Виды гидрогеологических исследований при разработке месторождений нефти и газа

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Геолого-географический факультет

Кафедра геологии, гидрогеологии и геохимии горючих ископаемых

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Виды гидрогеологических исследований при разработке месторождений нефти и газа

по дисциплине: «Гидрогеология нефти и газа»

Астрахань 2015 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

1.1 МАРШРУТНЫЕ СЪЁМКИ

1.2 ПОИСКОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.3 ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ РАБОТЫ С РАЗВЕДОЧНЫМИ ЦЕЛЯМИ

1.4 ПРОГНОЗ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ПО ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛАХ

2.1 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ НЕФТЕГАЗОВОДОНОСНЫХ БАССЕЙНОВ И МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

2.2 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

2.3 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

2.4 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

2.5 ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Многогранная проблема исследований гидрогеологических условий формирования и пространственного размещения месторождений УВ наиболее сложная в нефтегазогидрогеологической науке.

Целью данной курсовой является исследование гидрогеологических методов поиска нефтяных и газовых месторождений, выявление гидрогеологических показателей нефтегазоносности и использованию гидрогеологических методов при контроле за разработкой месторождений.

Тема курсовой работы актуальна и представляет большой интерес. Ведь нефть и газ играют и будут играть важную роль в жизни человека. Невозможно представить себе современную цивилизацию без продуктов переработки нефти и газа. Гидрогеологические методы имеют громадное значение для формирования месторождений нефти и газа. В настоящее время известно и используется большое число гидрогеологических показателей, в той или иной мере способствующих поискам месторождений и залежей нефти и газа.

Данные гидрогеологических исследований имеют важное значение при проектировании и контроле за разработкой месторождений полезных ископаемых, а также для ведения мониторинга процесса разработки.

Для выполнения данной цели необходимо:

1. Осветить современное состояние вопроса о гидрогеологических критериях нефтегазоносности и основ гидрогеологического прогноза;

2. Выявить нефтепоисковое значение отдельных гидрогеологических показателей в свете новых данных;

3. Выявить роль гидрогеологических условий в формировании и размещении углеводородных скоплений;

4. Выработать комплекс гидрогеологических нефтепоисковых критериев для различных геологических условий.

Гидрогеологические методы поисков и разведки нефтяных и газовых месторождений основаны на определении солевого, микрокомпонентного и газового состава вод, которые могут использоваться как прямые и косвенные показатели нефтеносности.

Изучение особенностей вод нефтеносных отложений началось ещё в 70 80-х годах 19 столетия. А. Потылицын установил, что бессульфатность является характерной чертой вод нефтеносных пластов, а К. В. Харичков доказал наличие в водах битумов (нафтенат - ионов).

Начиная с 1937 г. в США, стали применяться косвенные гидрохимические методы поисков нефти (в виде съёмок и других видов работ), направленные на выяснение геологического строения, однако при этом отсутствовал комплексный подход к оценке солевого состава воды. В России структурные гидрохимические съёмки отличаются значительно большей разработанностью и разнообразием методики.

Гидрогеологические методы при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений применяются в самых разнообразных условиях на всех этапах ГРР, и позволяют решить целый комплекс геологических и технических задач.

нефтегазоносность геологический углеводородный месторождение

ГЛАВА 1. УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Гидрохимические методы при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений могут применяться для решения различных задач и в различных формах. Гидрохимические методы с одной стороны позволяют дать: а) прогноз наличия нефти в пределах данной области, района, толщи пород, участка или горизонта; б) прогноз наличия благоприятных условий для существования промышленных залежей нефти и газа в пределах данной толщи или горизонта; в) оба вида прогноза [4].

С другой стороны, гидрохимические методы, позволяют выяснить геологическое строение, тектонику, структуры района. Подобные работы могут проводиться и при поисках других полезных ископаемых, при геологическом картировании для различных целей. Такие работы называют структурными гидрохимическим съёмками.

Среди гидрохимических исследований, ставящих своей непосредственной целью прогноз нефтеносности, выделяются [2]:

1) маршрутные съёмки;

2) тематические исследования с поисковыми целями, в том числе составление пластовых гидрохимических карт;

3) тематические исследования с разведочными целями.

4) при разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений

1.1 МАРШРУТНЫЕ СЪЁМКИ

Маршрутные гидрохимические съёмки применяются при рекогносцировочных нефтепоисковых исследованиях в регионах, нефтеносность которых не доказана. Основной задачей являются выявление основных признаков нефтеносности, прогноз наличия нефти в пределах данной области.

К прямым гидрохимическим показателям нефтеносности относятся: растворённые битумы, йод, к косвенным гидрохимическим показателям относятся: восстановленные формы серы, сода.

Основным объектом исследований являются отложения, которые предполагаются возможно нефтеносными. Кроме того, исследуются грунтовые и поверхностные воды.

Полевые работы состоят в отборе проб вод, из водопроявлений, расположенных по выбранным маршрутам. Маршруты проследывают по долинам рек или иным удобным направлениям, захватывающим максимальное число водопроявлений. Основной интерес представляют глубинные напорные источники. Помимо отбора воды следует производить замеры температуры источников и характеристику условий их выхода, с целью определения стратиграфической принадлежности источника [1]. По результатам работ составляют гидрохимические карты (Рис. 1).

Рис. 1. Гидрохимическая карта по напорным источникам: 1-акчагыл; 2-ширахская свита; 3-сармат; 4-средний миоцен; 5-майкоп.

Источники: а-тип N₂SO₄, группа SO₄; б-тип N₂SO₄, группа Cl; в-тип CaCl₂, группа Cl; г-тип NaHCO₃, группа Cl.

Основная часть анализов вод при маршрутных гидрохимических съёмках выполняется при помощи полевых лабораторий. Результаты анализов наносят на гидрохимические карты, либо анализы вод представляют в виде графиков-кругов Толстихина; при этом величина радиуса круга отражает минерализацию вод. На карте показывают тип воды, группу воды, содержание нафтенов, йода, сероводорода и т.п., выделяются зоны однотипных вод.

При интерпретации результатов маршрутных гидрохимических съёмок в случае обнаружения прямых гидрохимических признаков нефтеносности площадь является предположительно перспективной.

При обнаружении гидрохимических признаков нефтеносности в определённой толще пород. Возможна привязка к определенному стратиграфическому интервалу и нефтеносной свите. Таким путём определяется нефтеносная свита. Выявление нефтеносной свиты важно, когда для района в целом нефтепроявления вообще уже были известны. Определение направления движения вод в нефтеносной толще позволяет наметить направление, в котором следует искать залежи.

При наличии застойных и полузастойных условий, можно высказать благоприятный прогноз промышленной нефтеносности.

1.2 ПОИСКОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

В областях, где имеется значительное количество глубоких буровых скважин, напорных источников, изучены геологическое строение и состав подземных вод, ценные результаты дают систематические обобщения имеющихся гидрохимических материалов.

Гидрохимические исследования подобного рода проводятся в областях, нефтеносность которых уже известна. Их целью является выявление наиболее перспективных районов. Основным материалом являются анализы вод глубоких буровых скважин, в том числе определение нафтенатов и микрокомпонентов, данные по содержанию которых скудны или отсутствуют [3].

Данные исследования направлены на выявление условий, наиболее благоприятствующих промышленной нефтеносности. Проводится тщательная увязка гидрохимических данных с геологическими.

По выбранным показателям составляются мелкомасштабные гидрохимические карты и на их основе - карты прогноза нефтеносности (Рис. 2). На таких картах выделяются зоны с большими или меньшими перспективами промышленной нефтеносности. Главным критерием является степень застойности недр.

Рис. 2. Мелкомасштабная пластовая гидрохимическая карта

Особой разновидностью гидрохимических исследований является составление мелкомасштабных пластовых гидрохимических карт с нефтепоисковыми целями.

С этой целью исследуются воды определённых стратиграфических горизонтов, по результатам бурения скважин, вскрывающих данный горизонт. Целью работ является составление пластовых гидрохимических карт - выделение в пределах распространения данного горизонта районов, более или менее перспективных в отношении промышленной нефтегазоносности [11].

1.3 ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ РАБОТЫ С РАЗВЕДОЧНЫМИ ЦЕЛЯМИ

При разведочном бурении гидрохимические исследования могут решать ряд задач:

1) Разведочное бурение ведётся на площади, где промышленная нефтеносность ещё не установлена. Определение отдельных гидрохимических показателей во вскрытой водоносной части пласта может помочь решить вопрос о наличии или отсутствии залежи в пределах невскрытой части пласта.

2) Доразведка горизонта, в котором залежь уже установлена, с целью оконтуривания залежи, выяснения нефтеносности отдельных тектонических блоков с использованием различных гидрохимических показателей: различие в величинах общей минерализации, хлоридности, сульфатности, коэффициентов метаморфизации воды и т.д. может выяснению нефтеносности отдельных участков площади и определению расстояния до контура залежи. Обязательным условием решения таких задач является детальное изучение особенностей распределения различных гидрохимических показателей по данной площади [7].

Гидрохимические исследования с целью доразведки непосредственно связаны с вспомогательными гидрохимическими исследованиями, имеющими целью выяснение и уточнение геологического строения месторождения. Вспомогательные гидрохимические исследования при разведке нефтяных месторождений решают различные геологические задачи: детальное изучение распределения гидрохимических показателей по площади, выявить наличие и местоположение тектонических разрывов, фиксировать линии выклинивания пластов и линз, при разведке и разработке литологических залежей; проводить корреляцию разрезов отдельных скважин в пределах данного месторождения.

Важнейшим инструментом гидрохимических методов при разведочных работах являются гидрохимические карты отдельных пластов (Рис. 3).

Рис. 3. Промысловая пластовая гидрохимическая карта: а-изогипсы пласта; б-линия выклинивания песков; в-контур водоносности; г-зона вод с содержанием Ca<10%-экв.; д-зона вод с содержанием Ca ? 10 - 20%-экв.; е-зона вод с содержанием Ca>20%-экв

По результатам работ составляются крупномасштабные пластовые карты по ряду гидрохимических показателей, которые наносятся на карты в виде изолиний или зон, что позволяет детально изучить характер изменения состава вод в пределах площади, выявить зависимость состава вод от геологического строения, нефтегазоносности [5].

1.4 ПРОГНОЗ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ПО ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Существует три уровня прогноза:

1) Уровень региональных исследований;

2) Уровень зональных исследований;

3) Уровень локальных исследований.

Разработаны различные схемы раздельного прогнозирования нефтегазоносности по данным изучения подземных флюидов. В основу раздельной оценки перспектив нефтегазоносности заложены методические различия между региональным и локальным прогнозированием.

Цель регионального прогнозирования - оценка перспектив нефтегазоносных комплексов в целом. Гидрогеологические показатели позволяют оценить потенциальные возможности формирования залежей УВ, т. к. процессы формирования залежей зависят от условий генерации, миграции, аккумуляции и консервации углеводородов. По гидрогеологическим показателям можно определить зоны генерации газообразных и жидких УВ, оценивать условия сохранности залежей. При региональном прогнозировании используют показатели гидрогеологического фона, не искажённые влиянием скоплений УВ. Для расшифровки условий формирования залежей УВ имеет значение тип гидрогеологических аномалий вокруг залежей, особенности распределения гелия и аргона в системе вода - залежь. По мере накопления дополнительной информации, региональный раздельный прогноз уточняется [9].

Выявление признаков УВ позволяет существенно уточнить региональную оценку перспектив нефте- и газоносности и, прогнозировать наличие сероводорода или его отсутствие.

Локальное раздельное прогнозирование осуществляется на поисковом и разведочном этапах. На поисковом этапе делается раздельная оценка перспектив локальных объектов по гидрогеологическим аномалиям. Выделение аномалий возможно лишь при условии, что известен гидрогеологический фон.

Таблица 1.1 Схема оценки различных случаев отсутствия и наличия нефти на территории Астраханской области

Название месторождения	Мыла, Йод, гидросульфиды, Гидрокарбонаты и т. п.	Хлорид кальция, бром, хлоридная группа и т.д.	Характер Нефти, газа	Заключение
Леонидовское	Есть	Есть	-	Благоприятные условия для залежей нефти и газа
Астраханское	Есть	Есть	-	Благоприятные условия для промышленных залежей нефти и газа
Бешкульское	Есть	Есть	-	Нефть есть, перспективы неблагоприятны. Маловероятно наличие промышленных залежей.
Верблюжье	Есть	Есть	Нефть плотная, вязкая	Благоприятные условия для промышленных залежей нефти
Алексеевское	Есть	-	-	Газоконденсатная залежь
Бугринское	Есть	Есть	Газ имеет метановый состав.	Благоприятные условия для промышленных залежей газа
Промысловское	Есть	Есть	-	Газ есть, но маловероятно наличие промышленных залежей.

Водорастворённые газы являются наиболее эффективными гидрогеологическими показателями нефтегазоносности. В зависимости от степени насыщенности подземных вод газами газогидрохимические параметры могут с успехом использоваться как региональные или локальные показатели нефтегазоносности. Выделяют три газогидрохимические обстановки: фазового равновесия, смещённого фазового равновесия и отсутствие фазового равновесия между залежами и растворёнными газами [6].

Локальный прогноз основывается на локальном уровне исследований, по результатам скважинных гидрогеологических исследований, которые позволяют определить гидрогеологические параметры, отражающие существующую гидродинамическую, гидрохимическую, газогидрохимическую и термобарическую обстановку недр. Залежи углеводородов влияют на окружающую гидрогеологическую обстановку, вокруг них образуются ореолы рассеяния веществ, на основе которых и осуществляется локальное прогнозирование (Рис. 4, 5).

Рис. 4. Изменение плотности воды с глубиной для некоторых структур вала Сорокина



Рис. 5. Перепад замеренных пластовых давлений на близких глубинах

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ НА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛАХ

В процессе бурения скважин гидрогеологические наблюдения включают определение статических уровней, пластовых давлений, дебитов, отбор проб воды на определение ионно-солевого и газового состава, температурных условий пластов и других гидродинамических параметров водоносных горизонтов.

Гидрогеологические наблюдения в процессе разработки залежей позволяют судить о режимах залежей, упругом запасе жидкости, фильтрационных свойствах коллекторов, гидравлической сообщаемости различных горизонтов между собой. Перетоки флюидов в другие горизонты в период разработки и эксплуатации могут привести к обводненности залежей [10].

Особое место занимают гидрогеологические исследования при вторичных методах эксплуатации месторождений нефти и газа, когда наиболее важно выбрать такой состав закачиваемой в пласт воды, которой уже не ухудшит коллекторских свойств пород и тем самым нефтеотдачу [8].

2.1 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОСНОВНЫХ ТИПОВ НЕФТЕГАЗОВОДОНОСНЫХ БАССЕЙНОВ И МЕСТОРОЖДЕНИЙ НЕФТИ И ГАЗА

Для промышленного освоения новых месторождений нефти и газа, осуществления рациональной и эффективной разработки уже освоенных месторождений, дальнейшего совершенствования методов поисково-разведочных работ на нефть и газ, техники и технологии разработки их месторождений необходимо выполнение гидрогеологических исследований как составной части ГРР.

Важность и эффективность гидрогеологических исследований в решении задач поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений объясняется тем, что нефтяные и газовые залежи теснейшим образом связаны с подземными водами, являются элементами природных водонапорных систем.

Процессы образования нефти и газа, скопления этих полезных ископаемых в залежи, разрушения и рассеивания происходят в пористой среде, существеннейшим элементом которой являются подземные воды. Роль последних как фактора, созидающего и разрушающего нефтяные и газовые месторождения и определяющего условия их эксплуатации, является ведущей, а во многих геологических структурах и решающей. Это предопределило развитие «самостоятельной отрасли -гидрогеологии нефтяных и газовых месторождений и ее подразделений-нефтегазопоисковой и нефтегазопромысловой гидрогеологии, задачей которых является изучение гидрогеологических условий территорий и использование гидрогеологических показателей в качестве критериев для оценки перспектив их нефтегазоносности [12].

Нефть и газ до и после своего существования в виде залежей частично находятся в растворенном состоянии в подземных водах. Формирование залежей нефти и газа связано с определёнными гидрогеологическими условиями в структурах (ловушках) и вблизи них, а сами залежи являются элементами водонапорных систем, с которыми они находятся в гидравлическом единстве, физическом, химическом и механическом взаимодействии.

Почти все нефтяные и газовые месторождения находясь внутри водонапорных систем, образуют в совокупности нефтегазоводоносные бассейны, или нефтегазоносные бассейны подземных вод.

Эти и другие особенности формирования, разрушения, условий залегания, режима и взаимодействия нефтяных и газовых месторождений с подземными водами дают основания для широкого и эффективного использования гидрогеологических исследований при поисках, разведке, геологопромышленной оценке и разработке нефтяных и газовых месторождений.

Основным условием нефтегазоносности бассейна подземных вод служит наличие достаточной по мощности (не менее 2-3 км) толщи осадочных образований, обеспечивающей возможность развития процессов нефтеобразования, главная фаза которых наступает при погружении осадочных пород на глубины, на которых температура достигает 70-100° С и более [13].

Нефтегазоносны обычно бассейны напорных пластовых вод, в бассейнах с развитием трещинного типа вод и в сочлененных системах мелких бассейнов пластовых и трещинных вод, испытавших значительные изменения при тектонических процессах, нефтегазовые месторождения, как правило, уже разрушены. Таким образом, нефтеобразование и нефтегазонакопление связаны с седиментационными этапами гидрогеологического развития водонапорных систем и соответственно с седиментационными водами. Разрушение же нефтяных и газовых залежей связано с инфильтрационными этапами развития систем и инфильтрационными водами.

Изучение нефтегазоводоносных бассейнов позволяет выделить три основных типа, характеризующихся определенными геолого-структурными и гидрогеологическими особенностями [15].

Бассейны I типа (палеозойские) располагаются в пределах платформ с древним (докембрийским) фундаментом, равнин и древних предгорий и частично захватывают прилегающие древние краевые прогибы (Печорский, Балтийский, Днепровско-Донецкий, Припятский, Ангаро-Ленский, Волго-Уральский нефтегазоносные бассейны подземных вод).

Нефтегазоносность бассейнов I типа связана частично и с мезозойскими отложениями. Для них характерно однообразие химического и газового состава подземных вод, слабая газонасыщенность, преобладание рассолов и вод хлоркальциевого типа, значительное развитие и роль современных инфильтрационных процессов почти во всех водоносных комплексах, слабая подвижность заполняющих их подземных вод.

Бассейны II типа (мезозойские) в тектоническом отношении располагаются на плитах с молодым (палеозойским) фундаментом, включая прилегающие молодые краевые прогиба альпийских горных сооружений. В орографическом отношении они находятся в пределах равнин и эпиконтинентальных участков морей, захватывая предгорья молодых высоких горных сооружений. В бассейнах II типа относятся: Предкарпатский, Причерноморский, Азово-Кубанский, Среднекаспийский, Амударьинский, Ферганский, Афгано-Таджикский бассейны. Для них характерно сочетание в разрезе инфильтрационных и элизионных систем, широкое развитие наряду с рассолами относительно маломинерализованных подземных вод, высокая газонасыщенность, резкая изменчивость химического и газового состава в плане и по разрезу, локальные проявления инверсионной гидрохимической зональности и гидродинамических аномалий. Промежуточное между I и II типами положение занимает крупнейший в мире Западносибирский нефтегазоносный бассейн подземных вод. III тип нефтегазоносных бассейнов в России представлен Южно-Каспийским бассейном c нефтегазоносностью преимущественно кайнозойских отложений. Он расположен во внутренней впадине альпийской складчатой системы, занятой морским водоемом и межгорными впадинами. Для этого бассейна показательно исключительное развитие элизионного водообмена, чрезвычайно высокая газонасыщенность основной части разреза, аномальное распределение различных по составу вод (инверсионная, гидрохимическая зональность) и аномально высокие пластовые давления в глубоких водоносных комплексах, уменьшающиеся к краевым участкам межгорных впадин.

Пространственное размещение зон нефтегазонакопления в пределах нефтегазоводоносных бассейнов увязывается с их геолого-структурными и литолого-фациальными особенностями и гидродинамическими условиями. Наиболее благоприятны для создания залежей являются закрытые водонапорные системы элизионного типа, в которых образующиеся в нефтематеринских породах нефть и газ имеют наилучшие условия для отжима их из глинистых отложений и поступления их в пласты-коллекторы. В открытых и полузакрытых системах, где обеспечиваются благоприятные условия для продвижения инфильтрационных вод по пластам-коллекторам, залежи нефти и газа оказываются разрушенными либо смещенными к центральным частям водонапорных систем к зонам замедленного и весьма замедленного водообмена [14].

Гидрогеологические исследования ведутся на всех стадиях поисково-разведочных работ, в процессе эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, обеспечивая более целенаправленное и экономически наиболее эффективное осуществление поисков, разведки и промышленного освоения месторождений нефти и газа.

2.2 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

При бурении скважин и вскрытии ими пластов, содержащих высоконапорную воду, последняя начинает поступать в ствол скважины и оказывать влияние на глинистый раствор, вызывая изменения его свойств. За глинистым раствором производят систематические измерения параметров глинистого раствора, нагнетаемого в скважину и поступающего из скважины.

Для ориентировочного определения глубины залегания водоносных пластов через определенные интервалы проходки отбирают для исследования фильтрат глинистого раствора. В том случае вскрытия водоносного пласта в глинистый раствор поступает вода, изменяя физико-химические свойства фильтрата глинистого раствора.

В процессе бурения и после его окончания производят опробование пластов, свит, горизонтов, до спуска обсадных колонн. Для этой цели используют: пластоиспытатели различных конструкций. В эксплуатационных, опорных, параметрических, поисковых и разведочных скважинах часто пласты опробуют после спуска и тампонажа обсадных колонн.

Для исследования химического состава пробы воды из скважины отбирают до тех пор, пока не установится постоянный состав воды. Для установления постоянства химического состава достаточно определения плотности и содержания иона хлора. После отбора проб воды для полного исследования ее химического состава замеряют дебит воды, статический уровень и пластовое давление. Замеры пластовых давлений производят глубинными манометрами с одновременным замером температуры. Уровень замеряют аппаратом Яковлева.

В случае фонтанирования скважины замеряют максимальное давление на устье закрытой скважины, до момента стабилизации давления. По данным замеров строят кривую нарастания давления (КВД), по характеру которой можно судить и о проницаемости коллектора, содержащего воду.

Зная максимальное давление на устье скважины, глубину залегания опробуемого пласта; плотность фонтанирующей воды и ее температуру по стволу скважины нетрудно рассчитать пластовое давление [19].

Определение дебита в фонтанирующей скважине производят путем замера поступающей в мерники жидкости. Дебит жидкости желательно замерять при различных давлениях на устье скважины. Если скважина не фонтанирует, дебит определяется путем замера объема жидкости при различных понижениях уровня в колонне. Все фактические данные, получаемые в процессе опробования, детально документируются и анализируются.

2.3 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

Исследования, связанные с разработкой нефтяных и газовых залежей, следует начинать в первых скважинах, в которых получили притоки нефти и газа. На протяжении всего периода разработки нефтяной или газовой залежи обязательно проводятся наблюдения и исследования в законтурных скважинах.

Наиболее важные изменения в залежи происходят при ее эксплуатации: изменение давления в залежи и перераспределение его по площади; изменение нефтегазонасыщенности и водонасыщенности пласта; перемещение водонефтяных, газонефтяных и газоводяных контуров; изменение физических и химических свойств, извлекаемых из залежи нефти, газа и воды. Для наблюдения за изменением степени обводненности нефтяной или. газовой залежи производят точные замеры дебитов жидкости и определяют содержание в ней нефти и воды по всем скважинам и в целом по залежи. Обычно эти данные обобщаются в виде кривых по отдельным наиболее характерным скважинам и обязательно по разрабатываемым залежам [20].

Наряду с исследованием скважин, расположенных в пределах контуров нефтеносности или газоносности, производят непрерывные наблюдения за изменением уровней в пьезометричeских скважинах, пробуренных за контуром нефтегазоносности, или в скважинах, ранее эксплуатирующихся и обводнившихся пластовой водой; или в специальных скважинах.

Законтурные скважины дают представление о пластовом давлении в период разработки и эксплуатации нефтяной или газовой залежи. Наблюдения за изменением уровней вод в этих скважинах осуществляются с начала разработки залежи путем непрерывного замера регистрирующим уровнемером. Если законтурная скважина фонтанирует водой, то при помощи регистрирующего манометра производят непрерывное наблюдение за изменением давления на устье скважины, и по полученным данным строят график изменения динамического уровня по времени.

Важно наблюдать за перемещениями газонефтяных и водонефтяных контуров, для чего ежегодно строят карты обводненности с нанесением обводненных скважин и контуров нефтеносности или газоносности.

В процессе эксплуатации нефтяных и газовых скважин необходимо фиксировать дату появления признаков воды, вести точный количественный учет попутно добываемой воды, производить отбор воды при появлении её в скважине в первые три месяца примерно через каждые 10 дней, в последующие месяцы первого года один-два раза в месяц, в дальнейшем не менее двух раз в год. В случае резкого изменения количества извлекаемой воды по той или иной скважине немедленно отбирают пробу воды для анализа.

Отбор глубинных проб обычно производят специальными глубинными пробоотборниками.

Данные, получаемые в результате исследования глубинных проб воды используются для различных гидродинамических расчетов, при проектировании рациональных систем разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, при оценке нефтеотмывающих и коррозионных свойств воды, при вычислении скорости движения пластовых вод в приконтурной зоне и за ее пределами, и при создании карт прогнозов нефтегазоносности недр.

В процессе разработки нефтяных месторождений внедряются различные способы заводнения пластов для интенсификации нефтедобычи. При осуществлении заводнения пластов возникают трудности, связанные с контролем за продвижением нагнетаемой в пласт воды. В связи с этим большое практическое значение приобретают исследования термического состояния скважин при осуществлении рациональной разработки нефтяных месторождений при законтурном заводнении. Закачка в пласт подогретой воды при определенных условиях может повысить отдачу нефтяных пластов за счет снижения вязкости нефти [17].

Кроме того, появляется возможность контролировать продвижение водонефтяного контакта при условии систематического изучения температурного режима в скважинах разрабатываемого нефтяного месторождения.

При изучении движения подземных естественных вод и вод искусственно нагнетаемых в пласт используют метод радиоактивных индикаторов.

Рис. 5. Схема залегания вод на нефтегазовом месторождении: 1-нефть; 2-вода; 3-глина; 4-нижние краевые подземные воды; 5-подошвенные; 6-промежуточные; 7-верхние краевые; 8-верхние; 9-нижние; 10-тектонические подземные воды; Э. О.- эксплуатационный объект

Меченая вода не продвигается по пласту единым фронтом, часть ее, заполнив высокопроницаемые зоны, быстро прорывается в эксплуатационные скважины. Основная часть индикатора двигается по относительно гомогенной среде, подчиняясь известным законам фильтрации жидкости в однородном пласте.

Распределение радиоактивной жидкости в пласте указывает на значительный охват исследуемых площадей залежи процессом вытеснения нефти нагнетаемой водой. Причем нагнетаемая вода не продвигается единым сплошным фронтом, а происходит по наиболее проницаемым зонам, по наиболее крупным трещинам, из которых нефть вытесняется в первую очередь.

2.4 ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРОЯВЛЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ НЕФТЕГАЗОНОСНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ

При детальных региональных гидрогеологических исследованиях можно делать правильные прогнозы возможных режимов нефтяных залежей, которые не только еще не вступили в разработку, но подлежат разведке. В нефтегазоносных районах многие пласты-коллекторы, к которым приурочены нефтяные (залежи, прослеживаются не только в пределах месторождений, но и на значительном удалении от них, охватывая иногда огромные территории. Большое количество жидкости может вытесняться из пласта в скважины за счет расширения объема жидкости и уменьшении объема пор, трещин, каверн горной породы при снижении пластового давления. В связи с этим важно при изучении режима нефтяной залежи указывать: размеры пласта, степень гидродинамической связи ее с резервуаром, площадь распространения, мощность, физические свойства пород, слагающих пласт (гранулометрический состав, пористость, трещиноватость, проницаемость и т.п.), запасы воды в данном пласте [16].

При региональных гидрогеологических исследованиях, проводимых на больших территориях нефтегазоносных областей, для разных интервалов стратиграфического разреза устанавливают различные геогидродинамические зоны:

1) зоны свободного или активного водообмена;

2) зоны затрудненного водообмена;

3) зоны весьма затрудненного (отсутствия) водообмена.

Установленно, что существует зависимость между геогидродинамическими зонами и режимом нефтяных залежей.

Следовательно, выявив в пределах исследуемой территории по гидрогеологическим показателям различные геогидродинамические зоны можно делать прогнозы режима предполагаемой нефтяной залежи.

Правильное заключение о режимах нефтяных и газовых залежей дает объективный материал для составления обоснованных, рациональных и экономически выгодных проектов разработки месторождений, совершенной технологии эксплуатации скважин, что обеспечивает максимальное извлечение флюидов из недр при наиболее выгодных экономических указателях.

При эксплуатации нефтяной залежи режим залежи может изменяться и переходить в другой режим, при этом возрастают коэффициенты нефтеотдачи; путём применения различных методов воздействия на нефтяную залежь.

Различные гидрогеологические условия пластовых резервуаров оказывают непосредственное влияние на формирование условий для существования того или иного режима в нефтяных залежах данной зоны.

Из сказанного выше можно сделать вывод о том, что детальное, гидрогеологическое изучение различных стратиграфических комплексов осадочных отложений позволяет предвидеть возможные режимы основных залежей, которые подлежат разведке. Правильные прогнозы в отношении режимов нефтяных залежей по новым районам, можно делать только после детальных региональных гидрогеологических, гидрохимических и геотермических исследований, изучения строения структур и фациально-литологических условий основных водоносных комплексов.

2.5 ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

Гидрохимические разрезы и карты с достаточной полнотой должны характеризовать гидрогеологические особенности нефтяного или газового месторождения, давать ясное представление об изменениях химического состава подземных вод как по вертикальному разрезу, так и по площади месторождения в зависимости от литологических свойств минерального состава коллекторов, от тектоники, температурных условий, направления и интенсивности стока подземных вод и других факторов [18].

Кривые изменения химического состава подземных вод дают представление об изменениях гидрогеологических особенностей нефтяных залежей, находящихся в зависимости как от естественных факторов, так и от искусственных, создаваемых в результате деятельности человека.

Нормальный гидрогеологический разрез нефтяного или газового месторождения характеризует средний химический состав вод и отражает типы подземных вод, приуроченных к различным стратиграфическим разделам геологического разреза месторождения.

Если подземные воды по отдельным пластам, свитам и горизонтам в пределах данного месторождения обладают определенным химическим составом, обычно составляют один средненормальный гидрохимический разрез. В месторождениях, где подземные воды, заключенные в одноименных пластах, свитах и т.д., обладают неодинаковым химическим составом и различны по типам, как правило, составляют несколько нормальных разрезов, которые с достаточной полнотой характеризуют гидрогеологические особенности недр на различных участках нефтяного месторождения.

Получаемые в процессе буровых и эксплуатационных работ гидрохимические материалы по новым скважинам нужно сопоставлять с нормальным разрезом. Нормальные гидрогеологические разрезы используются при сопоставлении разрезами новых соседних месторождений, гидрогеологические особенности которых еще не изучены. Получаемые гидрогеологические данные могут использоваться при проектировании скважин, при определении режима бурения отдельных скважин и др.

Гидрохимические карты отображают распространение по площади пласта различных по химическому составу, типам, группам и подгруппам вод, иногда их минерализацию. Основой для построения гидрохимических карт могут служить тектонические схемы с нанесенными на них данными о литологических изменениях осадочного комплекса, для которого составляется карта.

Для характеристики гидродинамических условий по наиболее интересным водоносным комплексам отдельных месторождений или артезианских бассейнов строят карты пьезометрических уровней, по замерам пластовых давлений или статических уровней по скважинам, равномерно расположенным на данной площади.

На картах условными знаками указывают расположение областей питания и разгрузок, а стрелками - направление подземного стока вод.

При изучении нефтяных или газовых месторождений наряду с нормальными гидрогеологическими разрезами и картами строятся гидрогеологические профили.

При применении законтурного заводнения пластов с целью поддержания пластового давления кривые зависимостей позволяют судить о продвижении нагнетаемых вод по пласту.

При проектировании разработки гидрогеологические данные позволяют уточнить энергетические характеристики нефтегазовых залежей, наличие или отсутствие гидравлической сообщаемости продуктивных горизонтов между собой и с законтурной областью, определить влияние разработки залежи на соседние месторождения, приуроченные к единой водонапорной системе и т.п. (Рис. 6)



Рис. 6. Выявление гидродинамической связи пластов в разрезе месторождения

Представительные гидрогеологические наблюдения при эксплуатации позволяют существенно уточнить гидрогеологические условия, различного рода границы (литологические и тектонические экраны, фильтрационную неоднородность в отдаленных от скважин областях, боковое питание, перетекание между горизонтами и т. п.), которые достоверно выявить в процессе разведочных работ затруднительно вследствие их краткосрочности по сравнению с периодом эксплуатации.

Изучение гидродинамической связи залежей нефти необходимо на стадии проектирования и в последующем в процессе разработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Роль гидрогеологических методов в общем комплексе поисково-разведочных работ очень разнообразна. Данные методы при поисках и разведке нефтяных и газовых месторождений могут применяться для решения различных задач и в различных формах, в самых разнообразных условиях, на разных этапах работ и с различными целями.

Гидрогеологические критерии применяются для решения конкретных задач, основными из которых являются следующие: оценка перспектив нефтегазоносности конкретных территорий, выявление нефтегазоносных толщ и зон с благоприятными условиями сохранности залежей нефти и газа, выявление месторождений и залежей нефти и газа, а также при использовании подземных резервуаров для утилизации промышленных стоков. Также данный метод имеет очень важное значение, при разведке и до разведки. Важнейшими гидрогеологическими данными, которые получают в процессе проведения разведочных работ, являются сведения о фактическом и расчётном положении нефтегазоводяных контактов, о положении первоначальных статических уровней и величинах пластовых давлений, о химическом составе вод и растворённых газов, о степени газонасыщённости и давлениях насыщения растворённых газов, о коллекторских свойствах продуктивных пластов и условиях эксплуатации скважин.

Гидрогеологические методы могут помочь решению таких задач, как прогноз наличия нефти в данном горизонте на соседних участках, уточнение геологического строения месторождения, корреляции разрезов скважин, разнообразные технические задачи. Гидрогеологические исследования могут дать много ценного при разработке месторождения, Преимущество его перед другими методами заключается в применимости при поисках "слепых" рудных тел и глубокозалегающих полезных ископаемых, а также в сравнительно малой трудоемкости применяемых при этом операций и в дешевизне гидрохимических поисковых работ.

Важность и развитие гидрогеологических методов в решении задач поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений объясняется тем, что нефтяные и газовые залежи теснейшим образом связаны с подземными водами, являются элементами природных водонапорных систем. Гидрогеологические методы на всех этапах и стадиях поисковых работ основаны на целенаправленном анализе геолого - гидрогеологических материалов и использовании для поисковых целей различных гидрогеологических показателей - гидрогеохимических, гидродинамических, общегидрогеологических, палеогидрогеологических, гидрогеотермических и др.

Гидрогеологические исследования являются важнейшей составной частью общего комплекса работ и изысканий, выполняемых при поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрикосов И.Х., Гутман И.С. Общая нефтяная и нефтепромысловая геология. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1982. - 266 с.

2. Бакиров Э.А. Геология нефти и газа. 2-е издание. М: Недра, 1990, 240 стр.

3. Боровиков А.А., Геология и гидрогеология. 2009. -24 с.

4. Бочевер Ф. М., И. В. Гармонов, А. В. Лебедев, В.М. Шестаков; Основы гидрогеологических расчетов; Изд-во: «Недра»; М-1969, - 126 с.

5. Булатов А.И. Нефтегазопромысловая энциклопедия. Краснодар, Просвещение-Юг, 2009, 305 с.

6. Бычинский В.А., Коновалова Н.Г. Гидрогеология нефти и газа. Иркутск: Изд-во Иркутского гос. ун-та, 2008, - 221 с.

7. Василевский В.Н., Петров А.И. Исследование нефтяных пластов и скважин. Москва: «Недра», 1973, - 344 с.

8. Вольф И.В., Гидрогеология. Учебное пособие. - Санкт-Петербург, СПбГТУРП, 2009. - 34 с.

9. Гаттенбергер Ю.П. Гидрогеология и гидродинамика подземных вод. Москва. Издательство «Недра», 1971 г., - 256 с.

10. Голубев В.С. Динамика геохимических процессов, М; Издательство «Недра», 1981г., - 187 с.

11. Донцов К.М. Теоретические основы проектирования разработки нефтяных месторождений. Москва. Издательство «Недра», 1965 г., - 314 с.

12. Дранников А.М. Инженерная геология. Киев: Госстройиздат, 1964г., -256с.

13. Дьяконов А.И. и др. Теоретические основы и методы прогноза, поисков и разведки месторождений нефти и газа. Ухта: УГТУ, 2002, - 327 с.

14. Дюнин В.И., Корзун В.И. Гидрогеодинамика нефтегазоносных бассейнов. М.: Научный мир, 2005. - 524 с.

15. Зайцев И.К. Гидрогеохимия СССР, Ленинград; Издательство «Недра», 1986 г., - 489 с.

16. Зорькин Л.М. Воды нефтяных и газовых месторождений СССР. Справочник. М.: Издательство Недра. 1989, - 36 с.

17. Ильченко В. П. Нефтегазовая гидрогеология подсолевых отложений Прикаспийской впадины. Москва: Издательство «Недра», 1998, - 317 с.

18. Каменский Г.Н. Поиски и разведка подземных вод. М.-Л. Госгеолиздат, 1947, - 313 с.

19. Каналин В.Г., Вагин С.Б., Токарев М.А., Ланчаков Г.А., Тимофеев В.А. Нефтегазопромысловая геология и гидрогеология. М.: Издательство «Недра», 1997, -366 с.

20. Карцев А.А. Гидрогеология нефтяных и газовых месторождений. Изд.2-е. М., "Недра", 1972, 272с.

Размещено на Allbest.ru