2.3 Пластовые воды залежей ув; расположение пластовых вод относительно нефтегазоносной части залежи.

К водам нефтегазовых месторождений относят воды, заполняющие породы – коллекторы, принимающие участие в строении углеводородного месторождения и прилегающих участков земной коры.

Вода в горных породах встречается в различной форме:

1. Химически связанная вода – входит в состав минералов и является составной частью структуры кристаллических решеток. Подразделяется на цеолитную (входит в состав минерала: SiO₂nH₂O– опал), кристаллизационную (при её извлечении один минерал преобразуется в другой: гипс и безводный гипс – ангидрит) и конституционную (без воды минерал разрушается).

2. Физически связанная вода – удерживается силами притяжения породы. Подразделяется на гигроскопическую, адсорбированную породами и прочно с ними связанную, и пленочную, обволакивающую частицу горной породы поверх гигроскопической

3. Свободная вода – представлена капиллярной водой, удерживаемой капиллярными силами, и гравитационной (свободной), способной свободно передвигаться по порам и пустотам породы под действием силы тяжести;

4.Вода в виде пара;

5.Вода в твердом состоянии (лёд).

В рыхлых породах, ниже уровня грунтовых вод, все поры заполнены водой (зона насыщения), выше – капиллярная зона (аэрации). По условиям образования подземные воды подразделяются на почвенные, верховодку, грунтовые, межпластовые (рис.2.8).

Грунтовые воды залегают на первом водоупоре. Их режим и химический состав зависят от свойств грунтов и поверхностных осадков. С грунтовыми водами связано водоснабжение колодцами.

Почвенные воды насыщают зону аэрации.

Верховодкой называют временное или сезонное скопление подземных вод в зоне аэрации над линзами непроницаемых пород.

Рис.2.8. Расположение грунтовых вод

Межпластовые воды залегают между двумя водоупорными толщами. Область их питания находится в районе выклинивания верхнего водоупорного горизонта. Межпластовые воды, находящиеся под давлением, называются артезианскими. Пьезометрический уровень, который устанавливается в скважине, вскрывшей такие воды, значительно выше кровли водоносного горизонта. Бассейны, содержащие артезианские воды, называются артезианскими. Например: Припятский, Днепровско-Донецкий артезианские бассейны.

В промысловой классификации воды делятся по пространственно-геологическому отношению к залежам углеводородов (рис.2.9.).

Рис.2.9. Расположение вод нефтяных месторождений

1 - вода со свободной поверхностью (ненапорная); 2 - верхняя относи­тельно нефтеносного горизонта (напорная); з - краевая приконтурной зоны; 4 - нижняя относительно нефтеносного горизонта (напорная); 5 - краевая; 6 - подошвенная; 7 - глубинная, восходящая по сбросу; 8 - нефть; 9 - глины; Н - глубина уровня; h - напор

I. Пластовые воды:

1) краевые или контурные;

2) подошвенные;

3) промежуточные;

4) связанные (остаточные) – это капиллярные и защемленные внутри нефтегазового пласта воды.

II. Чуждые (посторонние) воды:

1) верхние относительно данного горизонта;

2) нижние относительно данного горизонта;

3) тектонические;

4) искусственно введенные в пласт.

Краевые, или контурные, воды залегают в понижен­ных частях нефтяных пластов. Краевые воды называют также подошвен­ными, в которых верхняя часть пласта насыщена нефтью, а нижняя — краевой водой. В некоторых случаях контакт между нефтью и водой залегает выше подошвы пласта и вода является подошвенной на всем протяжении нефтяной залежи.

К промежуточной воде относятся воды пластов или пропластков, залегающих в разрезе среди нефтяных пластов.

Верхними называются воды всех водоносных пластов, залегающих выше данного эксплуатационного пласта, а нижними — воды всех пластов, залегающих ниже данного нефтяного пласта. Тектоническими называются воды, поступающие по дислокационным трещинам. Искусственно введен­ные воды поступают в пласт для поддержания давления путем законтурного и внутриконтурного заводнения. В первом случае они постепенно замещают краевую и подошвенную воды, а во втором образуют самостоятельный очаг или фронт воды. К искусственно введенным водам следует относить также воды, попавшие в пласты при бурении и ремонтных работах.

Для добычи нефти большое значение имеют физико-химические свой­ства пластовой воды, так как при внедрении воды в нефтяную залежь могут развиваться физико-химические процессы, приводящие к изме­нению количества отдельных солей в воде. Эти явления могут еще больше усиливаться при закачке в законтурную область пласта или непосред­ственно в нефтяную залежь поверхностных вод.

Гидрогеологические наблюдения проводятся и при разработке залежей: изменение давления, нефте- и водонасыщенность пород, перемещение ВНК, ГНК, изменение химического состава, степени обводненности, дебитов. Это позволяет контролировать и регулировать режим эксплуатации залежей углеводородов. Контрольные, наблюдательные скважины должны равномерно освещать все части залежи: нефтяную, газовую, водонефтяную, газонефтяную, участки контуров нефтегазоносности. Число таких опорных скважин может достигать до 40 % всего числа действующих скважин. Минимальное количество опорных скважин составляет 2–5 %.

На месторождениях непрерывно проводятся работы по определению детального геологического строения объекта, динамики коэффициента продуктивности скважин, динамики пластового давления, а также по охвату объекта разработкой, характеру и динамике обводнения залежей, изменению коэффициента нефте- и газоотдачи.

При искусственном заводнении залежей, контроль за гидрогеологическими показателями пластовых вод очень важен для изучения динамического состояния залежи.

Подземные воды нефтепродуктивного пласта играют важную роль в образовании месторождения нефти, накопления ее в ловушках. Движущаяся вода вытесняет нефть и газ из пласта и заставляет их передвигаться, переносит фракции нефти и газа в виде пузырьков или растворенном состоянии. Фракции нефти и газа скапливаются в ловушках, куполообразных структурах, ограниченных сверху водоупорами, или в ловушках более сложного образования: стратиграфических, тектонических, литологических и т. д. Подземная вода, залегающая совместно с углеводородами, непрерывно воздействует на них, приводя к количественным и качественным изменениям.

Углеводороды образуются в материнских свитах пород, мигрируют. Для образования залежей углеводородов необходима их миграция в структурные ловушки. Миграция проходит по восстанию пласта в связи с меньшим удельным весом углеводородов, чем воды.

Таким образом, для образования залежей углеводородов необходимы тектонические движения, приводящие к наклонам пластов-коллекторов. Залежи углеводородов с течением времени и воздействием тектонических процессов получают связь с дневной поверхностью и могут быть разрушены. Может происходить усложнение структурных форм, возникновение новых. Происходит перераспределение нефтегазоносных залежей, изменение потоков движения подземных вод. В местах разгрузки появляются утечки газа и нефти.

Движущиеся воды увлекают и растворяют частицы углеводородов, могут перемещать залежь и выводить ее на дневную поверхность. Процесс разрушения залежей замедляется при низкой проницаемости коллекторов, вода обходит залежь, т.к. силы сцепления нефти и породы достаточно велики. Залежи нефти могут дегазироваться. Газ проходит в контурные воды и выносится. Нефть и газ могут выноситься водами и по тектоническим нарушениям. При интенсивном движении подземных вод газовые залежи могут быть разрушены в результате постепенного растворения и выноса газа.

Разрушение углеводородных залежей может происходить и в результате окисления кислородом и сульфатами, содержащимися в пластовых водах. Этот процесс выражен в залежах, близко расположенных к зонам инфильтрации. В разрушении углеводородов принимают участие микроорганизмы, которые развиваются при рН от 6 до 10, минерализации до 70 г/л. Окисление углеводородов происходит и молекулярным кислородом.