Класифікація вод нафтових і газових родовищ по умовами залягання

Контрольна робота з дисципліни: Нафтогазопромисловий геохімія і гідрогеологія

Студентки 6-го курсу ФБО ГНГ - 96 Зінов'євої Наталія Геннадіївна

Ухтинський державний технічний університет

Ухта, 2001

В межах нафтових і газових родовищ підземні води поділяються на грунтові, пластові напірні, тектонічні, пов'язані і технічні. У деяких випадках встановлені і карстові води, а в багаторічній кріолітозоне -- надмерзлотние, межмерзлотние і подмерзлотние.

Грунтові води - це води першого від поверхні водоносного горизонту, що не має зверху суцільний покрівлі з водонепроникних порід.

В колодязях або свердловинах, доведених до грунтових вод, рівень води встановлюється на висоті, що відповідає верхній межі або вільною поверхні грунтових вод, і не піднімається вгору під напором, як у артезіанських колодязях або свердловинах.

На ділянках, де водоносний горизонт перекритий водотривкими породами, грунтові води набувають напір, який відповідає за висотою загальної поверхні грунтових вод водоносного горизонту.

Грунтові води знаходяться в безперервному русі (грунтовий потік води), а іноді рух вод відбувається досить повільно (басейн). Якщо на шляху руху грунтового потоку вод створюються умови, що перешкоджають його руху, може виникати підпору грунтових вод, тоді безнапірний горизонт грунтових вод перетворюється на деяких ділянках в напірний.

Межпластовыми, називаються води, які не на всю потужність заповнюють водонепроникний шар, що має водотривких дах, та й ложі.

Область живлення грунтових вод, як правило, збігається з областю їх розповсюдження.

Харчування грунтових вод відбувається шляхом фільтрації атмосферних опадів, цьому сприяє відсутність зверху постійної водотривкої покрівлі; у харчуванні беруть участь поверхневі, конденсаційні, так само пластові, карстові та інші типи підземних вод.

Карстові явища виникають у розчинних водою гірських породах і пов'язані з хімічним процесом розчинення і вилуговування вапняків, доломіту, гіпсу, ангідриту і солей (Галіт та інших).

Рух підземних вод в районах розвитку карсту відбувається по тріщинах, каверн, воронка, які перетинають породи в найрізноманітніших напрямках і утворюють досить складні по контурах водонасичені системи. В районах розвитку карсту поглинання атмосферних опадів, вод річок та інших водних потоків відбувалися досить інтенсивно, з більшою швидкістю, тобто відбувається інфлюація. Карстові підземні води відносяться до типу безнапірних, а іноді - до типу напірних, вони перебувають у тісному зв'язку з атмосферними опадами.

мерзла зона літосфери, або кріолітозона, широко поширена на земній кулі. Площа, зайнята кріолітозоной, становить 24% усієї території суші земної кулі.

Води багаторічної кріолітозони підрозділяють на: подмерзлотние води, межмерзлотние води і надмерзлотние води.

До підземних вод нафтогазових родовищ відносяться води, що заповнюють в краплинно-рідкому стані пористі, тріщинуваті і проникні гірські породи, беруть участь у будові нафтового або газового родовища та прилеглих ділянок земної кори.

Водоносні горизонти розділені водонепроникними шарами.

Пластові води поділяють зазвичай на:

1) Контурні (крайові);

2) Верхні контурні (верхні крайові);

3) Підошовні;

4) Проміжні;

5) Шельфових частин материків;

6) Сторонні, чужі по відношенню до нафтового або газового покладу, води (верхні, нижні і змішані).

Контурні - Води, що залягають в понижених ділянках нафтових пластів. Ці води дуже часто підпирають поклад з боку контуру нафтоносності.

Верхні контурні води зустрічаються, коли нафтоносна частина пласта виведена на поверхню (монокліналі, зруйновані склепіння антиклінальними складок). Виведені на денну поверхню нафтові пласти іноді бувають заповнені водами атмосферних опадів і поверхневими водами, вони і називаються верхніми контурними.

підошовні води залягають у нижній частині пласта і поширені іноді по всій частини структури, включаючи і її сводовую частину.

В процесі експлуатації нафтової чи газової поклади і при значних відборах нафти або газу із свердловин, розташованих на зводі антикліналі, часто контурні води виявляються підтягнутими по підошві пласта на склепіння антикліналі.

В цьому випадку утворюються штучно створені підошовні води.

Іноді у нафтовому або газовому шарі є різної потужності пропласткі, насичені тільки водою, ця вода і називається проміжною.

Пластові води родовищ в зонах шельфу мають специфічні властивості звичайних вод нафтогазових родовищ, розташованих на материках.

Сторонні пластові води підрозділяються на верхні, нижні і змішані.

Верхні - Води, що залягають вище даного пласта, незалежно від того, з якого вищерозміщеного пласта вони можуть проникнути в пласт.

Нижніми називають води, що залягають нижче від цього нафтового/газового шару, незалежно від того, з якого нижележащего пласта вони можуть проникнути в пласт.

Змішаними називають води, що залягають вище даного нафтового/газового пласта і надходять в пласт з декількох водоносних пластів або з вишезалегающіх і ніжезалегающіх водоносних пластів.

тектонічними називають ті води, які надходять по тектонічних тріщинах з різних пластів, що містять високонапірні води. Ці води іноді надходять з великих глибин і володіють великим напором; ще до розробки нафтових і газових покладів можуть відтісняти нафту і газ від тектонічних зсувів, а в процесі розробки і експлуатації в результаті створюваних депресій, вони можуть активно заводнять нафтові і газові поклади. Тектонічні води в межах нафтогазових родовищ часто бувають тільки приурочені до тектонічних порушень і з'являються при розтині порушених свердловинами зон.

Тектонічні води іноді бувають змішаними, тому що надходять з декількох горизонтів.

В породах-колекторах, що містять нафту і газ, зазвичай знаходиться пов'язана, або залишкова, вода. Її зміст в шарі визначається величиною поверхні пір; формою і мінералогічним складом часток породи. У породах, що володіють проникністю 2 - 3 d - вміст води не перевищує 4 - 5%, а при проникності 0,01 - 0,03 d - до 55,60 і навіть 70% і більше. У середньому, вміст зв'язаної води в нафтовому пласті становить 20 - 30% від ємності пір.

В нафтові та газові пласти, особливо в пласти, що володіють невисоким напором, іноді потрапляє дуже велика кількість технічної води при бурінні свердловин, ремонтних роботах, промивання піщаних пробок і ін

При випробуванні свердловин ці води можуть надходити назад у свердловину і, природно, при цьому затемнюють справжню картину випробування.

В величезній кількості в нафтові пласти штучно вводиться вода при застосуванні законтурного і внутріконтурного заводнення для підтримки тиску і при майданному заводненню. При гідрогеологічних дослідженнях, що проводяться на експлуатаційних та розвідувальних площах, слід обов'язково враховувати ці води.

Малюнок 1.

Схема залягання підземних вод нафтогазового родовища.

1 - Грунтова вода; 2 - нафтовий пласт; 3 - шар, насичений водою; 4 -- газонафтової пласт; 5 - нафтовий пласт з пропласткамі проміжної води; 6 -- нафтової пласт з підошовної водою; 7 - нафтовий пласт з верхньою контурної водою; 8 - тектонічна вода.

Малюнок 2.

Приклади обводнення нафтоносного пласта верхній водою (а); нижній водою (б); змішаної водою (в).

1 - Свердловина; 2 - цемент за водозакривающей колоною; 3 - піщаник, насичений водою; 4 - піщаник, насичений нафтою; стрілками показано напрям руху вод через нещільне цементне кільце.

2. Предмет і завдання палеогідрогеологіі. Поняття про гідрогеологічних циклах.

Під палеогідрогеологіей розуміють розділ гідрогеологічної науки, об'єктом дослідження якого є відтворення давніх гідрогеологічних та гідрохімічних умов, существовавщіх в різні періоди минулого в водоносних комплексах.

Палеогідрогеологія тісно пов'язана з історичною геологією, палеографією, літології, стратиграфії та іншими науками.

Основний реконструкцією є детальне вивчення одновікові водоносних комплексів; їх змін на досліджуваній площі; вивчення структурних особливостей в різні етапи геологічної історії.

В процесі дослідження слід реконструювати давні ландшафти, розташування морських басейнів і ділянок суші, встановити стан берегових ліній, охарактеризувати можливі області живлення і розвантаження. На основі перерахованих вище даних виявить напрямок підземного стоку або його відсутність. При палеогідрогеологіческіх дослідженнях (побудовах) необхідно досліджувати фізико-хімічні властивості вод, приурочених до досліджуваних водоносним комплексам.

Розібратися з різноманітністю підземних вод (за хімічним складом; за умовами залягання; руху та їх використання) можливо, підходячи до вивчення формування вод з історичної точки зору, тобто, просліджуючи в будь-якому горизонті (водоносному) крок за кроком ці зміни протягом геологічної життя земного кори.

Таким чином, завданням палеогідрогеологіческіх досліджень є відновлення гідрогеологічної історії регіону, артезіанського басейну, водоносного комплексу або горизонту. Палеогідрогеологіческіе дослідження мають велике прикладне і вельми важливе значення, тому що допомагають виявити в геологічному Минулого гідрогеологічну обстановку формування, збереження і руйнування покладів нафти і газу. Останнє має велике значення при організації розвідувальних робіт на нафту і газ.

В розумінні А. А. Карцева гідрогеологічний цикл в межах будь-якого району починається тектонічним порушенням і трансгресії, охоплює період подальшого підняття та регресії і закінчується перед новим зануренням і регресією. Закінчується перша частина гідрогеологічного циклу, коли на площі, зайнятої седиментаційних басейном, негативний знак коливальних рухів змінюється на позитивний, відбувається підняття, регресія і починається денудація водоносних порід. Цю частину гідрогеологічного А. А. Карцев називає - седиментаційних або елізіонним гідрогеологічним етапом. У даному випадку формуються седиментаційних води і відбувається елізіонний водообмін.

інфільтраційної етап закінчується, коли при новому тектонічному зануренні море перекриває наземні виходи водоносних порід і починається накопичення більш молодих відкладень, а інфільтрація припиняється. На цьому закінчується весь гідрогеологічний цикл і починається новий цикл.

В протягом елізіонного етапу нового гідрогеологічного циклу відбувається накопичення седиментаційних вод у молодих відкладеннях. У відкладах, що утворилися під час попереднього циклу, зберігаються води останнього. Але і в них відбувається перерозподіл вод: відновлюється вижимання стародавніх седіментогенних вод з глин в колекторські породи. Отже, на елізіонном другому етапі гідрогеологічного циклу (або просто на другий елізіонном гідрогеологічному етапі) інфільтрогенние води можуть витіснятися і замінятись седіментогеннимі водами у відкладах, синхронних першого циклу. Іноді (коли підняття по вертикалі настільки велике, що денудація захоплює і древні породи, синхронні першого циклу) інфільтраційної етап нового гідрогеологічного циклу може привести і до інфільтрації літогенних вод у древні відклади. Тоді відбувається витіснення новими інфільтрогеннимі водами збереглися там древніх вод, залишків колишнього циклу - седіментогенних, інфільтрогенних, іноді частково і ендогенних.

Далі може розпочатися третій гідрогеологічний цикл, хід гідрогеологічних процесів в якому буде схожим з описом вище, але в якійсь мірі і відмінним від попереднього.

Таким чином, за А. А. Карцеву, гідрогеологічний цикл - це відрізок гідрогеологічної історії району або комплексу, що починається з трансгресії, опадонакопичення і освіти седіментогенних вод, що включає етап подальшої регресії, денудації і інфільтрації і закінчується нової трансгресії і припиненням інфільтрації.

3. Гідрогеологічні спостереження і дослідження в процесі розробки нафтових і газових покладів.

Дослідження, пов'язані з розробкою нафтових і газових покладів, треба починати з першого розвідувальних та експлуатаційних свердловинах, в яких при випробуванні отримали притоки нафти і газу. Протягом періоду розробки необхідно проводити спостереження по законтурного свердловинах.

Найбільш важливі зміни в поклади при її експлуатації:

· Зміна тиску в поклади і перерозподіл його за площею;

· Зміна нефтегазоводонасищенності шару;

· Переміщення ВН, ГН і ГВ контурів;

· Зміна фізичних і хімічних властивостей, що витягають із поклади нафти, газу і води.

Для спостереження за зміною ступеня обводнення поклади виробляють точні виміри дебітом рідини і визначають вміст в ній нафти і води по всіх свердловинах і в цілому по поклади.

Разом з дослідженням свердловин, розташованих в межах контурів нафто-і газоносності, спостерігають зміна рівнів у пьезометріческіх свердловинах (розвідувальні свердловини, що опинилися за контуром НГН або свердловини, раніше експлуатуються і обвідних пластової водою).

законтурного свердловини дають уявлення про пластовому тиску в період розробки поклади і її експлуатації.

Спостереження за зміною рівнів вод у цих свердловинах здійснюється з початку розробки нафтової чи газової поклади шляхом безперервного виміру їх реєструють рівнемірів.

Якщо законтурного свердловина фонтанує водою, то за допомогою реєструючого манометра виробляють безперервне спостереження за зміною тиску на гирлі свердловини. За цими даними по кожній спостережній свердловині будують графік зміни динамічного рівня в часі.

На малюнку 3 зображено графік зміни динамічного рівня по одній законтурного свердловині і видобуток рідини, що отримується свердловинами з даного нафтового пласта.

Малюнок 3.

Графік зміни середньодобового видобутку нафти і води та динамічного рівня в законтурного свердловині.

1 - Середньодобовий видобуток нафти і води з нафтової поклади; 2 - динамічний рівень у законтурного свердловині; а - вступила в експлуатацію нова свердловина з дебітом 220 т/добу; б - вступила в експлуатацію нова свердловина з дебітом 180 -- 200 т/добу; в - тимчасово зупинено кілька свердловин з сумарним дебітом близько 900 т/добу; г - тимчасово збільшений відбір рідини з кількох свердловин.

З малюнка 3 випливає, що найменші зміни, що відбуваються у відборі рідини з поклади, відбиваються на становищі рівня в пьезометріческой свердловині.

Важливо точно фіксувати дату появи ознак води і вести точний кількісний облік попутно видобувається води.

Для вивчення хімічного складу і властивостей води в пластових умовах відбирають глибинні проби води з свердловини, що знаходиться в випробуванні або експлуатації (глибинні пробовідбірники).

В процесі розробки впроваджуються різні способи заводнення пластів для інтенсифікації нафтовіддачі. Наприклад, закачка в пласт підігрітої води при певних умов може підвищити НАФТОВІДДАЧІ за рахунок зниження в'язкості нафти.

При вивченні руху підземних природних вод і вод, штучно нагнітається в пласт, використовують метод радіоактивних індикаторів.

Можна відзначити, що на Жовтневому нафтовому родовищі (Північний Кавказ) в пласт закачували разом з нагнітається водою окис тритію. Мічена вода не просувалася єдиним фронтом. Частина її, заповнивши високопроніцаемие зони, швидко прорвалася в експлуатаційні свердловини. Основна частина індикатора рухалася по гомогенної середовищі, підкоряючись відомих законів фільтрації рідини в однорідному шарі.

При заводненню поклади в верхньокрейдяними тріщинуватих вапняках Карабулак-Ачалукского родовища перші порції індикатора (у шести експлуатаційних свердловинах) стали надходити в контрольні свердловини на 36 - 461 добу після його введення в колектор.

Список літератури

1. Сухарєв Г. М. "Гідрогеологія нафтових і газових родовищ» - М., «Надра» 1971 рік.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://revolution.allbest.ru