Особенности гидрогеохимии техногенеза при разработке нефтяных месторождений

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина

Особенности гидрогеохимии техногенеза при разработке нефтяных месторождений

В.Н. Прибылова, к.геол.н., доцент,

Хоу Чуньсян, аспирант

Аннотация

гидрогеохимия техногенез месторождение углеводород

В статье проанализированы особенности гидрогеохимии техногенеза при разработке месторождений углеводородов. Дано понятие гидрогеохимии техногенеза и ее значение для исследования совокупных (наложенных) процессов трансформации естественной природной среды на нефтяных промыслах. Представлен сопоставительный анализ отдельных концепций геологии нефти и газа и нефтепромысловой гидрогеохимии. Рассмотрен ряд важнейших практических задач, которые позволяет решать гидрогеохимический метод контроля разработки месторождений углеводородов.

Ключевые слова: гидрогеохимия техногенеза, геологическая среда, нефтяные и газовые месторождения, подземные воды, гидрогеохимический метод контроля, разработка залежей углеводородов.

Анотація

Прибилова В.М., Хоу Чуньсян. ОСОБЛИВОСТІ ГІДРОГЕОХІМІЇ ТЕХНОГЕНЕЗУ ПРИ РОЗРОБЦІ НАФТОВИХ РОДОВИЩ. У статті проаналізовано особливості гідрогеохімії техногенезу при розробці родовищ вуглеводнів. Дано поняття гідрогеохімії техногенезу та її значення для дослідження сукупних (накладених) процесів трансформації природної природного середовища на нафтових промислах. Представлений порівняльний аналіз окремих концепцій геології нафти і газу та нафтопромислової гідрогеохімії. Розглянуто ряд найважливіших практичних задач, які дозволяє вирішувати гідрогеохімічний метод контролю розробки родовищ вуглеводнів.

Ключові слова: гідрогеохімія техногенеза, геологічна середу, нафтові і газові родовища, підземні води, гідрогеохімічний метод контролю, розробка покладів вуглеводнів.

При разведке, освоении, разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений очень остро стоит проблема охраны окружающей природной среды, в том числе и водной, наиболее динамичного и уязвимого ее компонента, теснейшим образом связанного с другими компонентами.

Связи нефтяных месторождений с окружающей геологической средой обширны. Они формируются как в процессе их образования, так и во время разработки залежей нефти. Воды, закачиваемые для активизации процесса вытеснения нефти, зачастую отличны от пластовых по генезису и химическому составу, что провоцирует сдвиг геохимических равновесий в системе вода порода, приводит к изменению фильтрационно-емкостных свойств коллекторов и, как следствие, инициирует неравномерное обводнение продуктивных горизонтов, а также межпластовые перетоки подземных вод и нефти.

Количественная оценка масштабов и особенностей техногенной трансформации гидро-геохимической среды при эксплуатации нефтяных месторождений является малоизученной, но очень важной и актуальной проблемой как с геолого-промысловых, так и геоэкологических позиций. Ключ к ее решению лежит в проведении на нефтяных месторождениях гидрогеохимического мониторинга. На действующих нефтепромыслах Беларуси и отдельных российских месторождениях была доказана высокая эффективность гидрогеохимических методов контроля за их разработкой.

Термин “техногенез” впервые ввел в научный обиход академик А.Е.Ферсман, который неоднократно подчеркивал геохимическую сущность техногенеза, в частности выдвигал на первый план неизбежность формирования техногенных геохимических ландшафтов при добыче полезных ископаемых [5]. В дальнейшем в геохимии техногенеза сформировалась самостоятельная ветвь гидрогеохимия техногенеза, изучающая взаимовлияния гидрогеосферы Земли и ее геолого-технических систем в различных пространственно-временных масштабах [3, 4] и др. Согласно Ф.И. Тютюновой, метаморфизация пластовых вод, происходящая под техногенными нагрузками (техногенная минерализация пластовых вод), наиболее чутко отражает направленное изменение химического состава и свойств вод при освоении месторождений полезных ископаемых [4]. Другими словами, именно динамика гидрогеохимических параметров месторождений УВ наиболее информативна для исследования совокупных (наложенных) процессов трансформации естественной природной среды на нефтяных промыслах.

Высокая информативность гидрогеохимического контроля за разработкой залежей УВ обеспечена тем, что пластовые воды имеют генетическое родство с ОВ (как продукты литогенеза), а химический состав вод способен чутко отражать техногенно обусловленные сдвиги в геохимическом равновесии системы вода породообразующие минералы пород-коллекторов, которые, в свою очередь, контролируют характер и направленность геофлюидодинамических процессов.

Таким образом, если рассматривать систему УВ вода порода как нефтегазопромысловый (особенно нефтепромысловый) объект, то надо признать, что именно вода является тем элементом системы, на который выпадает основная техногенная нагрузка (из-за прямого контакта с техническими водами, используемыми для поддержания пластового давления). Те геохимические изменения, которые происходят с другими элементами системы, вторичны, а поэтому менее выражены. Анализ гидрогеохимического техногенеза месторождений УВ дает возможность, в частности, прогнозировать закономерности изменений гидродинамических условий на месторождениях УВ, что имеет важный практический смысл.

Значимость гидрогеохимического мониторинга как источника ценных сведений о природно-техногенных системах определяется соотношением кинетики физико-химических превращений и скоростей геофлюидодинамических процессов в нефтегазовых промысловых системах. Известно, что в природных условиях взаимосвязи гидродинамических, гидрохимических и литолого-минералогических параметров пластовых систем проявляются лишь в масштабе геологического времени, а на коротких временных дистанциях они размыты. При техногенном режиме скорости движения подземных вод многократно возрастают. Например, при разработке залежей УВ градиенты напоров на месторождениях юго-восточного склона Южно-Татарского свода в водоносных комплексах терригенных отложений среднего и верхнего девона выросли в 12 раз по сравнению с природными, нижнего карбона в 10 раз (Ибрагимов Р.Л., 2005).

Гидрогеохимия техногенеза месторождений УВ “проросла” из многолетних наблюдений за поведением попутных вод, их трансформацией на действующих нефтяных промыслах. В свое время считалось, что изменения химического состава попутных вод нефтяных месторождений результат простого смешивания пластовых и закачиваемых для подержания пластового давления вод. О том, насколько широко были распространены эти представления, можно судить по большому объему довоенных публикаций по вопросам нефтегазопромысловой гидрогеологии. По мере накопления фактического материала стало очевидно, что процессы смешивания вод различного состава проходят при активном участии легкорастворимых породообразующих минералов, что приводит к необратимым изменениям в системе вода породообразующие минералы. В 80-х гг. возникло новое научно-практическое направление литогидрогеохимия [1], которое в последующие годы служило концептуальной основой интерпретации результатов гидрогеохимического контроля за разработкой нефтяных месторождений.

Гидрогеохимический анализ и контроль разработки нефтяных месторождений является прикладной функцией гидрогеохимии техногенеза нефтяных месторождений. Взаимообусловленность поведения подземных вод, УВ между собой и с вмещающими их породами, проявляемая как в природных, так и техногенных условиях, дает возможность по состоянию параметров гидрогеологической среды следить за поведением других элементов пластовых систем месторождений УВ, в частности по изменению в химическом составе вод и нефтей предсказывать целый спектр происходящих в продуктивном пласте и его окружении процессов. На свойстве чуткого отклика гидрохимии вод и геохимии нефтей базируется гидрогеохимический метод анализа и контроля за разработкой месторождений УВ (рис. 1).

Гидрогеохимический метод контроля разработки месторождений УВ позволяет решать целый ряд важнейших практических задач. К ним, в частности, относятся:

* определение природы вод, поступающих в добывающие скважины попутно с основной УВпродукцией;

Таблица 1 Сопоставительный анализ отдельных концепций геологии нефти и газа и нефтепромысловой гидрогеохимии

Рис. 1 Структура гидрогеохимического метода контроля разработки нефтяных месторождений

• выявление аварийных скважин, обводнение которых обусловлено притоками воды из других (“чужих”) горизонтов разреза отложений;

• прогнозирование времени начала, темпов и характеристик водопроявлений в добывающих скважинах;

• нахождение направлений и скоростей перемещения закачиваемых вод;

• оценка взаимосвязи добывающих и нагнетательных скважин;

• выделение наиболее промытых участков залежей и участков, неохваченных процессом вытеснения, где могут находиться остаточные запасы нефти;

• оценка изменений объема сети фильтрационных каналов в пласте-коллекторе;

• установление проявлений водонапорного режима, оценка объемов внедряющихся пластовых и конденсационных вод при разработке газовых залежей;

• изучение характера, объема и закономерностей поступления пластовых вод в залежи нефти, разрабатываемые с применением заводнения;

• уточнение энергетического состояния залежей и корректировка построения карт изобар;

• выдача рекомендаций по регулированию разработки залежей на перспективу с целью предотвращения неоправданных потерь в недрах УВ-сырья и преждевременного обводнения добывающих скважин;

• прогноз и предупреждение солеотложения в продуктивных пластах, скважинном и наземном оборудовании;

• установление качества проведения водоизоляционных мероприятий в добывающих скважинах.

Помимо перечисленных и некоторых других прикладных вопросов оптимизации эксплуатации месторождений УВ, гидрогеохимические исследования в регионах с нефтяными и газовыми промыслами приобретают также все большее значение для решения таких задач, как:

S оценка совокупных техногенных воздействий на геологическую и окружающую природную среду;

S контроль состояния природных вод, в том числе объектов питьевого водоснабжения;

S захоронение жидких промстоков;

S использование попутных промысловых вод в качестве гидроминерального сырья и бальнеологических целей.

В целом можно говорить о гидрогеохимическом мониторинге нефтегазодобывающих регионов, центральное место в котором следует отводить гидрохимическому контролю разработки месторождений УВ.

современных научно-методических подходов и требованиям современного Методика гидрогеохимического контроля, разрабатываемая на протяжении многих лет, в настоящее время усилена совокупным анализом геохимических параметров системы вода породы УВ, а также индикаторными исследованиями эффективным инструментарием для исследования техногенных геофлюидодинамических изменений. Реализуя методические приемы гидрогеохимического контроля на целом ряде объектов, были получены весьма обнадеживающие практические результаты.

На основе гидрогеохимии техногенеза нефтяных месторождений создана современная наукоемкая, высокоэффективная технология анализа, контроля и регулирования разработки нефтяных месторождений. Методически технология представлена обширным комплексом способов установления выработки запасов и оценки роли пластовых, закачиваемых и других технологических вод в вытеснении нефти к забоям добывающих скважин из различных продуктивных пластов на обводненных участках конкретных месторождений.

Важно, что при этом методика малозатратна.

Применение геоэкологического сопровождения процесса извлечения углеводородного сырья в виде традиционного комплекса методов контроля состояния компонентов ГС и способов оценки воздействия на них нефтепромыслового техногенеза (гидрогеохимический мониторинг) в настоящее время недостаточно эффективно.

Для решения актуальных проблем экологической гидрогеологии старых районов нефтедобычи (не только на научном, но и на практическом уровне) должны использоваться технологии снижения негативного воздействия нефтедобычи на геологическую среду, направленные на идентификацию нефтяного загрязнения, поиск, геометризацию, ликвидацию техногенных скоплений компонентов глубинных флюидов в верхней части геологической среды, прогнозирование и контроль процесса закачки стоков в глубокие горизонты.

Наряду с решением прямых задач, методика позволяет оценивать целесообразность использования попутных вод в качестве гидроминерального сырья, уточнять распределение остаточных запасов на площади, что немаловажно для деятельности вертикальноинтегрированных компаний.

Практические сферы внедрения многочисленные месторождения нефти и газа, где накопленный гидрогеохимический материал не систематизирован, его анализ не соответствует возможностям нефтегазового промысла.

Литература

1. Использование результатов литогидрогеологических исследований при поисках нефти и газа (на примере Припятского прогиба и некоторых регионов Сибирской платформы) [Текст] / А. А. Карцев, А. Н. Дмитриевский, В. Д. Порошин и др. // Геология, методы поисков и разведки месторождений нефти и газа. М., 1989. Вып. 7.