Роль подземных вод в формировании и разрушении залежей нефти и газа - рефераты, скачать рефераты, бесплатно рефераты

Рефераты. Роль подземных вод в формировании и разрушении залежей нефти и газа

ак как и бассейны пластовых вод и нефтегазоносные бассейны приурочены к осадочно-породным бассейнам, последние являются для них родовым понятием. Для нефтегазоносного бассейна основной характеристикой служит онтогенез нефти и газа -- генерация УВ, формирование и консервация их залежей. Практически все осадочные толщи содержат рассеянное ОВ, которое в благоприятных условиях генерирует УВ. Эти благоприятные условия сохраняются там, где осадочные породы хорошо изолированы от воздействия поверхностных факторов, иначе говоря, в зоне распространения эксфильтрационных водонапорных систем. Очевидно, формирующийся осадочно-породный бассейн будет полностью соответствовать нефтегазоносному с эксфильтрационной водонапорной системой. Если процесс осадконакопления прерван и осадочно-породный бассейн выведен на дневную поверхность, то в краевых его частях и в покровных отложениях начнут формироваться инфильтрационные водонапорные системы, которые неблагоприятны для онтогенеза нефти и газа. Следовательно, границами нефтегазоносного бассейна следует считать границу между эксфильтрационными и инфильтрационными режимами в пределах водонапорных систем бассейна.

Однако в последнее время получены данные, что и к водонапорным системам с инфильтрационным режимом могут быть приурочены залежи УВ. что позволяет расширить объем нефтегазоносных бассейнов в пределах пластовых водонапорных систем.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СТАДИЙНОСТЬ РАЗВИТИЯ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ БАССЕЙНОВ

Бассейн пластовых вод с эксфильтрационной водонапорной системой первоначально начинает развиваться в пределах бассейна седиментации. Па этом этапе границы бассейна пластовых вод с эксфильтрационной водонапорной системой и нефтегазоносного бассейна. совпадают. Н эпохи перерывов в осадконакоплении при наступлении континентального режима в краевых частях и в верхних горизонтах осадочно-породного бассейна начинает формироваться инфильтрационная водонапорная система. В небольших по площади и маломощных осадочно-породных бассейнах инфильтрационный режим достаточно быстро распространяется на всю площадь и глубину бассейна пластовых вод, в крупных бассейнах эксфильтрационный режим сохраняется длительное время.

Глубина и скорость проникновения инфильтрационных вод в недра осадочно-породного бассейна определяются фациальными особенностями пластов-коллекторов, гипсометрическим положением областей инфильтрационного питания, степенью тектонической нарушенности слагающих бассейн пород и другими геологическими условиями. Глубоким разведочным бурением во внутренних частях почти всех нефтегазоносных бассейнов Российской Федерации установлены древние седиментогенные воды с той или иной долей литогенных вод, а сами водонапорные системы находятся на эксфильтрационных этапах развития. Глобальная направлен-ность развития гидрогеологических структур осадочных бассейнов от эксфильтрационных к инфильтрационным системам неизбежна для любых тектонических элементов земной коры. Различна лишь интенсивность процесса: чем крупнее и глубже осадочный бассейн, тем длительнее процесс перестройки его водонапорной системы.

В направленном развитии водонапорной системы нефтегазоносного бассейна выделяют три этапа.

Первый этап -- зарождение гидрогеологической структуры. Огромное геохимическое разнообразие глубинных подземных вод в осадочных породах закладывается в бассейне осадконакопления на стадии седиментогенеза, а их дальнейший облик определяется особенностями литогенеза пород. Так, воды, захороняемые вместе с осадками в пресноводных бассейнах, как правило, характеризуются невысокой минерализацией. Наоборот, для солеродных бассейнов характерны высокоминерализованные растворы. Взаимосвязь между особенностями геохимического облика глубинных подземных вод и пород в процессе литогенеза прослеживается во всех литогенетических зонах. Поэтому продуктом литогенеза являются не только нефть и газ, но и глубинные подземные воды. На стадии седиментогенеза еще в донных илах начинается преобразование седиментационных вод, илов, ОВ и эмиграция продуктов их преобразования.

Второй этап -- дифференциация твердой и жидкой фаз, миграция флюидов и формирование залежей УВ. Если в донных илах содержание воды достигает 90%, то в метаморфических сланцах оно снижается до 1%. Следовательно, процессы литогенеза связаны пре-имущественно с удалением флюидной фазы -- воды, нефти и газа. Поистине доминантой литогенеза является дифференциация жидкой и твердой фаз. В процессе этой дифференциации твердая (породы) и флюидная (вода, нефть, газ) фазы постоянно изменяются, воздействуя друг на друга.

Второй этап распадается на три подэтапа. На первом подэтапе происходит эмиграция седиментационных вод (на стадии диагенеза в интервале глубин до 600--800 м осадок теряет до 75% воды) и генерация биогенных газов -- формируются месторождения биогенных природных газов. Второй подэтап характеризуется «рождением» литогенных, органогенных, возрожденных вод и вод отжатия, генерацией жир-ных газов и нефтей, формированием преимущественно нефтяных и газоконденсатных месторождений. Второй подэтап приурочен к глуби-нам 1--6 км и температурному интервалу 85 -- 125° С. В этих условиях набухающие глинистые минералы превращаются в ненабухающие, что сопровождается высвобождением воды в объеме 14--15% от общего объема породы. Все это приводит к изменению химического состава глубинных подземных вод и к инверсии в гидрохимическом разрезе подземной гидросферы. На третьем подэтапе формируются преимущественно литогенные и возрожденные воды, но объем вновь образовавшихся вод незначителен. Из УВ генерируется преимущественно метан, и формируются метановые месторождения нижней газовой зоны.

Рассмотренные подэтапы дифференциации твердой и жидкой фаз связаны со стадиями литогенеза: первый подэтап приходится на стадии диагенеза, раннего и среднего протокатагенеза, второй -- на стадии позднего протокатагенеза и мезокатагенеза, третий -- на стадии позднего мезокатагенеза и апокатагенеза.

Третий этап -- инфильтрационное развитие гидрогеологической структуры, переформирование и разрушение залежей УВ.

ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В НЕФТЕГАЗОПОИСКОВЫХ ЦЕЛЯХ

МЕТОДЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ

При подготовке для гидрогеологического опробования скважина основной объект исследований подземных вод нефтегазоносных районов -- должна быть обсажена колонной, интервалы, подлежащие опробованию, перфорированы. Затем снижением в колонне уровня жидкости, заполняющей се перед перфорацией до устья, вызывают приток пластовых флюидов. Скважина считается подготовленной к исследованиям, если технические воды призабойной зоны и колонны заменены пластовыми. Для объективной оценки анализа фактического материала необходимо дать характеристику проведенных работ по подготовке скважины к исследованиям, указать объем откачанной жидкости, изменение плотности, представить сведения о восстановлении уровня воды, указать период нахождения скважины в покое после освоения.

Уровень воды в скважинах замеряют от поверхности земли, плоскости ротора или верха фланца кондуктора. При высоких газовых факторах необходимо привести данные по газонасыщенности вод в связи с возможным выделением свободной газовой фазы в виде пузырьков.

Плотность пластовых вод входит во многие формулы при гидрогеологических расчетах. Особенно большое значение плотность имеет при расчетах приведенного давления и установлении гидродинамической составляющей перепада напоров. В практике гидрогеологических работ плотность воды устанавливают в полевых условиях ареометрами, а более точно в лабораторных условиях -- пикнометрами. Весьма важно указать температуру воды, при которой определялась плотность. Приближенно плотность можно определить по минерализации поды.

Отбор глубинных проб воды занимает важное место при гидрогеологическом опробовании. Изучение газонасыщенности подземных вод в пластовых условиях возможно лишь посредством отбора проб специальными глубинными пробоотборникам. Последние герметично закрываются на нужной глубине в момент отбора проб, т.е. при давлении, близком к пластовому. На дневной поверхности газ выделяется в свободную фазу и переводится в специальные емкости. Для более глубокой дегазации, особенно при малой газонасыщенности, пробоотборник подогревают. Однако этот способ малоэффективен при высокой концентрации в воде кислых газов (сероводорода, углекислоты), основная часть которых остается в растворенном состоянии в воде глубинной пробы. Эти недостатки обычного метода отбора глубинных проб устраняют применением других методик и специальных приборов. В камерах последних определяемый кислый компонент пластовых вод химически связывается насыщенными растворами углекислого кадмия (для сероводорода) и гидроксидом бария (для углекислого газа).

Наряду с методом отбора глубинных проб, обычно применяемых при высокой газонасыщенности пластовых вод, существуют и другие методы извлечения растворенных газов из слабогазонасыщенных вод. В этих случаях применяют термодегазаторы различной конструкции.

Отбор проб на химический анализ наиболее целесообразно производить глубинными пробоотборниками либо с устья скважины в условиях интенсивного самоизлива.

Измерения температуры в скважинах чаще всего проводят ртутными максимальными термометрами, выдерживаемыми 30 мин. Реже применяют электрические термометры. Однако довольно часто абсолютные величины температур, замеренные электрическими термометрами в большом диапазоне глубин (2--5 км), заметно расходятся с результатами замеров ртутными максимальными термометрами: расхождения в интервале указанных глубин достигают 10--20° С. Геотермические исследования в скважинах предусматривают достижение в них температурного равновесия между колонной, заполненной водой или глинистым раствором, и породами заколонного пространства. Такое равновесие устанавливается за 10--20 дней.

Вязкость пластовых вод определяют в лабораторных условиях. Для итого необходимо отобрать специальные глубинные пробы пластовых вод с указанием их температуры, минерализации, пластового давления, содержания в них растворенных газов и их состава.

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Обработка фактических материалов по замерам уровни воды в скважине (или напора а случае переливающих скважин) предусматривает построение графика зависимости нарастания уровня от времени. Кривая восстановлений уровня может иметь крутой четкий перегиб, после чего она становится параллельной оси времени, или медленно выполаживается.. При быстром восстановлен ни статического уровня достаточно сделать небольшое число замеров, чтобы убедиться в статическом его положении. При медленном установлении уровня время наблюдения увеличивается. Данные об абсолютных отметках статических уровней подземных под изучаемого района являются основой для построения схем изопьез.

Обработку фактических материалов по газонасыщенности пластовых вод проводят на основе полученных с помощью пробоотборников данных исследования. Пользуясь соответствующими формулами, коэффициентами и номограммами и других авторов, необходимо пересчитать объем газа на сухое состояние, нормальные условия и на 1 л пластовой поды. Лишь после этого можно оперировать этими данными для сопоставления газонасыщенности различных проб воды друг с другом и для расчетов упругости растворенных газов.

Наиболее простой способ определения упругости, который может быть применен при низком давлении насыщения (до 5 МПа), основан на законе Генри: , где V -- объем газа и 1 л пластовой волы, приведенный к температуре- 40 С и атмосферному давлению; kp -- коэффициент растворимости газа и воде при пластовых условиях; р -- упругость растворенного газа. При сложном составе растворенных газов определяют парциальную упругость каждого из газов, а общую упругость находят как сумму парциальных упругостей.

Если давление насыщения выше предела применимости закона Генри, упругость газа определяют (с учетом температуры и минерализации) на основе графика. При сложном составе растворенных газов следует пользоваться расчетами упругости, основанными на фазовом равновесии сложных систем. Важный элемент систематизации данных по газонасыщенности подземных вод -- составление различных графиков и карт. При большом количестве данных состав газов наносят на график-треугольник. Для выявления закономерностей в пределах одного гид-рогеологического комплекса строят графики-профили состава газов или карты состава растворенных газов. Важным параметром пластовых вод является давление насыщения (упругости) газов. Данные по упругости газов обобщаются на графиках, наглядно показывающих соотношение давления насыщения и гидростатического (пластового) давления. Так же строятся карты упругости газов или карты коэффициента насыщенности (рг -- давление насыщения газа, рв -- гидростатическое давление).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5