Пластовая вода это: Пластовые воды — Что такое Пластовые воды?

Содержание

Пластовые воды — Что такое Пластовые воды?

Пластовые воды — Что такое Пластовые воды? — Техническая Библиотека Neftegaz.RU

AИ-95

AИ-98

Пластовые воды – обычные спутники нефтяных и газовых месторождений.

Они встречаются в пластах-коллекторах, которыми контролируются нефтяные и газовые залежи, или образуют самостоятельные чисто водоносные пласты.

В 1^м случае вода занимает пониженные части пластов – коллекторов, подстилая залежи нефти и газа.

Во 2^м случае водоносные пласты не имеют связи с залежами и располагаются выше и ниже продуктивных.

По своей генетической природе воды месторождений делятся на несколько форм:

остаточные или молекулярно-связанные воды, обволакивающие минеральные частицы пород, адсорбированные в капиллярных и субкапиллярных пустотах нефтяного пласта;

седиментационные воды – воды, залегающие в пласте с момента отложения осадка, т. е. синхронные времени формирования самой породы;

инфильтрационные воды, т.е. проникшие в пласт извне за счет подпитки атмосферными осадками, водами рек, озер и морей. Области питания находятся в горах на значительном удалении от глубоко погребенных водонефтяных пластов. Эти пласты в горных системах обнажены и подвержены любым атмосферным явлениям, в т.ч. и проникновению поверхностных вод в пласты – коллекторы;

элизионные воды – воды, попадающие в пласт-коллектор путем выжимания поровых вод из уплотняющихся осадков, в т.ч. неколлекторов за счет роста геостатического давления или тектонических напряжений;

воды технические или искусственные, специально закачиваемые в пласт для поддержания пластового давления и более полного вытеснения нефти водой.

В промысловом деле воды нефтяных и газовых месторождений делятся на 2 вида:

пластовые напорные,

технические.

Среди подземных вод особое место занимают ненапорные грунтовые воды, которые в отличие от пластовых являются пресными или слабо минерализованными.

Они имеют распространение лишь в приповерхностных слоях земной коры выше первого водоупорного горизонта.

Пластовые напорные воды по отношению к нефтеносному пласту подразделяются на следующие виды:

краевые – занимают пониженные части пласта и подпирают нефтяную залежь по внутреннему и внешнему контурам, образующим в плане кольцеобразную форму;

подошвенные – подпирают залежь по всей ее площади, включая и сводовую часть, образуя сплошное зеркало ВНК или ГВК;

промежуточные – залегают внутри нефтеносного пласта или между пластами, объединенными в один эксплуатационный объект;

верхние – приурочены к чисто водоносным пластам, не зависимым от продуктивных и залегающим выше последних;

нижние – приурочены к чисто водоносным пластам, не зависимым от продуктивных и залегающим ниже последних;

воды тектонических трещин – циркулируют по плоскостям разломов из высоконапорных (как правило, более глубоко залегающих) в низконапорные. Способны обводнять головные участки нефтеносных пластов, оттесняя нефть со сводовых частей залежи к крыльевым периферическим зонам.

Последние новости

Новости СМИ2

Произвольные записи из технической библиотеки

Следите за нами в социальных сетях

Библиотека Neftegaz.RU
Каталог компаний Neftegaz.RU
Об Агентстве
Голосуй!
Подробнее
Glossary Neftegaz.RU
Цитата

Библиотека Neftegaz.RU
Каталог компаний Neftegaz.RU
Об Агентстве
Голосуй!
Подробнее
Glossary Neftegaz.RU
Цитата

Используя данный сайт, вы даете согласие на использование файлов cookie, помогающих нам сделать его удобнее для вас. Подробнее.

Пластовые воды нефтяных и газовых месторождений, классификация вод

Пластовые воды – обычные спутники нефтяных и газовых месторождений. Воды встречаются либо в тех же пластах-коллекторах, которыми контролируются нефтяные и газовые залежи, либо образуют самостоятельные чисто водоносные пласты. В первом случае вода занимает пониженные части пластов – коллекторов, подстилая залежи нефти и газа. Во втором случае водоносные пласты не имеют связи с залежами и располагаются выше и ниже продуктивных.

Содержание

Классификация пластовых вод по способу образования
Классификация пластовых вод по месту нахождения
Классификация вод по химическому составу В.А. Сулина
Физические свойства пластовых вод

Классификация пластовых вод по способу образования

По своей генетической природе воды месторождений делятся на несколько форм:

Остаточные или молекулярно связанные воды, обволакивающие минеральные частицы пород, адсорбированные в капиллярных и субкапиллярных пустотах нефтяного пласта.
Седиментационные воды – это воды, залегающие в пласте с момента отложения осадка, т. е. синхронные времени формирования самой породы.
Инфильтрационные воды, т.е. проникшие в пласт извне за счет подпитки атмосферными осадками, водами рек, озер и морей. Области питания находятся в горах на значительном удалении от глубоко погребенных водонефтяных пластов. Эти пласты в горных системах обнажены и подвержены любым атмосферным явлениям, в т.ч. и проникновению поверхностных вод в пласты – коллекторы.
Элизионные воды – это воды, попадающие в пласт-коллектор путем выжимания поровых вод из уплотняющихся осадков, в т.ч. неколлекторов за счет роста геостатического давления или тектонических напряжений.
Воды технические или искусственные, специально закачиваемые в пласт для поддержания пластового давления и более полного вытеснения нефти водой.

Классификация пластовых вод по месту нахождения

В промысловом деле воды нефтяных и газовых месторождений делятся на пластовые напорные и технические. Среди подземных вод особое место занимают ненапорные грунтовые воды, которые в отличие от пластовых являются пресными или слабо минерализованными. Они имеют распространение лишь в приповерхностных слоях земной коры выше первого водоупорного горизонта.

Пластовые напорные воды по отношению к нефтеносному пласту делятся на краевые, подошвенные, промежуточные, верхние и нижние, а также воды тектонических трещин.

Пластовые воды (по М.А.Жданову). Вода: 1 – со свободной поверхностью (ненапорная), 2 – верхняя относительно нефтеносного горизонта, 3 – краевая приконтурной зоны (нижняя краевая напорная), 4 – нижняя относительно нефтеносного горизонта (нижняя напорная), 5 – подошвенная, 6 – глубинная, восходящая по сбросу, 7 – промежуточная (Э.О. – эксплуатационный объект), 8 – верхняя краевая, 9 – нефть, 10 – глины, 11 – глубина уровня, h – напор.

Краевые пластовые воды занимают пониженные части пласта и подпирают нефтяную залежь по внутреннему и внешнему контурам, образующим в плане кольцеобразную форму.

Подошвенные воды подпирают залежь по всей её площади, включая и сводовую часть, образуя сплошное зеркало ВНК или ГВК.

Промежуточные воды залегают внутри нефтеносного пласта или между пластами, объединенными в один эксплуатационный объект.

Верхние и нижние воды приурочены к чисто водоносным пластам, не зависимым от продуктивных и залегающим выше или ниже последних.

Воды тектонических трещин циркулируют по плоскостям разломов из высоконапорных (как правило, более глубоко залегающих) в низконапорные. Они способны обводнять головные участки нефтеносных пластов, оттесняя нефть со сводовых частей залежи к крыльевым периферическим зонам.

При наличии краевых вод, подпирающих нефтяную или газовую залежь, различают внешний (по кровле пласта) и внутренний (по подошве пласта) контуры. В пределах внутреннего контура нефтеносности пласт содержит нефть по всей его толщине от кровли до подошвы. В плане это части залежи отвечает нефтяная зона, где скважинами пластовая вода не вскрывается.

Между внешним и внутренним контурами ВНК располагается приконтурная зона залежи, где нефть является водоплавающей, т.е. скважинами вскрываются вверху – нефть, а внизу – вода. За пределами внешнего контура пласт полностью водонасыщен, нефть отсутствует. Таким образом, граница залежи проводится по внешнему контуру нефтеносности.

Схема строения пластовой нефтегазовой залежи. 1 – газ; 2 – нефть; 3 – вода; 4 – внешний контур нефтеносности; 5 –внутренний контур нефтеносности; 6 – внешний контур газоносности; 7 –внутренний контургазоносности. А – газовая зона; Б –нефтегазовая зона; В – нефтяная зона; Г – водонефтяная зона; В – законтурная зона.

В процессе добычи нефти, по мере истощения запасов в залежи, происходит продвижение контуров от ее периферии к центру. Задачей рациональной разработки залежи является обеспечение равномерного их продвижения по всей площади. При неравномерном продвижении контуров образуются языки обводнения, что грозит появлением отшнуровавшихся разрозненных целиков нефти, дальнейшая добыча из которых практически невозможна.

Схема расположения языков обводнения и целиков нефти. 1 – языки обводнения; 2 – целики нефти.

При наличии подошвенных вод, т.е. в том случае, когда пластовая вода подпирает залежь нефти по всей ее площади становится необходимым завершать бурение скважин до вскрытия ими водоносной части пласта, т.е. выше ВНК. Это необходимо для предотвращения появления конусов обводнения, борьба с которыми весьма затруднена. В таких случаях нефть оттесняется от забоев скважин пластовой водой, что также может привести к появлению целиков нефти.

Схема расположения конусов обводнения при наличии подошвенных вод (по Жданову М.А.). 1 – нефть, 2 – вода, 3 – глинистый прослой, 4 – цементная пробка, К.о. – конусы обводнения.

Классификация вод по химическому составу В.А. Сулина

Пластовые воды нефтяных месторождений отличаются высокой насыщенностью химическими элементами разного состава, среди которых преобладают Na, K, Mg, Ca, Fe, Al, Si, O, Cl, C, S, N, H, Br, I. Эти элементы находятся в воде в виде растворенных в ней солей различных кислот:

Соляной (NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂),
Серной (CaSO₄, MgSO₄, Na₂SO₄),
Угольной (Na₂CO₃, NaHCO₃, K₂CO₃, KHCO₃, CaCO₃, MgCO₃),
Сероводородной (FeS, CaS).

В составе вод всегда растворены значительные объемы газообразных составляющих, среди которых главная роль принадлежит азоту (N₂), углекислому газу (CO₂) и сероводороду (H₂S).

Воды нефтяных месторождений отличаются высокой минерализацией, преимущественно хлоридно–натриевым, хлоридно–кальциевым или гидрокарбонатно–натриевым составом, отсутствием сульфатных соединений, высоким содержанием J, Br, NH₄, H₂S, наличием солей нафтеновых кислот и растворенных углеводородных газов.

Минерализация или насыщение подземных вод различными солями и элементами происходит в процессе их взаимодействия с горными породами, нефтью и газом при воздействии также высоких температур, каталитических свойств пород и микробиологических процессов.

Химический состав и физические свойства пластовых вод имеют большое значение при разработке залежей нефти и газа, т.к. от них зависит течение многих процессов в пласте.

В нефтяной геологии признание получила классификация подземных вод В. А.Сулина, в которой по трем основным коэффициентам в процент–эквивалентной форме выделены 4 генетических типа подземных вод .

Классификация пластовых вод по В.А. Сулину

Физические свойства пластовых вод

Минерализация воды – это общее содержание в воде растворенных солей. В пластовых водах нефтяных и газовых месторождений минерализация изменяется в достаточно широких пределах: от 1 г/л (пресные воды) до 400 г/л и более (крепкие рассолы). От минерализации и химического состава вод напрямую зависят их основные физические свойства.

Минерализованные воды имеют очень высокую моющую способность, поэтому они являются основным рабочим агентом для закачки обратно в продуктивный пласт с целью поддержания пластового давления для достижения максимального КИН. В то же время у воды с повышенной минерализацией имеются и отрицательные стороны – выпадению солей в призабойной зоне пласта, что способствует понижению проницаемости и появлению положительного скин-фактора.

Плотность воды тесно связана с минерализацией, а в пластовых условиях еще с давлением и температурой. Плотность пластовых вод на поверхности всегда более 1 г/см³, а в рассолах достигает более 1,3 г/см³. В пластовых условиях плотность воды обычно ниже на примерно на 20%, в связи с повышенной температурой внутри продуктивного пласта.

Вязкость воды в пластовых условиях резко понижается и обычно ниже вязкости нефти. Главным образом она зависит от пластовой температуры, в меньшей степени от минерализации и химического состава. Благодаря низкой вязкости в сравнении с нефтью, вода обладает большей подвижностью и нередко оттесняет нефть от забоя. Отсюда возникают языки и конусы обводнения.

Растворимость газов в воде значительно ниже их растворимости в нефти. С повышением минерализации вод растворимость газа в них снижается. Газосодержание в воде незначительно: 0,2 –2 м³/м³.

Электропроводность. Пресные воды обладают высоким электрическим сопротивлением и являются диэлектриками. Минерализованные воды имеют низкие удельные сопротивления токам и являются отличными проводниками. Сведения об удельном электрическом сопротивлении пород, насыщенных пластовой водой или нефтью применяются при интерпретации материалов, полученных с помощью электрических методов ГИС.

Поверхностное натяжение – важное свойство пластовой воды, также зависящее от химического состава. С данным свойством связана вымывающая способность воды, которую необходимо учитывать и возможно регулировать при заводнении месторождений. При малом поверхностном натяжении вода обладает высокой способностью промывать пласты и выталкивать из них нефть. Поэтому при использовании для обратной закачки в пласт пластовая вода подвергается специально обрабатывается химическими реагентами на УПН (УПСВ) для понижения ее поверхностного натяжения.

Сжимаемость воды мала, но по мере насыщения воды газом сжимаемость ее растет.

Температура воды практически всегда сопоставима с геотермической ступенью, присущей для данной местности. Бывает, что температура пластовой воды сильно расходится с температурой, местной геотермической ступени. Это свидетельствует либо о появлении тектонических вод по зоне разлома, либо о возможных межпластовых перетоках из-за разницы в пластовых давлениях. Замеры температур в скважинах имеют огромное значение для контроля разработки месторождений и технического состояния скважин.

О подтоварной воде (Product Water 101)

Пластовая вода является побочным продуктом разведки и добычи нефти и газа, образуется в больших объемах и играет существенную роль в рентабельности добычи нефти и газа.

Что такое пластовая вода?

Нажмите, чтобы увеличить

Пластовая вода – это вода, захваченная в подземных пластах, которая поднимается на поверхность при разведке и добыче нефти и газа. В традиционных нефтяных и газовых скважинах пластовая вода выносится на поверхность вместе с нефтью или газом. При добыче метана из угольных пластов в угольные пласты бурят скважины, а находящуюся там воду откачивают на поверхность, чтобы обеспечить выход газа из угольных пластов. Поскольку вода веками находилась в контакте с углеводородсодержащим пластом, она имеет некоторые химические характеристики пласта и самого углеводорода. Сюда может входить вода из пласта, вода, закачиваемая в пласт, и любые химические вещества, добавляемые в процессе бурения, добычи и обработки. Пластовую воду также можно назвать «рассолом», «соленой водой» или «пластовой водой».

Физические и химические свойства пластовой воды значительно различаются в зависимости от географического положения месторождения, геологической формации, из которой она поступает, и типа добываемого углеводородного продукта. Свойства пластовой воды и ее объем могут даже изменяться в течение всего срока эксплуатации резервуара.

Нажмите, чтобы увеличить

Основными составляющими пластовой воды являются:

Содержание соли : Содержание соли может быть выражено как соленость, общее количество растворенных твердых веществ или электропроводность. Содержание соли в попутной воде варьируется в широких пределах: от почти пресной воды до уровня соли, в десять раз превышающего уровень морской воды.
Масла и смазки : Масла и смазки не являются отдельными химическими веществами. Скорее, термин «масло и жир» относится к общему методу испытаний, который измеряет многие типы органических химических веществ, которые в совокупности придают воде «маслянистые» свойства.
Различные неорганические и органические химические вещества : Эти химические вещества естественным образом обнаруживаются в пласте, переносятся в воду при длительном контакте с углеводородом или являются химическими добавками, используемыми во время бурения и эксплуатации скважины. Наличие определенных химических веществ и концентрации этих химических веществ сильно различаются в разных пробах пластовой воды.
Природный радиоактивный материал (НОРМ): Некоторые из пластов, содержащих нефть и газ, имеют небольшие концентрации естественной радиоактивности. Низкие уровни радиоактивности могут переноситься в пластовую воду. Как правило, уровни радиации в подтоварной воде очень низкие и не представляют опасности. Однако накипь из труб и шлам из резервуаров с подтоварной водой могут концентрировать НОРМ.

Этот веб-сайт посвящен полезному использованию подтоварной воды. Большинство пластовых вод нуждаются в той или иной форме обработки, прежде чем их можно будет использовать. Уровни конкретных компонентов, обнаруженных в конкретном образце пластовой воды, и желаемый тип повторного использования будут определять необходимые типы очистки.

Сколько производится пластовой воды?

Нажмите, чтобы увеличить

Пластовая вода на сегодняшний день является самым крупным потоком побочных продуктов, связанных с разведкой и добычей нефти и газа. Приблизительно 21 миллиард баррелей (баррелей; 1 баррель = 42 галлона США) пластовой воды ежегодно добывается в Соединенных Штатах из примерно 900 000 скважин. Это эквивалентно объему 2,4 миллиарда галлонов в день. В пяти штатах Скалистых гор, о которых идет речь на этом веб-сайте (Колорадо, Монтана, Нью-Мексико, Юта и Вайоминг), ежедневно вырабатывается около 430 миллионов галлонов пластовой воды. Аргоннская национальная лаборатория недавно опубликовала отчет под названием «Объемы пластовой воды и методы управления в США» [PDF].

Чтобы представить этот объем в перспективе, крупное агентство по водоснабжению Денвера, которое поставляет питьевую воду городу и округу Денвер, а также другим потребителям, живущим в близлежащих пригородах (1,3 миллиона клиентов), управляет тремя традиционными установками по очистке воды и одной перерабатывающей. очистные сооружения. Совокупная общая мощность этих заводов составляет примерно 745 миллионов галлонов в день.

Почему попутная вода важна для нефтегазовой отрасли?

Нажмите, чтобы увеличить

Затраты на управление пластовой водой являются важным фактором рентабельности добычи нефти и газа. Общая стоимость (от менее 1 цента за баррель до более 5 долларов США за баррель) включает:

Затраты на строительство очистных сооружений и захоронений, включая приобретение оборудования;
Стоимость эксплуатации этих объектов, включая химические добавки и коммунальные услуги;
Затраты на управление любыми остатками или побочными продуктами, образующимися в результате обработки пластовой воды;
Расходы на получение разрешений, мониторинг и отчетность; и
Транспортные расходы.

Как только затраты на управление попутной водой превышают стоимость углеводородов, добытых из скважины, скважину обычно останавливают.

Моделирование образования воды

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Page ID: 49950

Ed Vitz, John W. Moore, Justin Shorb, Xavier Prat-Resina, Tim Wendorff, & Adam Hahn
Chemical Education Digital Library (ChemEd DL)

Мы смоделировали составные части воды, но как модели двух газов (элементов водорода и кислорода) помогают понять, как вода является основой жизни? Третий постулат Дальтона утверждает, что атомы являются единицами химических изменений. Когда газы водород и кислород смешиваются и смесь воспламеняется, образуется водяной пар (позже он сконденсируется в жидкую воду, когда огонь утихнет). В результате реакции выделяется много тепла, как вы можете видеть на этом фото взрыва «Гинденбурга»:

Рисунок \(\PageIndex{1}\) Водород в Гинденбурге вступает в реакцию с кислородом воздуха. Zeppelin LZ 129 Hindenburg загорелся 6 мая 1937 года на военно-морской авиабазе Лейкхерст в Нью-Джерси. (Общественное достояние; Creidt Gus Pasquerella).

В Интернете или на YouTube есть много видеороликов о взрыве водорода, а также о Гинденбурге и катастрофе. Эти впечатляющие видеоролики показывают свидетельство химического изменения: более слабые связи H-H и O-O разрываются (вот почему нам нужно добавить энергию или поджечь смесь), но затем образование очень прочных связей H-O в воде, H-O-H высвобождает много энергии.

Взрыв огромного водородно-кислородного шара

Вскоре после смешивания двух газов и добавления энергии начинается перегруппировка атомов. Общее изменение можно увидеть на этой анимации, но «механизм» реакции сложен, как мы увидим позже, когда будем изучать кинетику.

Конечным результатом является то, что два атома водорода каждой молекулы H ₂ разделяются и вместо этого объединяются с атомами кислорода (атомы водорода могут атаковать молекулы кислорода, разрушая их). Когда химическая реакция завершена, все, что остается, — это набор молекул воды, каждая из которых содержит один атом кислорода и два атома водорода. Обратите внимание, что после реакции остается столько же атомов кислорода, сколько и до реакции. То же самое относится и к атомам водорода. Атомы не создавались, не разрушались, не делились на части и не превращались в другие виды атомов в ходе химической реакции.

Рисунок \(\PageIndex{2}\) молекулы воды

Вид воды — наш первый микроскопический пример соединения . Модель предполагает то, что мы уже знаем: свойства молекул воды сильно отличаются от свойств водорода или кислорода; в частности, они имеют тенденцию слипаться, образуя жидкость. Каждая молекула соединения состоит из двух (или более) различных видов атомов. Поскольку эти атомы могут быть перегруппированы во время химической реакции, молекулы могут быть расщеплены, и соединение может быть разложено на два (или более) различных элемента.

Формула соединения включает как минимум два химических символа — по одному для каждого присутствующего элемента. В случае воды каждая молекула содержит один атом кислорода и два атома водорода, поэтому формула имеет вид H ₂ O. И рисунок, и формула говорят вам, что любой образец чистой воды содержит в два раза больше атомов водорода, чем атомов кислорода. . Это соотношение 2:1 согласуется с четвертым постулатом Дальтона о том, что атомы соединяются в соотношении малых целых чисел.

Хотя Джон Дальтон первоначально использовал круглые символы, подобные приведенным на рисунке, для обозначения атомов в химических реакциях, современный химик будет использовать химические символы и химическое уравнение, подобное 9. 0007

\[ \underbrace{2 H_2 + O_2}_{\text{Реагент(ы)}} \rightarrow \underbrace{2 H_2O}_{\text{Продукт(ы)}} \label{1}\]

Это уравнение можно интерпретировать с микроскопической точки зрения как означающее, что 2 молекулы водорода и 1 молекула кислорода реагируют с образованием 2 молекул воды. Следует также напомнить о макроскопических изменениях, показанных на фотографиях. Эта макроскопическая интерпретация часто усиливается указанием физических состояний реагентов и продуктов:

\[2 H_{2(g)} + O_{2(g)} \rightarrow 2 H_2O_{(l)} \label{2}\]

Таким образом, газообразный водород и газообразный кислород реагируют с образованием жидкой воды. [Если реагент или продукт является твердым, можно было бы использовать такой символ, как H ₂ O( s ). Иногда ( c ) может использоваться вместо ( s ) для обозначения кристаллического твердого вещества.] Химическая реакция, такая как уравнение \(\ref{1}\) и \(\ref{2}\), обобщает большое информацию как на макроскопическом, так и на микроскопическом уровнях, для тех, кто умеет их интерпретировать.