Пластовые воды нефтяных и газовых залежей

Нефтяные и газовые месторождения всегда содержат воду. Условимся называть воду верхней, если она насыщает проницаемый пласт, залегающий выше продуктивного (газо- или нефтеносного) пласта; нижней, если насыщает пласт, расположенный ниже продуктивного; подошвенной или краевой, если она заполняет поры коллектора под нефтяной (газовой) залежью и вокруг последней; промежуточной, если насыщает проницаемый пропласток в самом продуктивном пласте.

В собственно нефтяной (газовой) части пласта всегда также содержится вода, сохранившаяся со времени образования залежи. Эту воду называют остаточной (или иногда реликтовой).

Вода в пористой среде может существовать в виде:

а) капиллярно связанной в узких поровых каналах, в которых в большой степени сказывается влияние капиллярных сил;

б) адсорбционной, удерживаемой молекулярными силами у поверхности скелета породы и прочно связанной с частицами скелета;

в) пленочной, покрывающей гидрофильные участки поверхности скелета породы;

г) свободной.

Остаточная вода оказывает большое влияние на характер и пути движения углеводородов в пористом пласте, на нефтеотдачу, смачиваемость пород. Например, если остаточная вода покрывает тонкой пленкой поверхность поровых каналов, эта поверхность остается гидрофильной. Если же пленка воды отсутствует, нефть вступает в прямой контакт с поверхностью поровых каналов; на этой поверхности адсорбируются поверхностно активные вещества (ПАВ), содержащиеся в нефти, вследствие чего поверхность становится в значительной мере гидрофобной.

Полагают, что большая часть остаточной воды удерживается капиллярными силами и что тонкая пленка ее покрывает только отдельные участки поверхности коллектора; сплошной пленки воды между нефтью и породой нет. Состояние остаточной воды зависит от ее химического состава. Устойчивые пленки воды на поверхности породы образуются только в том случае, если поверхностное натяжение между водой и нефтью очень мало или вода слабо минерализована. Сильно минерализованные остаточные воды не образуют равновесной смачивающей пленки, так как ионы солей разрушают сольватные слои.

Содержание остаточной воды зависит также от состава породы и ее проницаемости. С увеличением проницаемости количество остаточной воды уменьшается.

Если в продуктивном пласте имеется подошвенная (краевая) вода, то, между собственно нефтяной (газовой) и чисто водяной зонами его располагается переходная зона, в которой содержатся и нефть (газ), и вода. Распределение воды и нефти (газа) в переходной зоне определяется в основном гравитационными и капиллярными силами, проницаемостью ее и гранулометрическим составом пород. В хорошо отсортированных песчаниках с высокой проницаемостью мощность переходной зоны невелика, не превышает нескольких десятков сантиметров. В мелкозернистых же плохо отсортированных песчаниках с небольшой проницаемостью мощность этой зоны может достигать 5—10 м.

Переходная зона имеется также между чисто нефтяной и чисто газовой зонами в нефтегазовом месторождении; эта зона заполнена нефтью, газом и остаточной водой. Мощность этой зоны, как и зоны между чисто газовой и чисто водяной частями газового месторождения, обычно меньше, чем между нефтяной и водяной зонами. Это связано с различием плотностей нефти, воды и газа.

Для определения количества остаточной воды в нефтяном или газовом коллекторе необходимо отобрать керн, но так, чтобы в него не попал водный фильтрат промывочной жидкости и чтобы остаточная вода не была вытеснена и не испарилась. Целесообразно поэтому в качестве промывочной жидкости при отборе керна использовать растворы на нефтяной основе. Поднятый из скважины керн следует немедленно поместить в закрытый сосуд под слой нефти либо парафинировать, а затем отправить в лабораторию для анализа.

Пластовые воды всегда минерализованы. В них содержатся хлориды, карбонаты и бикарбонаты щелочных и щелочноземельных металлов, иод, бром, аммиак, углеводородные газы, сероводород (иногда в значительном количестве). В пластовых водах обнаружены анионы и мыла нафтеновых и жирных кислот, фенолы, азотсодержащие кислоты и некоторые другие органические вещества, перешедшие сюда из нефти. Содержание солей в пластовых водах колеблется от нескольких десятков до 300 кг/м3, содержание же органических анионов может достигать иногда 5 кг/м3. Концентрация солей в остаточной воде обычно выше (иногда в несколько раз), чем в подошвенной.