоронення промислових стоків..........................100

Перелік використаних джерел……………………………..103

ВСТУП

Нафтогазова гідрогеологія – це спеціалізований розділ гідрогеології – науки про підземні води, які у літосфері утворюють підземну водну оболонку.

Якщо загальна гідрогеологія вивчає будову підземної гідросфери, умови залягання, руху i формування підземних вод, то нафтогазова гідрогеологія є спеціалізована дисципліна. Вона детально вивчає води нафтових i газових родовищ:

1) їх генезис (умови утворення);

2) їх динаміку (умови руху);

3) умови залягання, їх режим i балансові поповнення;

4) роль підземних вод у формуванні,

збереженні i руйнуванні нафтових i газових покладів.

Вона також вивчає умови їх взаємодії з:

a) гірськими породами;

б) вуглеводнями протягом, геолого-iсторичного часу, а

також вивчає роль підземних вод у формуванні,

збереженні i руйнуванні нафтових i газових покладів

У задачі нафтогазової гідрогеології входить також:

а) вивчення природної і штучної зміни хімічного складу

підземних вод у процесі розробки нафтових і газових

покладів;

б) спостереження за рухом i переміщенням контурних вод

нафтових i газових покладів у процесі їх експлуатації.

Треба сказати, що всебічне вивчення умов обводнення нафтових i газових покладів має вирішальне значення, для створення раціонального та ефективного режиму розробки нафтових та газових родовищ.

Без детального вивчення вод нафтових i газових родовищ не можна надійно i вірно ізолювати нафтоносні пласти від водоносних, не можна вести боротьбу з підземними водами, які, якщо їх не враховувати, можуть нанести велику втрату для родовища.

У задачі курсу також входить вивчення природних i штучних змін хімічного складу підземних вод під час розробки нафтових i газових родовищ, спостереження за зміною тисків i за просуванням контурних вод нафтових i газових покладів у процесі їх експлуатації. Слід сказати, що за останні 10-20 років задачі нафтогазової геології стали більш регіональними. Раніше нафтогазова гідрогеологія обмежувалась вивченням підземних вод тільки у межах нафтових або газових родовищ. У наш час ми вивчаємо гiдрогеологiчнi умови всього нафтогазоносного басейну, який часто є великою природною водонапірною системою, що дозволяє нам відкривати в його межах нові скупчення вуглеводнів. Так, Захiдно-Сибiрський нафтогазоносний басейн є великим скупченням підземних вод, що дозволило вивчити вплив підземних вод на умови формування i поширення вуглеводнів у цьому басейні.

Лекція 1 історія розвитку нафтогазової гідрогеології

Початок вивчення вод нафтових i газових родовищ можна віднести на кінець XIX століття, коли почали розробляти Кавказькі нафтові родовища. Спочатку підземні води (їх називали буровими водами) розглядали як води особливого типу, як відокремлені від інших природних вод.

На перших етапах їх вивчення відбувалось тільки у напрямі вивчення їх хімічного складу. Засновниками такого чисто хімічного напряму вивчення вод нафтогазових родовищ були американські вчені – Ч. Пальмер i Д. Роджерс.

Вивчення вод нафтових i газових родовищ відбувалось у Росії в більш широкому плані. Так, акад. Н. І. Андрусов вивчав питання походження нафти i вод нафтових родовищ. У своїй монографії (1908р.) “К вопросу о происхождении и залегании нефти” він висунув i розвинув гіпотезу седиментаційного походження вод нафтових i газових родовищ. Він писав: “... более вероятно, что значительная часть нефтяных вод представляет ископаемую морскую воду, связанную осадками во время отложения”. Однак, він не виключав, що у деяких випадках у надра нафтових родовищ можуть просочуватись i iнфiльтрацiйні води атмосферного походження.

Великий внесок у вивчення вод нафтових i газових родовищ Північного Кавказу вніс К. В. Харичков, який за фахом був хіміком. Він особисто зробив велику кількість хімічних аналізів вод Кавказьких нафтових родовищ, на основі чого у своїй книзі “Об исследовании буровых вод” він зробив важливі висновки, які мали дуже велике теоретичне i практичне значення для геологiв-нафтовиків. Багато з цих висновків не втратили своє значення i у наш час. Так, К.В. Харичков відзначив зв’язок нафтових покладів з певним типом підземних вод. Він писав: “... где вода имеет качество обыкновенной грунтовой или пресной воды и содержит сернокислые соли, – там нет ни капли нефти и на оборот”.

На початку XX століття вивчав підземні води Пiвнiчно-Кавказьких родовищ гірничий інженер І. Н. Стрижов. У своїх роботах він перший висунув припущення про iнфiльтрацiйне походження підземних вод деяких родовищ нафти Північного Кавказу. Він вважав, що iнфільтрацiйнi води інфільтрують у піщані палеогенові відклади північного схилу Кавказу, переміщаються на глибину i формують свій склад за рахунок вилуговування солей із порід, якими вони рухаються.

Вивченням вод нафтових i газових родовищ під час проведення пошуково-розвідувальних робіт займались вчені М. В. Абрамович, Д. В. Голубятников, С. А. Ковалевський, І. М. Губкiн. Так, під керівництвом проф. М. В. Абрамовича була видана монографія “Классификация подземных вод нефтяных месторождений Апшеронского полуострова” – це перша велика довідка про води нафтових і газових родовищ.

У 20 роки виходять значні монографічні роботи про ґрунтові і артезіанські води європейської частини Росії i України, які ілюструються гідрогеологічними картами цієї території (авторами цих робіт був С.Н. Нікітін, а авторами карти артезіанських вод були М. М. Григоровський i А.Н. Семіхатов 1922-1925 рр.).

Велике теоретичне значення для розвитку гідрогеології, а також нафтогазової гідрогеології мали наукові роботи Ліжкова (1931-1933 рр.), у яких він виклав головні закономірності руху i умов залягання підземних вод. У своїх працях він перший доказав існування у природі вертикальної гiдрохiмiчної i гідродинамічної зональності підземних вод.

Великий теоретичний внесок у розвиток гідрогеології i як спеціальної дисципліни мали роботи нашого співвітчизника академіка В.І.Вернадського про історію природних вод. Він склав класифікацію природних вод i доказав, що їх хімічний склад залежить від природної обстановки їх знаходження.

При формуванні нафтогазової гідрогеології, як науки геологічного циклу, виключне значення мали роботи В. А. Сулiна (1935-1948 рр.). У цих роботах В.А. Сулiн систематизував весь накопичений до цього часу матеріал про підземні води нафтових родовищ, на основі чого він визначив геохімічне місце нафтових вод у системі всіх природних вод нашої планети. У роботах В. А.Сулiна нафтогазова гідрогеологія сформувалась як окрема спеціальна дисципліна наук геологічного циклу.

Останні 20 років характеризуються швидким розвитком нафтогазової гідрогеології. Проводиться всебічне вивчення підземних вод великих нафтогазоносних басейнів. Вивчається їх хімічний склад, газовий склад, їх температурні умови, особливості їх гідродинаміки.

Колективом вчених під керівництвом М. Є. Альтовського використовувались дослідження органічних речовин i мікроформ підземних вод, що дало змогу з’ясувати природні процеси нафтогазоутворення. Дослідженнями нафтогазової органіки підземних вод також займалися гiдрохiмiки під керівництвом Є. А. Барса.

Велике значення мали також роботи О.О.Карцева про палеогiдрогеологiчнi умови формування i руйнування покладів нафти i газу. Для розвитку нафтогазової гідрогеології велике значення мали монографічні роботи В. П. Якуцені, В. Н. Корценштейна, В. А. Кротової про дослідження гідрогеологічних умов великих нафтогазоносних басейнів, областей.