Изучение особенностей поведения пластовых вод на месторождении Бахар



Показано, что объем маломинерализованных вод в разрезе месторождения Бахар сверху вниз уменьшается. Наличие маломинерализованных вод в пределах залежей приводит к изменению гидрогеологических условий. В процессе эксплуатации с увеличением дебита воды, увеличивается и ее минерализация. Обводнение происходит по отдельным пропласткам. При полном обводнении минерализации добываемых и законтурных вод должны быть равными. Это позволит контролировать процесс обводнения продукции скважин и предупредить ее преждевременное обводнение.

Ключевые слова: маломинерализованные воды, обводнение, миграция, углеводороды

In this article it is shown that the volume of low-mineralized waters in the deposit section decreases from top to bottom. The presence of low-mineralized waters within the deposits leads to a change in hydrogeological conditions. In the process of operation, with increasing water production, its mineralization also increases. Watering occurs on separate plaques. At full watering the mineralization of extracted waters and contour waters should be equal. This will allow controlling the process of watering the production of wells and preventing its premature watering.

Keywords: low-mineralized water, watering, migration, hydrocarbons

Изменение физико-химических свойств подземных вод позволяет судить о наличии и размещении месторождений углеводородов. При составлении проектных документов и в процессе разработки требуется обширный материал по гидрогеологическим условиям залегания, характеристик и поведения подземных вод, непосредственно примыкающих к залежам углеводородов, а также вод, находящихся внутри залежей.

Изучение подземных вод началось одновременно с изучением геологии этих залежей. Однако многие вопросы нефтегазовой гидрогеологии изучены еще недостаточно.

Закономерности изменения свойств пластовых вод и факторы, влияющие на их изменение в процессе разработки, настолько разнообразны, что установление причин обводнения продукции скважин часто связано с определенными трудностями.

Вопросы изменения физико-химических свойств пластовых вод в процессе разработки изучались в работах [1–3], где пресные воды газовых и газоконденсатных залежей выделяются как особый тип. Установлено, что эти воды почти всегда связаны со скоплениями углеводородов, имеют конденсационное происхождение и встречаются в непосредственной близости от контуров нефтегазоносности. Однако условия их образования и источник поступления далеко не полностью изучены.

Известно, что в недрах углеводородные газы в различной степени насыщены водяными парами. В процессе эксплуатации при движении вверх по стволу скважин и в наземных сооружениях с изменением термодинамических условий водяные пары выделяются в свободном состоянии. Эти воды являются конденсационными и бывают почти пресными. Их количество в продукции газовых и газоконденсатных скважин в

зависимости от дебита газа не превышает 3–5м³/сут. Причем, между ними обязательно существует корреляционная связь, при нарушении которой продукция скважин начинает обводняться. Однако в отдельных случаях минерализация воды практически не меняется, т. е. она остается маломинерализованной. Выделение водяного пара в пласте и его выход на поверхность маловероятны.

Нарушение корреляционной связи в процессе разработки, чаще встречается в продукции скважин, находящихся в присводовой части залежи. Нами установлено, что источником их поступления являются глины, контактирующие с продуктивной частью залежей углеводородов. В процессе разработки из-за разности давлений в залежах и глинах маломинерализованные воды из последних постепенно фильтруются в коллекторы и после определенной насыщенности становятся подвижными и поступают в скважину, что наблюдалось в большинстве скважин. Продолжительность их поступления не превышала 5–6 месяцев, а дебиты были не выше 10–12 м³ /сут.

Все это требовало детального изучения характера обводнения продукции скважин, изменения свойств и источника поступления добываемых вод. Эти вопросы в данной работе изучались на примерах скважин месторождения Бахар. При этом нами установлено, что свойства добываемых вод в пределах каждой залежи по площади изменяются в широком диапазоне. Эти изменения происходят также в процессе разработки, т. е. с отбором воды в продукции каждой скважины. В табл. 1–4 приведены значения общей минерализации вод законтурных областей и на начало обводнения для группы скважин месторождения Бахар. Как видно, данные по скважинам значительно отличаются. По всей вероятности, на это влияют близость контура и количество отбираемой воды. На рис.15 показано изменение дебита воды во времени и ее минерализация в продукции скважин 18, 111, 62, 40 и 63, эксплуатирующих соответственно VI, VII, VIII и IХ горизонты залежи. Как видно из рисунков и по данным других скважин, во всех случаях с момента появления воды ее общая минерализация со временем по мере увеличения ее дебита растет. Это видно на примере скважин 18 и 111 (рис.1 и 2), эксплуатирующих VI горизонт. Как видно, начальные значения минерализации отличаются почти в три раза, что может быть связано с неравномерным распределением маломинерализованных вод по площади, близкой к газоводяному контакту. В скв. 18 (см. рис. 1), где дебит воды увеличивается до 175 м³/сут и более, минерализация поднялась до 8,3° Ве, т. е. до уровня минерализации вод законтурной области. В скв. 111 дебит воды незначительный (5–25м³/сут), поэтому минерализация больше 4° Ве не поднялась.

На месторождении Бахар, как и в других многопластовых месторождениях, общая минерализация добываемых вод в пределах залежей по глубине увеличивается. Однако в любом случае соленость и плотность пластовых вод, получаемых через газоконденсатные скважины, меньше, чем у законтурных водяных скважин. При этом характеристики вод законтурной области каждой залежи в отдельности по площади практически не отличаются, изменение происходит только по глубине. Если в пределах залежей по глубине минерализация вод увеличивается, то в пределах продуктивного разреза месторождения Бахар, указанная закономерность не всегда соблюдается. Здесь должна быть обратная картина, т. е. по глубине минерализация должна уменьшаться. Однако в залежах ХI горизонта свиты перерыва (СП), как и в залежах подкирмакинской (ПК) и надкирмакинской (НКП) свит в пределах части, по данным эксплуатируемых скважин, минерализация вод практически не отличается. Нарушение закономерности изменения минерализации вод в какой-то степени показывает себя и в пределах VIVIII горизонтов. Уменьшение минерализации вод с глубиной по разрезу доказано в мировой нефтегазопромысловой практике. Если в данном случае доказанное не подтверждается, значит, имеются еще нераскрытые причины, которые надо изучать.

Ранее на основании закономерностей распределения жидких и газообразных углеводородов и изменения их физико-химических свойств по разрезу и в пределах отдельных залежей нами обосновано, что месторождение Бахар образовалось в результате вторичной миграции, причем вертикальной. При этом движение шло снизу вверх, и оно связано с грязевым вулканом на юге месторождения.

Если движение идет из больших глубин, значит, давление и температура в системе углеводородов были значительно больше, чем на глубинах, где они скопились в результате вторичной миграции. Поэтому при движении вверх в результате изменения термодинамических условий тяжелые фракции углеводородов, выделяясь, образуют нефтяные залежи и оторочки. При этом выделяются также воды, которые, как и остаточная нефть, могут быть рассеянными по всей площади залежей, но в различной степени. Практика показывает, что эти воды в основном скапливаются при контурной зоне на границе газвода.

Рис.1. Изменение дебита воды во времени и ее минерализации в продукции скв.18, эксплуатирующей VI гор.

Рис.2. Изменение дебита воды во времени и ее минерализации в продукции скв.111, эксплуатирующей VI гор.

Рис.3. Изменение дебита воды во времени и ее минерализации в продукции скв. 62, эксплуатирующей VII гор.

Рис. 4. Изменение дебита воды во времени и ее минерализации в продукции скв.40, эксплуатирующей VIII гор.

Рис.5. Изменение дебита воды во времени и ее минерализации в продукции скв.63, эксплуатирующей IX гор.

Изучение свойств и объема добываемых пластовых вод показывает, что маломинерализованные воды на месторождении Бахар добываются в значительном количестве. С другой стороны, известно, что в газах в виде пара не может быть столько воды. Тогда, остается предположить, что углеводороды при первичной миграции из мест образования мигрировали в виде водного раствора. На больших глубинах только в результате этого может скапливаться значительный объем маломинерализованной воды. По всей вероятности, в условиях образования многопластового месторождения эти воды по залежам распределялись таким образом, что выравнивали воды в пределах залежей IХ горизонта и ПК свиты продуктивной толщи. Следует отметить, что общая минерализация вод, добываемых из нефтяных скважин указанных залежей больше, чем из газоконденсатных скважин. В промысловых сооружениях в зависимости от объема добываемого газа выделяется некоторое количество конденсационной воды. Кроме того, нефтяные скважины, по сравнению с газоконденсатными, находятся в более погруженной части, где минерализация больше. По всей вероятности, это и приводит к различию в значениях общей минерализации. А конденсационная вода, хотя и незначительно, но уменьшает ее.

Таким образом, имеющееся в пределах залежей месторождения Бахар значительное количество маломинерализованной воды, в процессе разработки смешивается с законтурной, способствуя изменению ее свойств.

На рис.6 показано изменение общей минерализации вод законтурных областей (кривая 2) и на начало обводнения (кривая 1) по глубине. Как видно из рисунка, минерализация вод законтурных областей по глубине не уменьшается. Однако среднее значение общей минерализации на начало обводнения (кривая 2) из залежей ниже IХ горизонта в интервале 4200–5300 м, практически, не меняется. При этом разброс точек, обозначающий значение общей минерализации по глубине, уменьшается и вплотную приближается к значению минерализации законтурных вод. Указанная разница вышележащих горизонтов значительно больше. Характерно, что в пределах VI и VIII горизонтов она остается постоянной, т. е. их средние значения параллельны значениям в законтурных областях. Это дает основание предположить, что объем маломинерализованных вод по глубине уменьшается, иначе первые части кривых 1 и 2 рис.6 не могли бы быть параллельными. Значит, по разрезу многопластового месторождения Бахар, в отличие от жидких углеводородов, объем маломинерализованных вод снизу вверх увеличивается. Все это дает основание предположить, что скорость движения углеводородов, для того чтобы из них по пути не выделялась вода, была весьма высокой. Это может быть при внезапном образовании путей для беспрепятственного прорыва большой массы углеводородов по трещинам и разломам из глубокозалегающих коллекторов в коллекторы, залегающие ближе к поверхности. Кроме того, для выделения воды из водно-углеводородной смеси требуется резкое изменение термодинамической обстановки, что возможно только при струйной миграции. Значит, где-то на большой глубине, под большим давлением и при очень высокой пластовой температуре в результате первичной миграции были образованы залежи углеводородов. Причем, она была в газообразном состоянии с водным раствором.

Таким образом, утверждается, что в залежах месторождения Бахар разделение углеводородов и воды происходило в процессе их формирования. Так как термодинамическое условие изменилось в верхних залежах, где скорость движения замедлялась, а потом и останавливалась, там и происходило выделение большого объема воды.

Маломинерализованные воды встречаются в продукции скважин, расположенных по всей площади залежей, что указывает на различные гидрогеологические условия в продуктивной части залежей и за ее пределами, т. е. законтурной области. Это необходимо при решении различных геологических вопросов, составлении проектных документов, контроле над состоянием разработки и других вопросов.

Известно, что эксплуатационные скважины выбывают из-за обводнения, как было указано выше. В начале обводнения продукции газоконденсатных скважин минерализация воды значительно ниже, чем в законтурной области. С увеличением обводнения продукции минерализация воды увеличивается. Причем, как видно из рис. 15, дебит воды и параллельно с эти минерализация увеличиваются скачкообразно. Это связано с избирательным обводнением, т. е. по отдельным пропласткам. При определенном проценте обводнения газоконденсатная скважина прекращает фонтанировать. С этих многопластовых месторождений скважина возвращается в вышележащие эксплуатационные объекты при отсутствии возвратного объекта, ликвидируясь. В таких случаях часто в пластах остается значительное количество защемленного газа. Разница в значениях минерализации позволяет точно определить полное или же частичное обводнение эксплуатационного объекта в остановленной скважине.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать следующие выводы: многопластовое месторождение Бахар образовалось в результате вертикальной миграции. Пластовые флюиды поступали из больших глубин в виде углеводородно-водной смеси. Вода выделялась в результате резкого изменения термодинамических условий, что может быть при струйной миграции.

Объем маломинерализованных вод в разрезе месторождения сверху вниз уменьшается. Наличие маломинерализованных вод в пределах залежей приводит к изменению гидрогеологических условий. В процессе эксплуатации с увеличением дебита воды, увеличивается и ее минерализация. Обводнение происходит по отдельным пропласткам. При полном обводнении минерализации добываемых и законтурных вод должны быть равными. Это позволит контролировать процесс обводнения продукции скважин и предупредить ее преждевременное обводнение.

Рис. 6. Изменение общей минерализации вод законтурных областей (кривая 1) и на начало обводнения (кривая 2) по глубине

Таблица 1

Минерализация пластовых вод на начало обводнения продукции скважин

VI-горизонт		VII-горизонт		VIII-горизонт		IX-горизонт		X — горизонт
№ № скв.	Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
16	5,92	4	4,76	11	1,48	16	2,15	9	1,74
18	8,26	16	3,83	20	1,00	23	3,05	101	2,96
22	3,93	22	2,52	29	6,9	45	1,87	21	1,57
45	5,92	30	1,65	40	2,30	46	10,45	26	2,90
46	10,32	45	1,70	45	1,59	54	1,74	113	1,67
50	7,38	56	5,19	108	2,63	56	2,86	118	2,77
57	2,68	57	3,42	1,39	0,80	63	1,22	128	3,82
65	7,15	65	1,8	1,68	1,45	74	1,30	142	2,80
67	7,49	105	3,02	64	2,87	107	3,98	160	1,57
111	2,82	142	2,16	178	1,19	143	3,11	172	2,57
142	3,36	25	5,55			130	1,91	189	0,79
172	1,8					30	2,04	192	0,86

Таблица 2

Предел изменения минерализации пластовыхвод по залежам месторождения Бахар

VI-горизонт		VII-горизонт			VIII-горизонт		IX-горизонт		X — горизонт
№ № скв	Соленость °Ве	№ № скв.		Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве	№ № скв.	Соленость °Ве
1	2	3		4	5	6	7	8	9	10
16	5,92–7,34	11		2,80–6,91	11	1,48–5,60	54	1,74–3,52	21	1,57–3,55
18	7,12–8,26	22		2,52–5,58	20	1,00–6,71	63	1,22–2,24	113	1,67–2,83
109	5,88–6,96	57		2,96–3,63	40	2,30–4,74	65	1,80–2,11	115	1,00–3,26
71	3,66–5,90	62		4,20–7,55	139	1,09–3,24	106	1,40–2,94	118	2,50–2,91
187	4,47–6,71	64		5,34–7,50	155	1,14–6,37	134	1,14–2,48	152	1,50–3,59
143	3,44–8,44	65		2,70–3,93	168	2,48–4,62			189	1,09–3,40
57	2,68–9,54	66		4,34–4,99			143	2,87–3,38	14	1,88–2,46
172	2,39–6,70	130		1,96–3,18					8	1,50–2,35

Таблица 3

Минерализация пластовых вод в (пределах) продуктивной части залежей гор. IX–ПК свиты

IX горизонт			Хв			Хн			Св.П				НКП		ПК
№ № скв.		Соленость, °Ве	№ № скв.		Соленость, °Ве	№ № скв.		Соленость, °Ве	№ № скв.		Соленость, °Ве		№ № скв.	Соленость, °Ве	№ № скв.	Соленость, °Ве
1		2	3		4	5		6	7		8		9	10	11	12		6	7		8	9	10	11	12
16		2,15	9		1,74	8		1,50	9		1,70		25	1,44	50	2,33
45		1,87	16		2,08	14		1,88	21		2,20		46	1,47	54	1,9
54		1,74	21		1,57	21		2,32	24		1,84		50	1,71	56	1,65
57		2,30	25		1,71	74		2,33	48		1,68		54	2,0	66	1,85
63		1,22	105		2,75	83		1,30	72		2,01		56	1,59	73	2,20
65		2,01	67		1,47	109		1,96	66		1,92		66	1,77	78	2,96
74		1,30	113		1,67	122		2,19	78		2,01		67	2,08	87	2,44
105		2,02	119		2,29	143		2,20	124		2,15		74	1,70	203	2,26
106		1,40	143		2,24	148		1,35	136		1,73		111	2,57
111		1,71	152		1,65	167		1,92	158		2,33		134	1,96
129		2,06	177		2,06	176		1,19	162		2,21
130		1,91	192		1,50				176		2,17
134		1,14							203		1,64

Литература:

1. Контроль за процессом обводнения газовых и газоконденсатных месторождений по гидрохимическим показателям /И. А. Леонтьев, В. И. Петренко, Г. В. Рассохин и др. // ТНТО ВНИИОЭНГ. — М., 1967. –65 с.
2. Рассохин Г. В., Леонтьев И. А., Петренко В. И. и др. Влияние обводнения многопластовых и газоконденсатных месторождений на их разработку. –М.: Недра, 1973. –262 с.
3. Контроль за разработкой газовых и газоконденсатных месторождений / Г. В. Рассохин, А. И. Леонтьев, В. Н. Петренко и др. –М.: Недра, 1979. –272 с.