10.3 Гідрохімічні методи контролю за заводненням покладу нафти

При – закачці води у продуктивний пласт утворюються води нового типу – за рахунок змішування пластової води і води, що закачується. І тому, щоб слідкувати як просувається по пласту вода, що закачується у пласт, треба визначити пропорції між водами, що змішуються і утворюють пластову воду – суміш. Щоб визначити частку води, що закачується у пласт, застосовують метод гідрохімічного контролю. В основу його покладено принцип: концентрація основних іонів при змішуванні води міняється за лінійними залежностями, а при змішуванні 2-х вод – не повинно утворюватись нових сполук, газів. Для проведення гідрохімічного контролю необхідно знати: хімічний склад пластової води, хімічний склад води, що закачується, поточний хімічний склад води в обводнених свердловинах. Для такої мети використовують концентрації , , мінералізацію води. Процентний вміст води (X), що закачується у пласт, визначають у воді-суміші за формулою:

, (10.7)

де – вміст хлору у воді-суміші;

– вміст хлору у закачуваній воді;

– вміст хлору у пластовій воді.

Частку води, що закачується в пласт, треба розрахувати у воді-суміші по 2-3-х компонентах і брати середній результат. Визначення пропорцій вод, що змішуються, дозволяє:

1) визначити зони впливу нагнітаючих свердловин;

2) визначити закономірність розповсюдження води, що

закачується у пласт;

3) визначити язики обводнення, які формуються в зонах

підвищеної проникності пласта.

Для цього будують карти обводнення, де в ізолініях дають процентний вміст води, що закачується у пласт. Вони показують, як просувається вода по пласту від нагнітальних свердловин.

Питання для самоперевірки

1. Які гідрогеологічні спостереження проводяться під час розбурювання і експлуатації нафтових і газових родовищ?

2. Як розраховується висотне положення водонафтового контакту?

3. Як можна розрахувати висотне положення газонафтового контакту?

4. Як проводиться кореляція водоносних горизонтів?

5. Як використовуються гідрогеологічні дані при закачці води у пласт?

6. Що таке нафтовідмиваючі властивості води?

7. Які принципи гідрохімічного контролю заводнення нафтового покладу?

Лекція 11 гідрогеологічні основи підземного зберігання нафти і газу

В останні роки на Україні та в інших країнах широкий розвиток набули промислові процеси закачки природного газу у водоносні горизонти, або виснажені продуктивні газоносні пласти з метою його підземного зберігання. Щоб створити таке підземне газосховище треба:

1. детально вивчити гідрогеологічні умови пласта

колектора, куди буде відбуватися закачка газу;

2) вирішити питання герметичності покришки над

пластом-резервуаром;

3) визначити ступінь сполучення різних ділянок і блоків

пласта-колектора, розбитого тектонічними

порушеннями.

Для цього проводять комплексні гідрогеологічні дослідження. За їх результатами визначають:

1. іонно-сольовий склад води пласта-колектора і вище

залягаючих по розрізу, над його покришкою

водоносних горизонтів;

2) визначають для цих горизонтів значення

п’єзометричних напорів;

3) газонасиченість вод колектора і суміжних горизонтів;

4) температуру.

Значна різниця вод водоносних горизонтів, що досліджуються, за мінералізацією, іонно-сольовим складом, п’єзометричним напором, пластовими температурами, газонасиченостю і складом газів, що розчиняються у воді – є доказом відсутності гідравлічного зв’язку між собою – герметичності покришки між ними.

Вивчаючи ці показники, їх зміну по окремих ділянках, блоках пласта-колектора, ми можемо визначити наявність природних бар’єрів по різкій зміні цих показників. Бар'єри будуть визначатись по наявності тектонічних порушень, ділянок зміни (погіршення) фільтраційних властивостей пласта-колектора, що буде заважати розповсюдженню газового пухиря по цих блоках. Так, на Гдовському підземному сховищі газу (ПСГ) за цими змінами були визначені екрануючі тектонічні порушення (гідрохімічний поріг); потім вони були підтверджені бурінням. Всі ці дослідження проводяться на 1-му етапі проектування будівництва ПСГ.

Другий етап – проводяться гідрогеологічні дослідження під час циклічної роботи ПСГ. Його завдання:

1. визначити ступінь герметичності покришки над

штучним газовим покладом;

2) виявити наявність і характер зон притоку газу у верхні

горизонти;

3) гідрохімічна трасировка газового пухиря (його

контурів).

Для з’ясування цих питань визначають природний гідрогеологічний фон пласта-резервуару і пластів, що контролюють герметичність пласта-резервуару по: іонно-сольовому складу, газонасиченості і газовому складу. Порівняння фонових даних з даними по поточній газонасиченості, складу розчинених газів, іонно-сольовому складу вод (по площі і розрізу) дозволяють компетентно вирішити ці питання (за визначенням аномальних даних). Такий гідрохімічний контроль дозволяє визначити негерметичність обсадних колон свердловин і зв’язані з ними перетоки газу, що можна ліквідувати ремонтом цих свердловин. По зростанню газонасиченості пластових вод і вмісту в них СН₄ у водоносному горизонті, що контролює герметичність покришки, можна дати навіть кількісну оцінку перетоку газу за формулою:

, (11.1)

де Q_к.г – кількість переточного газу, м³;

У_сер – середня поточна газонасиченість пласта, м³.

Q_пор – об’єм порового простору колектора, м³;

; (11.2)

де L – протяжність пласта-колектора в зоні перетоку, м;

Н –ширина пласта -колектора впоперек простягання, м;

h – потужність, м;

m_в – коефіцієнт відкритої пористості;

Трасування газового пухиря проводять по газонасиченості пластової води, вмісту СН₄, значному зростанню концентрації СО₂, Н₂. СО₂, Н₂ (особливо) дуже міграційно здатних компонентів. Вони із вуглеводневого газу мігрують у воді набагато швидше ніж СН₄ і інші вуглеводневі гази і ніби утворюють тоненьку зовнішню оболонку газового (СН₄) пухиря і трасують його розміри. Крім того, підвищені концентрації Н₂ показують можливі шляхи розповсюдження СН₄ пухиря по найбільш проникним зонам пласта-колектора. Дослідження показали, що вміст Н₂ у воді колектора під час вторгнення газу, може досягати 70-80% серед розчинених у воді газів порівняно з фоновими значеннями (природними). Аналогічні дослідження можна проводити по СО₂ – визначати можливі напрями розповсюдження газового пухиря. Також визначено, що за рахунок взаємодії з газовим пухирем у пластових водах зростає концентрація при сталій концентрації -іону, -іону.