Физика пласта_Курс лекций. Физические свойства горных пород коллекторов нефти и газа
 Скачать 2.6 Mb.
|
|
4.2. Минерализация пластовых вод Минерализация вод нефтяных месторождений колеблется от нескольких сотен г/м3 в пресной воде до 300 кг/м3 в концентрированных рассолах. Основные минеральные вещества, входящие в состав пластовых вод, представлены солями натрия, калия, кальция, магния и некоторых других металлов. Основными солями пластовых вод являются хлориды, карбонаты щелочных металлов и бикарбонаты щелочей и щелочноземельных металлов. Вблизи нефти сульфаты встречаются редко. Многие пластовые воды отличаются повышенным содержанием йода, брома и NH4. Из газообразных веществ в пластовых водах содержатся углеводородные газы, а иногда и значительные количества сероводорода. Например, в водах горизонта Б2 месторождения Зольное содержится до 20 г/м3 сероводорода. По степени минерализации пластовые воды делятся на четыре группы: • рассолы (Q > 50 г/л); • солёные (10 < Q < 50 г/л); • солоноватые (1< Q < 10 г/л); • пресные (Q <1 г/л). Минерализация пластовой воды растёт с глубиной залегания пластов. Минерализация вод нефтяных месторождений колеблется от нескольких сотен г/м3 в пресной воде до 300 кг/м3 в концентрированных рассолах. Состав пластовых вод определяется многими факторами: минеральным составом пород пласта, характером его гидрогеологического режима, возрастом пластов, температурными условиями, величиной пластового давления и т. д. Исследования показывают, что состав связанной воды может быть иной, чем пластовой. Так, например, среднее содержание хлора в связанной воде ярегского песчаника (по С. Л. Заксу) оказалось в 2,5 раза выше, чем в воде, добываемой вместе с нефтью. Содержание хлора в связанной воде доломитов Новостепановского месторождения изменяется от 19 до 335 кг/м3 при среднем содержании хлора в водах этого месторождения около 100 кг/м3. Еще плохо изучены органические вещества пластовых вод. Установлено, что в большинстве из них содержатся анионы и мыла нафтеновых и жирных кислот, фенолы и азотсодержащие кислоты. Общее содержание органических анионов достигает иногда 5 кг/м3. В жестких водах, содержащих большие количества кальция, нафтенаты выпадают из раствора в виде кальциевых мыл. Предполагается, что часть веществ, относимых в минерализованных водах к нафтеновым кислотам, представляет собой фенолы и их производные (феноляты). Все упомянутые органические составляющие перешли в воду из нефти, и они влияют на нефтевымывающие свойства вод при вытеснении нефти из пласта. Нефтяные залежи, имеющие промышленное значение, находятся в большинстве случаев в зоне затрудненного водообмена. Однако присутствие в некоторых пластах пресных вод обусловлено гидродинамической связью, существующей между нефтеносными пластами и поверхностными областями питания. Имеется много месторождений, где нефть залегает вместе с пресной водой или с водами, характеризующимися низкой концентрацией солей. Поэтому наличие гидродинамической связи нефтяного пласта с поверхностными источниками питания не всегда сопровождается вымыванием нефти из ловушек и разрушением залежи. 4.3. Тип пластовой воды По типу растворённых в воде солей различают хлоркальциевые (хлоркальциево-магниевые) и гидрокарбонатные (гидрокарбонатно-натриевые, щелочные) пластовые воды. Тип пластовой воды определяется анионом. Гидрокарбонатный тип воды определяется солями угольной кислоты, обусловленный наличием карбонат-анионов (  ), или бикарбонат-анионов ( ). Соли всех остальных кислот относятся к хлоркальциевому типу. В основном это соли соляной или серной кислот и тип воды, обусловленный их наличием, характеризуется присутствием хлор-анионов (Cl–) и сульфат-анионов (  ).4.4. Жёсткость пластовых вод Соли пластовых вод влияют и определяют её жёсткость. Жёсткостью называется суммарное содержание растворённых солей двухвалентных катионов: кальция, магния и железа. Жёсткость различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную). Временная жёсткость или карбонатная (Жк) обусловлена содержанием в воде карбонатов или гидрокарбонатов двухвалентных металлов: кальция, магния, железа. Постоянная жёсткость или некарбонатная (Жнк) обусловлена наличием в воде сульфатов или хлоридов (или соли других кислот) двухвалентных металлов: кальция, магния, железа. Общая жёсткость воды определяется как сумма карбонатной и некарбонатной: Жо = Жк + Жнк Жёсткость воды оценивается содержанием в ней солей в миллиграмм эквивалентах на литр  .Жк, Жнк оценивают как сумму жесткостей всех i-ых ионов (∑gi): Жо = gi Жесткость иона оценивается отношением массы иона к его эквиваленту:  ,где mvi - концентрация i-го иона в воде (мг/л); эi - эквивалент i-го иона. Эквивалент иона оценивается отношением молекулярной массы иона (МI) к его валентности (n):  ,где Мi - молекулярная масса иона; n - валентность иона. Природные воды в зависимости от содержания в них двухвалентных катионов кальция, магния, железа подразделяются на следующие группы: очень мягкая вода - до 1,5 мг-экв/л; мягкая вода - 1,5-3,0 мг·-экв/л; умеренно жёсткая вода - 3,0-6,0 мг-экв/л; жёсткая вода - более 6 мг-экв/л. Жесткость пластовой воды и группа пластовой воды по жесткости определяются экспериментально-расчётным путём. Временную (карбонатную) жёсткость можно устранить термическим методом, длительным кипячением или химическим методом - добавлением гидроксида кальция Са(ОН)2. В обоих случаях выпадает в осадок карбонат кальция СаСО3. Постоянную жёсткость устраняют химическим способом с помощью добавления соды или щёлочи. 4.5. Плотность пластовых вод Плотность пластовых вод сильно зависит от минерализации, то есть содержания растворённых в ней солей. В среднем плотность пластовых вод изменяется в диапазоне 1010–1210 кг/м3. Однако встречаются и исключения, например плотность пластовых вод может достигать величины 1450 кг/м3. 4.6. Вязкость пластовых вод Вязкость воды в пластовых условиях зависит от температуры и минерализации. С возрастанием минерализации пластовых вод вязкость их возрастает. Наибольшую вязкость имеют воды хлоркальциевого типа воды. Вязкость их приблизительно в 1,5-2 раза больше вязкости чистой воды. С возрастанием температуры вязкость пластовых вод уменьшается. Влияние давления на величину вязкости пластовых вод проявляется двояко. В области низких температур (0-32оС) с возрастанием давления вязкость уменьшается, а в области температур выше 32 оС возрастает. 4.7. Сжимаемость пластовых вод Коэффициент сжимаемости пластовой воды характеризует относительное изменение объёма воды при изменении давления на единицу:  Вода - слабо сжимаемая система. Коэффициент сжимаемости воды изменяется для пластовых условий от 3,7·10–10 Па–1 до 5,0·10–10 Па–1. При наличии растворённого газа величина коэффициента сжимаемости пластовой воды увеличивается. Коэффициент сжимаемости воды, насыщенной газом (βвг) можно приближённо оценивать по формуле вг = в (1 + 0,05Г), где в – коэффициент сжимаемости чистой воды, Па–1. Г – количество газа, растворённого в воде, м3/м3. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Бойко В.С. Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений. М.: Недра, 1990г. - 427с. 2. Ермилов О. М., Ремизов В. В., Ширковский Л. И., Чугунов Л. С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. - М.: Наука, 1996. - 541 с. 3. Гафаров Ш. А. и др. Физика нефтяного пласта: Учебное пособие. - Уфа: УГТНУ, 1999. - 86 с. 4. Гиматудинов Ш. К., Ширковский А. И. Физика нефтяного и газового пласта. - М.: Недра, 1982. - 311 с. 5. Мищенко И. Т. Расчеты в добыче нефти. - М.: Недра, 1989. - 245 с. 6. Михайлов Н. Н. Изменение физических свойств горных пород в околоскважинных зонах. - М.: Недра, 1987. - 152 с. 7. Михайлов Н. Н. Физика нефтяного и газового пласта. Т. 1. Учебное пособие. М.: МАКС Пресс, 2008. – 448 с. 8. Мирзаджанзаде А.Х. и др. Физика нефтяного и газового пласта. - М.: Недра, 1992. - 269 с. 9. Росляк А.Т. Физические свойства коллекторов и пластовых флюидов. Томск, - Изд-во ТПУ, 2010 г., – 140 с. |