Тема: Пластові води нафтових і газових родовищ.

План:

1. Склад, коротка характеристика та класифікація пластових вод.

2. Молекулярно - поверхневі властивості.

3. Капілярні ефекти.

4. Поверхнево – активні речовини (ПАР).

1. Пластовими називають води, приурочені до продуктивних пластів нафти і газових родовищ. В залежності від положення, яке вони займають в покладах, їх прийнято класифікувати наступним чином.

Краєві або контурні води збагачують продуктивній пласт за контуром нафтогазоносності. Їх називають підошовними, якщо вони підстилають нафтогазонасичену частину пласта.

Верхніми називають води водоносних горизонтів, залягаючи вище нафтогазоносного пласта, нижніми – води горизонтів, залягаючи нижче заданого нафтогазоносного пласта. До проміжних відносяться води, приурочені до водопостачальним прошаркам, які розташовані в самому продуктивному пласті.

Пластові води надають безпосередній вплив на процеси вилучення нафти і газу. Активно контурні і підошовні води служать носіями пластової енергії, що витісняють вуглеводні з пласта. Зв’язна вода, насичуючи частину порового простору, приймає участь у всіх поверхневі явищах, які супроводжують рух нафти і газу в колекторі.

Пластові води представлені собою складні розчини, в складі яких – неорганічні солі, гази, розчинені в воді органічні речовини. Всі вони перейшли в воду в перебіг тривалого її контакту з гірськими породами, газами та нафтою. Наявність цих компонентів зумовлюють відмінність фізичних властивостей пластових та прісних вод.

Серед розчинених в пластовій воді речовин переважають неорганічні солі: хлориди, сульфати та карбонати лужних та лужноземельних металів. Загальний вміст в воді розчинів солей прийнято називати мінералізацією, величина якої вагається в широких межах. В залежності від загальної маси мінералізації пластові води поділяють на 3 класи: прісні води – 0,1%; мінералізаційні – 0,1 – 0,5%; розсоли – більш 5%.

Вміст розчинених газів в пластовій воді зазвичай не перевищує 1,5- 2м³/м³. В складі розчиненого газу переважають метан, азот, вуглекислий газ.

Щільність пластової води збільшується зі збільшенням мінералізації. Відомі пластові води, щільність яких досягає 1450кг/м³ при загальній мінералізації 642,8кг/м³. В пластових умовах щільність води, як правило, менше, ніж в поверхневих умовах.

В’язкість пластових вод залежить в першу чергу від температури і мінералізації, і в меншій мірі від газового складу і тиску. В більшості випадків в’язкість пластових вод нафтових і газових родовищ складає 0,2 – 1,5МПа с.

2. Нафтовий або газовий пласт являє собою велику кількість скупчення каналів, тріщин, поверхня яких дуже велика: в 1м³ нафтовміщюючих порід поверхня порових каналів досягає декількох гектарів.

Нафтогазовміщюючий пласт – система, яка складається з твердої і газової фаз і двох незмішуючих рідин – нафти і води. Загальна поверхня розділів фаз в цій системі складає велику величину, яка перевищує поверхню самої породи.

В таких умовах молекулярно – поверхневих властивостей багатофазної системи суттєво впливають на процеси руху рідин і газів в пористому середовищі. На поверхнях розділів фаз виникають капілярні тиски, які залежать від розміру порових каналів і грають важливу роль в процесах витіснення нафти водою і газом.

В кінцевому рахунку поверхневі явища в пласті визначають його нафтовіддачу. Тому вивчення молекулярно – поверхневих властивостей пластових рідин і закономірностей взаємодії їх з твердою фазою колектора складають один з важливих розділів науки нафтового пласта.

З молекулярно – поверхневими явищами ми стикаємося не тільки в пласті, але також при утворенні і руйнуванні водно нафтових емульсій, при відкладах парафіну в свердловинах і при забійній зоні пласта. Тому теорія поверхневих і капілярних явищ знаходять великий додаток в промисловій практиці.

Поверхневий натяг. Будь – яка поверхня, відділяє одну фазу системи від іншої, сильно відрізняється по фізико – хімічним властивостям внутрішньої частини межуючи фаз. Ця відмінність полягає в тому, що граничні поверхні володіють особливим запасом енергії – вільної поверхневої енергії, обумовленої особливим положенням молекул в пограничному шарі.

Молекули поверхневого шару в сумі володіють надлишком енергії порівняно з рівним об’ємом молекул, які знаходяться в внутрішніх шарах рідини, і поверхневий шар буде впливати на рідину певний тиск, який називається молекулярним тиском.

3. Капілярні ефекти. Якщо капілярну трубку опустити один кінцем в рідину, то під дією доповнюю чого капілярного тиску, виникають внаслідок викривлення капілярного тиску, який виникає внаслідок викривлення поверхневого шару рідини, відбувається самовільний рух рідини в капілярі. При підйомі рідини в капілярній трубці поверхня її, називається меніска, буде ввігнутою, при спусканні – випуклою. Випуклість меніска і відповідно зниження рівня рідини в капілярній трубці відповідають випадку, коли молекулярне притягання між частинами рідини більше, ніж між частинами рідини і тілом капілярної трубки, тобто коли рідина на змочує капіляр. Коли ж молекулярне притягання між частинами рідини менше, чим між частинами рідини і тілом трубки, тобто рідина змочує капіляр, то меніск буде ввігнутим і рівень рідини в трубці буде самовільно підніматися.

В пластових умовах в вузьких капілярах мають контакти між двома і трьома фазами; на цих контактах виборче змочування поверхні твердої фази нафтою і водою різне, внаслідок чого утворюються меніски, які утворюють капілярний тиск. Цей тиск , значення якого залежить від властивостей поверхонь розділу, визначають багато численні капілярні ефекти, які оказують великий вплив на рух нафти, води і газу в пористому середовищі.

4. Речовини, здатні адсорбуватись на поверхні поділу фаз, називаються поверхнево – активні. Молекули цих речовин складаються з полярної та неполярної груп. Знаходячись на поверхні, вони орієнтуються таким чином, щоб поверхневий натяг на кордоні розподілу фаз було мінімальне. На поверхні розподілу концентруються компоненти, які більш сильно знижають поверхневій натяг, відповідно концентрація їх в об’ємі фаз стає меншою. Тому під адсорбцією розуміють самовільний перерозподіл компонентів на поверхні і в об’ємі фаз.

Для підвищення нафтовіддачі синтетичні поверхнево – активні речовини (ПАР) додають в закачуванні в пласт води, покращуючи тим самим характер змочуваності породи, знижаючи поверхневий натяг і зменшуючи дію поверхні і капілярних сил, що перешкоджають повному витісненню нафти.