Ланина Т.Д., Литвиненко В.И., Варфоломеев Б.Г. Процессы переработки пластовых вод месторождений углеводородов

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 1.2. Зависимость содержания галогенов в пластовых водах

от минерализации:

1 – йода; 2 – брома (концентрация брома в величинах 0,1С)

0 50 100 150 200 250

Минерализация, г/л

Содержание галогенов, мг/л

1.2. Пластовые воды газоконденсатных месторождений

Вуктыльское газоконденсатное месторождение относится к типу массив-

но-пластовых с большим этажом газоносности. Оно характеризуется крупными

размерами и запасами, неоднородным строением карбонатных коллекторов и

высоким содержанием конденсата в газе [19].

Основная залежь Вуктыльского месторождения приурочена к отложени-

ям нижнепермско-каменноугольного возраста, характеризующимся преоблада-

нием в разрезе уплотненных карбонатных пород, линзообразно-гнездовым

рас-

пространением поровых коллекторов, отсутствием изолирующих разделов по

разрезу, а также сильно развитой трещиноватостью и кавернозностью пород. В

пределах Вуктыльского месторождения помимо тектонической трещиновато-

сти, вероятно, получила широкое развитие трещиноватость химическая.

Изменение кислотно-щелочного баланса среды в продуктивных зонах

способствует в большей или меньшей степени протеканию сменяющих друг

друга процессов глинизации

и кальцитообразования. Кальцитообразование и

глинизация являются причинами появления зон неоднородности в породообра-

зующих минералах.

Карбонатные породы с глинистыми включениями могут изменять свою

структуру под воздействием минерализованной пластовой воды. Глинистые

минералы представлены, главным образом, каоленитом и монтмориллонитом,

которые состоят из двуокиси кремния SiO

(30-70 %), окиси алюминия Аl

Оз

(10-40%) и воды Н

О (5 - 10%); в меньших количествах содержатся окислы

двух - и трехвалентного железа Fе

, FеО, двуокись титана TiO

, окислы калия

O, магния МgО, кальция СаО, натрия Na

О, углерода CO

[20].

Кроме основных компонентов глинистые породы содержат так называе-

мые поглощенные ионы. Способность удерживать ионы различного заряда объ-

ясняется в основном поверхностными энергетическими свойствами отдельных

силикатных кристаллов и их агрегатов. Наиболее распространенными погло-

щенными катионами являются кальций (Са

), магний (Мg

), водород (Н

), на-

трий (Na

), калий (К

), анионами – фосфаты (РO

), сульфаты (SO

) и хлор

(Сl

). Сумма поглощенных ионов носит название поглощенного, или обменно-

го, комплекса. Практическое значение поглощенного комплекса состоит в его

влиянии на пластичность и адсорбционные свойства глин [21]. Каоленит

Аl

(Si

)(ОН)

в нейтральной среде является устойчивым соединением, но при

увеличении концентрации ионов калия (К

) в пластовой воде каоленит может

преобразовываться в монтмориллонит К

O)х [А1

(AlSI

)(OH)

2-х

(Н

О)

При изменении рН пластовой воды так же могут происходить изменения в

строении породообразующих минералов. В щелочной среде возможно вымыва-

ние ионов алюминия из каоленита. Являясь амфотерным соединением, алюми-

ний А1 способен образовывать соли алюминиевой кислоты

– алюминаты, кото-

рые, гидролизуясь в воде, образуют коллоидный осадок гидроокиси алюминия.

NаAlО

+ 2Н

О → А1(ОН)

↓+ Nа

+ ОН

Двуокись кремния также в щелочной среде может образовать коллоид-

ный осадок

– кремниевую кислоту.

SiO

+ 2NaOH → Na

SiO

+ H

SiO

+ Н

О → H

SiO

↓ + Na

+ ОН

Гидроокись алюминия и кремниевая кислота способны закупоривать по-

ры пласта. При увеличении рН сдвигается углекислотное равновесие в cторону

образования карбонат-ионов (СОз

), что способствует образованию осадков

карбоната кальция и магния в порах пласта.

СОз ↔ Н

+ НСО

↔ 2Н

+ СО

В кислой среде смещение карбонатного равновесия происходит в сторону

образования гидрокарбонат-ионов (НСО

з), что способствует частичному рас-

творению карбонатов кальция и магния. Этот процесс характеризуется увели-

чением концентрации гидрокарбонат-иона в пластовой воде.

Таким образом, в процессе эксплуатации газоконденсатных месторожде-

ний периодически происходят процессы, сопровождающиеся как увеличением

пористости и проницаемости пластов, так и закупоркой пор

– глинизацией.

Этот процесс можно наблюдать, проанализировав анионно-катионный состав

пластовых вод как по отдельным скважинам, так и по месторождению в целом.

Состав пластовой воды по отдельным скважинам ВГКМ приведен в таблице

1.5. Для более объективной оценки были проанализированы составы вод сква-

жин, расположенных в восточной (скв. 61 и 163), западной (скв. 276), южной

(

скв. 63) и северной (скв. 98) частях месторождения. Концентрация макро-

компонентов в пластовых водах изменяется закономерно. Так, в 1989 году на-

блюдается максимальная концентрация ионов хлора и суммы ионов натрия и

калия в южной (скв.63) и западной (скв. 276) частях, в то время как в северной

(скв. 98) и восточной (скв. 61 и 163) их концентрация минимальна.

В западной

части месторождения максимальная концентрация указанных ионов наблюда-

ется в 1994 году, в это же время в восточной части наблюдается минимум. Со-

поставление этих результатов позволяет сделать предположение, что процессы

карбонизации и глинизации в породе происходят последовательно с востока на

запад по часовой стрелке.

Максимальная концентрация ионов кальция и магния наблюдается в пла-

стовой воде при максимальной концентрации гидрокарбонат-ионов

в кислой

среде (табл. 1.5). Увеличение концентрации перечисленных ионов и снижение

рН пластовой воды приходится на период роста проницаемости пластов и сни-

жения пластового давления в целом по месторождению (табл. 1.6).

Таблица 1.5

Изменение минерального состава пластовых вод Вуктыльского газоконденсат-

ного месторождения в период с 1989 по 2001 годы.

Содержание ионов, мг/л

№

скв

Дата

отбора

рН

УД.

вес.

г/см

Мине-

рализ. в

безмет.

смеси, г/л

Вг

НСО

Сl

Са

Дебит

воды

/сут

Дебит

газа

млн.м

в сут.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

63 11.89 6

2 296

87 369

78 2

54 134

2 570

0 183466

2 94623

62 11623

62 6080

062

05.91 5

01 1

174 253

63 Не оп

.88

83 32

95 408

0 153271

0 85622

79 10420

8 1787

52 2

12 0

004

11.91 5

01 1

0175 254

66 187

79 17

77 2

44 634

0 153271

0 86910

79 9839

64 1538

16 3

069

05.92 5

14 1

169 245

66 288

01 12

31 18

5 449

63 150088

4 83670

95 9456

52 1671

05 3

033

* 05.93 6

41 1

17 244

69 302

44 8

43 4

88 818

0 150447

7 888

13 6693

36 1057

92 2

004

01.94 5

88 1

167 242

08 295

63 6

35 36

76 700

81 147388

7 847388

7 8007

99 1379

61 - -

10.94 6

36 1

183 268

94 366

52 6

43 27

19 963

9 163637

5 92634

35 9780

06 1526

69 - -

05.95 6

84 1

162 232

99 434

63 12

940

94 734

0 142086

5 78416

99 9473

49 1792

51 0

65 0

042

09.95 6

79 1

162 234

47 298

86 12

69 35

39 692

0 140352

8 79855

77 8416

8 2006

04.96 5

84 1

173 252

04 347

17 16

56 57

55 792

65 153587

1 85843

97 975

95 1647

042

08.96 6

46 1

168 243.09 302

77 12

72 37

92 771

8 148070

5 82709

28 9842

61 1340

43 1

0345

04.97 5

86 1

173 252

24 309

57 10

27 64

19 971

02 153596

6 86042

78 9526

93 1721

94 2

055

04.98 6

03 1

163 234

21 327

74 8

88 73

24 616

88 143473

1 76248

05 11025

72 2432

82 3

042

05.99 5

62 1

175 254

5 341

12 10

19 61

27 1729

5 154679

6 85220

51 10044

13 8410

59 1

71 0

041

04.00 5

162 233

81 292

52 12

94 49

76 632

53 149965

6 91832

04 20

39 6

12 2

026

07.01 5

93 1

169 244

7 322

93 73

57 664

65 149508

0 84284

7 9548

41 2110

71 0

0617

Продолжение табл. 1.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

98 - 5

95 1

97 158

61 249

44 67

94 38

39 125

9 100276.8 40126

14 11352

0 6378

01 1

0 0

172

09.90 - - 206

74 356

66 82

55 85

4 420

0 126729

6 65093.41 12024

0 1945

6- -

09.90 5

86 1

134 222

89 175

8 101

52 48

82 352

0 136837

0 73556

99 9230

42 2582

78 2

4 0

05.90 - 1

077 132

48 242

91 16

1 141

77 385

59 81153

84 42515

79 6351

15 1669

98 1

5 0

135

05.91 5

29 1

131 186

97 - 152

74 34

27 409

23 114492

47 60539

6 10050

15 1292

84 1

8 0

137

09.91 5

55 1

008 19

38 34

89 1

05 43

19 100

1 11828

62 6097

76 1013

14 258

5 0

115

* 02.93 5

46 1

12 210

56 317

03 18

96 45

15 517

0 128541

7 70739

28 8897

76 1483

52 1

7 0

* 03.93 6

095 156

44 307

01 17.22 18

71 294

29 95848

01 50345

73 8190

96 1416

5- -

12.93 5

81 1

13 196

36 373

92 12

72 7

06 575

84 118556

26 75084

94 140

66 287

68 1

6 0

098

04.94 6

47 1

13 196

84 387

58 21

845

01 436

52 120758

89 63990

27 8707

32 2488

15 0

92 0

095

04.94 6

95 1

134 25

73 236

86 24

81 8

79 264

5 15374

69 8568

09 1010

62 237

78 - -

06.94 6

41 1

16 278

13 440

321

57 109

84 778

0 170160

0 91394

64 12424

8 2796

8- -

06.94 6

58 1

16 272

17 440.3 21

57 109

84 778

0 166615

0 88864

64 12424

8 2918

4- -

11.94 6

04 1

134 193

1 377

97 10

15 76

28 555

0 118403

0 60665

26 10821

6 2188

2 0

087

04.95 6

94 1

122 186

66 346

03 21

57 85

44 391

02 114354

7 59841

5 9820

21 1799

79 0

088

10.95 5

95 1

124 72

48 331

11 16

76 71

88 274

21 44995

74 16602

79 8649

77 1543

2 0

008

02.96 5

68 1

142 195

78 424

74 19

06 59

86 884

88 119481

95 - - - 0

72 0

084

05.96 5

35 1

128 198

67 381

636

88 152

03 794

16 122183

9 55950

7 16643

01 2524

69 0

83 0

081

10.96 5

84 1

135 187

6 365

68 29

23 59

88 228

71 115178

7 60576

54 9030

08 2130

85 1.0 0

02.98 5

132 196

31 377

51 103

1 122

41 631

06 120696

41 61481

75 9547

64 3354

06 3

16 0

066

05.98 6

23 1

145 224

6 386

72 15

29 85

77 324

22 138634

42 70619

24 10563

25 3967

87 2

24 0

064

07.98 4

145 220

42 470

67 16

585

4 503

33 134750

0 72154

45 10550

0 1890

85 0

071

01.99 6

43 1

121 204

21 411

22 32

39 129

72 1281

21 124665

5 64889

92 9994

51 2806

97 2

98 0

071

03.99 6,34 1,117 201,28 343,25 24,22 90,57 1338,98 122496,7 34471,5 19605,78 1909,04 2,69 0,071

Продолжение табл. 1.5

1 2 34 5 678910 1112131415

06.99 6

26 1

143 225

0 429

55 22

95 98

06 627

97 137582

27 71505

17 12057

05 2411

41 2

8 0

076

10.99 4

41 211

29 450

13 25

48 85

75 197

68 130027

35 66243

01 15446

83 2710

99 1.8 0

075

02.00 6

18 1

144 201

16 397

36 19

13 85

79 481

5 121303

5 78278

86 442

02 156

72 2

82 0

0752

07.00 4

79 1

145 211

3 346

01 12

69 85

4 212

5 129500.0 73983

87 4500

0 2700

03 0

0786

10.00 6

12 1

145 199

89 392

36 21

57 73

2 557

99 122500

0 64447

15 9500

0 2400

52 0

0789

02.01 6

27 1

146 205

35 397

95 24

11 73

2 491

95 126000

0 64966

72 11000

0 2400

68 0

0786

276 04.90 - 0

98 8

36 - - 279

44 57

26 4953

07 2345

41 504

92 222

82 0

84 0

0668

11.90 - 1

14 219

43 314

72 73

66 73

2 465

0 135258

75 67410

34 12424

79 3404

8 0

075

04.91 6

92 0

973 3

44 - 109

16 156

16 2

15 1905

91 1054

04 176

731

38 0

54 0

062

11.91 7

94 0

959 1

55 - - 178

85 32

33 764

01 571

03 4

32 1

32 0

52 0

0652

06.92 4

34 1

002 35

2 38

32 6

09 2

61 80

28 21628

55 10834

53 8273

7 338

41 0

59 0

052

* 07.93 4

74 0

998 8

49 11

26 0

644

38 57

58 5156

43 2717

07 376

51 128

97 0

1 0

057

06.94 4

21 0

996 12

82 14

89 3

95 25

28 89

78 8130

97 2327

33 1660

27 579

3<0

1 0

013

03.95 7

19 0

932 4

60 2

59 - 431

32 12

54 2451

75 1551

17 108

344

68 0

59 0

046

08.95 6

41 0

987 0

91 4

94 1

31 157

44 8

26 410

12 300

74 19

03 4

52 - -

12.95 4

21 1

132 191

65 110

28 21

57 890

89 1475

0 126235

7 12829

63 33066

0 170

24 - -

12.95 4

31 1

133 190

05 106

28 21

57 854

28 1270

0 124553

58 17375

12 360

0 158

08 - -

01.95 7

56 0

956 2

11 7

84 5

54 811

32 6

1 604

25 613

88 39

31 23

86 0

25 0

051

04.96 7

78 0

925 2

28 2

61 2

76 782

74 12

83 715

63 746

83 8

72 5

28 нет 0

055

12.97 7

96 1

961 2

5 3

(|,

- 747

37 838

31 141

15 765

72 6

32 0

39 0

051

04.97 7

58 0

972 0

75 15

42 2

88 419

96 31

12 63

21 206

62 7

73 1

93 - -

07.97 6

96 0

995 0

27 2

4 - 158

84 5

28 26

62 71

16 6

02 1

22 - -

03.98 6

951 0

98 2

61 4

14 212

42 2

86 429

61 263

97 34

88 30

43 0.1 0

049

03.99 7

970 1

02 4

35 2

76 676

88 6

85 45

99 279

74 4

35 2

61 0

67 0

047

10.01. 6,91 0,968 3,31 2,03 - 294,76 9,79 1860,38 625,89 381,49 137,33 0,24 0,0379

Окончание табл. 1.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

61 11.90 - 1

033 60

05 123

87 5

08 158

6 295

0 36811

59 16991

13 4809

6 851

0208

04.94 7

48 0

971 7

65 2

44 2

58 12

39 56

86 4585

8 2945

85 32

55 13

13 нет 0

028

05.97 4

65 1

105 185

01 349

36 25

51 28

21 603

02 111569

14 59614

67 7250

74 2566

46 0

027

08.98 5

92 1

164 234

22 499

47 32

04 147

88 618

48 143849

7 72348

42 13699

2 3069

06.99 7

178 271

01 567

238

66 730

92 1473

16 167182

66 76548

56 17770

3 6701

63 0

033

10.99 4

157 233

89 539

37 35

69 73

52 323

3 144133

3 71161

63 14312

9 3314

56 0

0276

163 11.90 - 1

113 169

4 165

66 123

19 97

6 590

0 105533

1 48159

46 9619

2 5107

052

09.91 4

91 1

061 173

35 96

416

519

37 177

78 106537

6 55542

01 9458

03 1505

52 0

039

* 03.93 4

67 1

131 222

25 435

34 29

35 3

78 510

86 136241

7 70195

06 12367

8 2158

52 1

055

04.96 5

86 1

114 184

73 367

93 77

02 74

07 816

23 1125

89 59987

91 9227

17 1590

12 0

061

11.96 4

71 1

163 273

6 461

629

95 30

05 728

48 167373

0 89031

5 13570

6 2370

52 1

052

04.97 5

49 1

135 211

23 424

43 36

64 65

45 1191.18 128787

0 67083

74 11574

0 2069

25 1

049

04.98 6,46 1,138 203,55 313,4 21,97 49,73 237,69 125347,9 67494,55 6736,91 3344,62 1,0 0,06

Таблица 1.6

Содержание, мг/л

Год

экс-

плуа-

тации

Пластовое

давление

(МПа)

Прони-

цаемость

К·100

-15

Порис-

тость

m, (%)

Nа

+ К

НСО

Глини-

зация %

Карбо-

низа-

ции

1989 4,82 250 10 58314,44 192,29 71,0 62,0

1990 4,43 250 10 40104,30 5918,90 49,0 100,0

1991 3,80 250 10 43984,90 60,82 54,0 20,0

1992 3,72 350 10 47253,00 10,50 58,0 3,4

1994 4,07 700 10 39104,40 34,90 48,0 11,0

1995 3,33 1250 10 41790,60 233,40 51,0 75,0

1996 3,50 1315 10 54789,80 246,80 67,0 80,0

1997 3,34 1233 10 53272,00 150,00 65,0 48,0

1998 2,83 875 10 56888,00 116,20 69,0 37,0

1999 2,98 750 10 54658,00 310,00 67,0 100,0

2000 2.98 525 14 82034,33 65,61 100,0 21,0

2001 2,94 450 20 55888,00 142,50 68,0 46,0

Концентрация брома в пластовой воде отдельных скважин с ростом кон-

центрации сульфат-ионов возрастает. На стадии выщелачивания пород (мирге-

лей, ангидритов) в слабокислой среде происходит обогащение пластовой воды

ионами SO

и Br

Концентрация йода и брома в пластовой воде не претерпевает значитель-

ных изменений во времени, средняя концентрация находится в пределах от 20

до 26 мг/л и 250 мг/л соответственно.

Анализ изменения концентраций бора, лития и стронция выполнить для

пластовых вод ВГКМ во времени не представляется возможным из-за отсутст-

вия данных по

составу вод.

Содержание основных компонентов в пластовых водах газоконденсатных

месторождений приведено в табл. 1.7, извлекаемых компонентов в пластовых

водах газоконденсатных месторождений – в табл. 1.8.

Пластовые воды газоконденсатных месторождений кондиционны по йоду,

брому, стронцию, литию и магнию.

Таблица 1.7

Содержание основных компонентов в пластовых водах газоконденсатных месторождений

Содержание основных компонентов в пластовых водах, мг/л

№

п/п

Объект

исследования

Минера-

лизация,

г/л

Плот-

ность, ρ,

г/см

HCO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Вуктыльское месторождение

1 ГКИ, скв. 33 229,9 1,155 87,26 641,2 137681 65444 997 13283 4291

Флюидонос-

ный комплекс

С-Р

1166 - 90,8 766,7 151906,7 83852,9 10144,2 1910,8

Флюидонос-

ный комплекс

-С

1163 - 116,6 630,3 149686,7 80452,5 12673,1 1366,3

Василковское месторождение

Водоносный

комплекс С-Р

100,4 1,073 115,6 1854 59371 58184 1157 5210 1489

Нижнеперм-

ский С-Р

скв. 11

2371-2400

94,8 1,07 756,4 912,0 54557,0 54558,0 5120,0 1070,0

Нижнеперм-

ский С-Р

скв. 3

2544-2278

105,9 1,078 1555,0 2796,0 64184,0 64184,0 5300,0 1909,0

Окончание табл. 1.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Печоро-Кожвинское месторождение

Водоносный

комплекс,

-С

124,3 1,087 160 132 76570 38142 762 5709 2077

-D

, скв.23

3446-3459

2st

200,7 1,142 67,0 182,0 124430,0 55854,0 17650,0 2554,0

-D

, скв.23

3446-3459

2st

202,6 1,143 98,0 186,0 125493,0 56498,0 17800,0 2493,0

Лаявожское месторождение

10 Скв. 34 123 46,0 559,2 75863 35380 712 8240 2116

11 4480-4500

z st

скв. 1

188,74 1128 29,28 454,3 115334,0 55539,25 15024,3 1182,2

12 4480-4500

z st

скв. 1

181,75 1125 417,7 111470,0 53817,24 14160,0 1313,3

4621-4700

z аt

скв. 3

143,58 1107 183,0 68,7 93542,50 46844,33 1280,0 1155,2