Склад та фізико-хімічні властивості пластових вод

Залишкова вода

Вважають, що більшість покладів вуглеводнів початково були насичені водою через те, що їх поровий простір формувався у воді під час нагромадження осадових плрід. Потім, в час формування власне родовищ вуглеводнів в поровий простір водонасичених пластів вривались і утворювали скупчення (поклади) маси нафти, газу та газового конденсату. Але вони не могли повністю витіснити воду з порового простору пласта через утримання її в субкапілярних порах поверхнево-молекулярними силами та силами зчеплення (адгезії) на поверхні породи у вигляді плівок. Цю воду звичайно називають зв’язаною, оскільки її не вдається витіснити за можливих у пластах градієнтах тиску. Зв’язану воду також називають залишковою або навіть початковою водонасиченістю нафто- чи газонасиченого пласта.

Стан залишкової води та початковий розподіл нафти, газу та води в пористому середовищі визначається багатьма властивостями цього середовища та пластових флюїдів: структурою пор, складом породи, фізико-хімічними властивостями порід та пластових флюїдів, кількістю та хімічним складом залишкової води, питомою поверхнею та ін.

Якщо залишкова вода в пласті у вигляді тонкої плівки покриває поверхню всіх порових каналів, то поверхня такої породи (твердої фази) називається гідрофільною (змочуваною водою).

Якщо ж плівка води відсутня, а тверда поверхня покрита плівкою нафти (вуглеводню), то така поверхня вважається гідрофобною або олеофільною.

Розрізняють такі види залишкової води:

- капілярно зв’язана вода у вузьких капілярах – через великі капілярні сили;

- адсорбційна вода, що втримується молекулярними силами біля твердої поверхні;

- плівкова вода, яка покриває гідрофільні ділянки породи;

- вільна вода, що втримується капілярними силами у вільному просторі дисперсної структури.

Розподіл залишкової води у поровому просторі суттєво впливає на фазові проникності породи для нафти, води чи газу. Від початкового розподілу рідин та газу в пласті залежить також змочуваність породи рідинами, що витісняють нафту; інтенсивність капілярних процесів; кількість нафти, яка залишається в поровому просторі пласта після виснаження пластової енергії, після заводнення чи витіснення газом.

Закони, що регулюють об’єм та поведінку залишкової води в пластах, мало вивчені, не зважаючи на те, що звичайно весь колектор втримує (вміщує) цю воду. Це питання має велике значення для підрахунку запасів нафти, проектування видобутку нафти та здійснення заходів щодо впливу на пласт.

Залишкова вода звичайно вміщує більше солей, ніж морська: в ній розчинено більше різновидностей іонів. Щоб визначити об’єм пор, які зайняті нафтою, необхідно знати кількість залишкової води, тобто коефіцієнт водонасичення.

Найбільш розповсюдженим методом визначення кількості залишкової води є екстрагування взірців породи толуолом в апаратах Закса. Але найбільш достовірні результати можна одержати під час екстрагування кернового матеріалу тільки в тих випадках, коли останній одержано при розбурюванні продуктивного пласта розчином на вуглеводневій основі. Застосування ж розчинів на водній основі призводить до потрапляння води в поровий простір керна під час його піднімання з вибою на поверхню, що спотворює істинний вміст в ньому води.

У ряді випадків уявлення про кількість залишкової води у досліджуваній породі можна одержати шляхом використання непрямих методів її визначення:

1 Визначення залежності між проникністю пласта та його водонасиченістю.

2 Визначення залежності між капілярним тиском та кількістю залишкової води (метод капілярних тисків).

3 Метод центрифугування.

4 Визначення вмісту хлоридів у керні, що базується на допустимій відносній постійності соленості (кількості хлоридів) залишкової води в межах одного родовища.

Підземні води

У більшості випадків у родовищах разом з нафтою та газом у продуктивних пластах залягає вода. Якщо вона залягає в тих же пластах, що і вуглеводні, то вона міститься у понижених зонах пласта, але деколи і в розрізі продуктивної частини виділяються самостійні водоносні горизонти.

Підземні води відіграють важливу роль як у формуванні покладів вуглеводнів, так і в їх руйнуванні.

У продуктивних пластах газ, нафта і вода утворюють єдину гідродинамічну систему, яка володіє певним запасом енергії. Вода, яка займає значно більший об’єм, ніж газ чи нафта, відповідно володіє найбільшою частиною цієї енергії. Тому її роль як основного джерела пластової енергії під час розробки родовищ дуже велика.

Всі води, що залягають разом з газом та нафтою, є мінералізованими і вміщують переважно NaCl та вуглекислі луги. За відносним вмістом солей вони діляться на 2 типи: хлоркальцієві і гідрокарбонатнонатрієві.

Ступінь мінералізації вод родовищ вуглеводнів коливається в широких межах: від слабомінералізованих до росолів. На деяких родовищах мінералізація вод є характерною ознакою їх приналежності до того чи іншого горизонту.

У більшості випадків у водах нафтових родовищ відсутні сульфати. Зате найбільш імовірною, але не обов’язковою ознакою належності вод до газонафтоносних горизонтів, є наявність у них нафтенових кислот та важких вуглеводневих газів. Деякі води нафтових родовищ вміщують значні кількості йоду та брому.

За ознаками утворення підземні води ділять на інфільтраційні, седиментаційні та глибинного походження.

Інфільтраційні води утворюються в результаті фільтрації атмосферних вод у земну кору.

Седиментаційні води утворюються в процесі формування ілистих осадів.

Води глибинного походження утворюються в результаті остигання магми та під час розкладу гідрокарбонатів.

За умовами залягання підземні води поділяються на: води-верховодки, грунтові води, пластові води і тріщинно-жильні.

Ґрунтовими називаються води першого водоносного горизонту від поверхні, який в підошві має непроникний пласт, а зверху – вільну поверхню, яку називають дзеркалом ґрунтових вод. Грунтові води безнапірні.

Пластові води, на відміну від ґрунтових, обмежені зверху і знизу непроникними породами і є напірними. За характером створення напору водоносні пласти поділяються на резервуари відкритого, артезіанського та закритого типу.

Жильні води містяться в тріщинах великих розмірів та значної розкритості, які перетинають водоносні горизонти. Їх продуктивність найбільша.

Як вказувалось вище, вода може залягати в продуктивних пластах разом з газом чи нафтою в одних і тих же горизонтах або окремо, утворюючи самостійні водоносні горизонти.

За розташуванням підземні води поділяються на:

1 Води, які залягають в понижених частинах продуктивного пласта і підпирають його – це контурні або крайові води.

2 В продуктивних пластах великої товщини з пологими кутами падіння вода нерідко займає низову частину продуктивного пласта, розповсюджуючись у його підошві – це підошовна вода.

3 Проміжні води – це води, які пов’язані з водоносними прошарками в самому нафтоносному пласті, що являє собою єдиний об’єкт експлуатації.