Региональный Координационный Научно-Технический «Нефтяная долина» Гуторов Ю. А., А. Ю. Гуторов Управление реологическими свойствами углеводородов в пластовых условиях 2 014 г
|
Скачать 4.98 Mb.
|
3.2 Процессы десульфатизации пластовых вод как показатель нефтеносности Восстановление сульфатов, содержащихся в водах, является одним из распространенных процессов, протекающих в нефтяных месторождениях. В результате этого процесса происходит, но только удаление сульфатов из состава вод, но и появление в водах сероводорода, увеличение содержания в них гидрокарбонатов, а часто и преобразование вод в новый гидрокарбонатнонатровый генетический тип. В явлениях восстановления сульфатов принимают участие углеводородные компоненты нефти, а возможно, и углеводородных газов. Понятно поэтому, что в нефтяном месторождении идут процессы не только преобразования состава вод, но и резкого видоизменении состава нефти и углеводородного газа. В результате десульфирования происходит окисление отдельных компонентов состава, как нефти, так и газа, вплоть до образования свободной углекислоты. Все это, по мнению ряда исследователей, может привести к полному разрушению нефтяных залежей или перевода их в газовые месторождения. Показателем интенсивности процессов десульфирования вод может явиться содержание сероводорода в водах, часто превышающее 1000 мг/л. При этом совершенно не учитывается сероводород, затрачиваемый на восстановление окислов железа, находящихся в породах и фиксируемых в них в виде пирита. Отсюда очевидна грандиозность явлений десульфирования вод, в том или ином виде протекающая почти во всех нефтяных месторождениях. Восстановление сульфатов вод может происходить или в результате непосредственного взаимодействия их с битуминозным веществом, или же вследствие жизнедеятельности бактерий, потребляющих углеводородные компоненты битумов. Является дискуссионным вопрос о том, какой из этих процессов доминирует в нефтяных месторождениях. Ему посвящены многочисленные работы отдельных исследователей. На разборе их сейчас мы не останавливаемся. В нашем представлении в этих процессах значительную роль играют бактерии, постанавливающие сульфаты при участии органического вещества. Нужно думать, что состав органического вещества является фактором, определяющим условия развития бактериальной микрофлоры. Битумы сложного состава, высококарбонизированные или окисленные, представляют собой менее благоприятный субстрат для развития анаэробных бактерий, нежели более легкие и высокобитуминизированные жидкие или газообразные углеводороды. Но в то же время наиболее простейший из углеводородов — метан — является, видимо, наиболее инертным в явлениях восстановления. Процессы десульфирования для своего течения требуют наличия соответствующей анаэробной восстановительной обстановки, т.е. той геохимической обстановки, в которой только и возможно формирование и сохранение нефтяных залежей. Это сходство геохимических обстановок еще больше подчеркивает взаимосвязь между нефтеносностью вод и наличием процессов десульфирования вод. Процессы десульфирования протекают не только в обстановке нефтяных месторождений. Мощное развитие они имеют в иловых отложениях разнообразных по своему характеру водоемов: в морях, в соленых озерах и даже в пресных, преимущественно застойных, озерах и болотах. Сероводородные источники наблюдаются и в областях развития эзверженных пород. Нередки они и в осадочных толщах, особенно фациях соленосно-гипсоносных пород. Все это говорит о широком распространении процессов десульфирования в природе. Но максимального развития эти процессы достигают все же в нефтеносных провинциях, где они распространяются на глубину на сотни и даже тысячи метров. Одним из основных показателей возможной связи явлений десульфирования вод с нефтеносностью недр является генетический тип вод, с которым связаны процессы их десульфирования. Принадлежность вод к хлоркальциевому или гидрокарбонатнонатровому типу особо значимо, как это выяснено ранее, при оценке нефтеносности недр. Характерным показателем течения процессов десульфирования является содержание в водах сульфатов и сероводорода. В общем, полное удаление из вод сульфатов и значительное накопление в них сероводорода могли бы говорить о максимальной интенсивности явлений десульфирования. Обе эти геохимические константы тесно и неразрывно связаны друг с другом, однако, в природной обстановке их количественные соотношения могут значительно видоизменяться в связи с рядом вторичных реакций, текущих в водах и породах. Для нас представляется особо существенным уяснить — определяет ли абсолютное содержание в водах сульфатов, как таковых, интенсивность процессов десульфирования, а следовательно, и возможность использовать содержание сульфатов, как один из возможных показателей при прогнозе нефтеносности. Ответ на этот вопрос может быть получен, исходя из рассмотрения фактических материалов по содержанию сульфатов в водах отдельных нефтяных месторождений России. Рассматривая эти материалы, мы видим, что содержание сульфатов колеблется в водах нефтяных месторождений в значительно широких пределах. В одних случаях мы констатируем полное исчезновение сульфатов из состава вод, что говорит об окончании процесса десульфирования. Его завершение естественно объясняется исчезновением из вод солевых компонентов, участвующих в реакциях десульфирования. В то же время мы наблюдаем среди вод нефтяных месторождений и воды с постоянным и относительно достаточно высоким содержанием сульфатов, хотя все же в большинстве случаев не превышающим нескольких миллиграмм-эквивалентов на 100 г воды. Попытаемся уяснить, отчего зависит столь разнообразное содержание сульфатов в водах нефтяных месторождений. Нужно полагать, что основными причинами, определяющими величину содержания сульфатов в водах, являются следующие: химический тип воды, литологический состав пород нефтяного месторождения, интенсивность процессов десульфирования и степень раскрытости месторождения. Влияние химического типа воды на содержание в ней сульфатов заключается в том, что растворимость последних в различных типах вод неодинакова. В водах хлоркальциевого типа сульфаты могут содержаться только в форме сернокислого кальция, растворимость которого вообще невелика и в значительной мере определяется величиной содержания в водах хлористого натрия. При повышении содержания хлористого натрия растворимость сульфата кальция вначале растет и достигает максимума, при содержании в воде 10% хлористого натрия. В этом случае содержание сульфатного иона достигает 9 мг-экв на 100 г воды. При дальнейшем увеличении содержания в водах хлористого натрия растворимость в них сульфатов кальция начинает падать. В обычных для нефтяных месторождений водах хлоркальцевого типа, достигающих высокой концентрации и содержащих в себе, помимо хлористого натрия, еще значительный процент хлоридов кальция и магния, общий вид кривой растворимости сульфата кальция не изменяется, но абсолютное содержание его в воде будет пониженным в связи с наличием в воде одноименного иона кальция. При оценке содержания сульфатов в водах хлоркальциевого типа необходимо исходить из теоретически возможного предела растворимости сульфата кальция в данной солевой системе и устанавливать степень сульфатности вод именно исходя из этого. Обычно воды хлоркальциевого типа в нефтяных месторождениях почти всегда являются системами не насыщенными в отношении сульфата кальция. В водах гидрокарбонатнонатрового типа сульфаты представлены исключительно в виде солей щелочных металлов. Растворимость их является высокой. Поэтому оценка величины растворимости сульфатов для вод данного типа является излишней. Содержание сульфатов в водах определяется, с одной стороны, величиной накопления их в породах, а с другой — интенсивностью процессов десульфирования. В литологическом составе пород основное воздействие на процессы десульфирования оказывают содержащиеся в породах сульфаты. Если порода содержит значительное количество сульфатов, то имеет место постоянное выщелачивание их водами, и, следовательно, полная невозможность завершения в них процессов десульфирования. В этих литологических условиях мы всегда констатируем присутствие в водах того или иного количества сульфатов. Примерами подобного состава могут явиться воды ряда месторождений Второго Баку. Так, например, воды рифогенных известняков Ишимбаевского и Верхне-Нусовекого месторождений, залегающие в загипсованных известняках и доломитах, в нижней части нефтяной залежи всегда содержат в себе значительные количества сульфатов, несмотря на наличие интенсивного процесса десульфирования, протекающего в водах. Содержание сульфатного иона в этих водах достигает 1-8 мг-экв на 100 г воды. Аналогично рассолы хлоркальциевого типа, залегающие в карбонате и девоне Краснокамска, Туймазов и Сызрани, также содержат значительные количества сульфатов, что связано с высокой загипсованностью разрезов этих отложений. В тех же районах, в участках разреза теряющих загипсованность, что имеет, например, место в кластических пачках угленосной свиты или нижнего девона, содержание сульфатов в водах резко снижается или последние полностью исчезают из состава вод. При малой сульфатности пород геологического разреза нефтяных месторождений или при их бессульфатности дополнительное поступление сульфатов из пород в воды является или весьма ограниченным или совершенно исключенным. В этих случаях может иметь место полное десульфирование состава вод. В качестве примера можно привести воды нефтяных месторождений Южной Эмбы или Азербайджана. Так, воды хлоркальциевого типа юры Южной Эмбы совершенно не содержат сульфатов. То же наблюдается в ряде месторождений Азербайджана, где воды гидрокарбонатнонатрового типа, залегающие в нижнем отделе продуктивной толщи, также лишены сульфатов. Чем определяется различная интенсивность процессов десульфирования, пока что не представляется ясным. Причины этого обусловливаются, вероятно, рядом факторов. Различная интенсивность десульфирования проявляет себя не только в различных месторождениях, но часто и в пределах одного и того же пласта. Так, например, подошвенные воды Ишимбая, вскрытые на Восточном и Западном массивах, резко разнятся друг от друга, как по содержанию сульфатов, так и сероводорода. В пределах каждого массива наблюдаются различия в содержании этих компонентов далее по соседним скважинам. Какой-либо закономерности в их распределении не наблюдается. Аналогичную картину приходилось наблюдать и по ряду других месторождений (Бугуруслан, Андижан и пр.). По образному выражению Варова, такое участковое расположение очагов десульфирования весьма напоминает рост бактериальных колоний в чашках Петри. По его представлению, подобное своеобразное распределение процессов десульфирования в пределах одного пласта исключает возможность прямого восстановления сульфатов нефтью, ибо при наличии этого процесса эффект десульфирования распространялся бы равномерно по всей площади. Лишь различие в количественном распределении по пласту десульфирующей микрофлоры могло бы объяснить подобные явления. К сожалению, специальных наблюдений по распределению сульфатов и сероводорода в водах нефтяных месторождений имеется еще весьма недостаточно. Кроме того, ряд анализов на содержание сульфатов и сероводорода проводился в лабораториях спустя значительное время после отбора проб. Ввиду быстрого окисления сероводорода, подобные анализы не дадут истинного представления о содержании сульфатов в водах. Наконец, значительное влияние на содержание сульфатов в водах оказывает степень раскрытости месторождения и, в частности, нефтяной залежи. Чем более облегчено соединение нефтяного пласта, содержащего контурные воды с земной поверхностью, чем легче протекают по пласту, в результате его разработки, воды верхних его участков, обычно обогащенные сульфатами, тем больше сульфатов содержится в контурных водах нефтяного пласта. Само собой разумеется, что залежи подобного типа являются и минимально продуктивными. Примерами их могут служить верхние нефтеносные горизонты Мирзаанского месторождения в Кахетии, или воды Чокрака, или караганских слоев ряда раскрытых структур Дагестана. Таким образом, оценка содержания в водах сульфатов, как показателей процессов десульфирования, а, следовательно, и нефтеносности должна базироваться не только на абсолютном их содержании в водах, но исходя из учета генетического типа воды, а также литологического состава пород. Кроме того, необходимо учитывать и возможную различную интенсивность процессов десульфирования даже в пределах одного и того же пласта. Сероводород является непосредственным продуктом течения в водах реакций десульфирования, вне зависимости от того, протекали ли они в прошлом, или совершаются в настоящее время. Содержание в водах сероводорода также колеблется в весьма широких пределах. В ряде месторождений наблюдается огромное накопление сероводорода в водах нефтяных месторождений, доходящее до 1000-2000 мг/л. Подобное содержание сероводорода в водах некоторых нефтеносных пластов наблюдается в месторождениях Краснокамска, Туймазов, Бугуруслана, Ишимбая, Андижана и др. В то же время в водах других нефтяных месторождений высокой продуктивности констатируется, или полное отсутствие сероводорода, или содержание его лишь в незначительных количествах, всего нескольких миллиграммов на литр. Существенно отметить, что многие воды нефтяных месторождений, не содержащие сероводорода, являются в то же время и бессульфатными. Это явно указывает, что они претерпели процесс десульфирования, но конечный продукт десульфирования — сероводород — не сохранился. Попытаемся установить, что является причиной накопления сероводорода или его исчезновения из вод нефтяных месторождений, подвергавшихся процессам десульфирования. Химический тип вод, играющий столь большую роль в накоплении в них сульфатов, на процессы концентрирования сероводорода в водах воздействия не оказывает. Лишь присутствие солей тяжелых металлов могло бы привести к удалению сероводорода из вод и к фиксации его в породах в виде сульфидов соответствующих металлов. Но следует заметить, что соли тяжелых металлов лишь в исключительных случаях в значительных количествах наблюдаются в природных водах. Поэтому их воздействие на удаление сероводорода из вод не может иметь широкого распространения. В нашем представлении наличие сероводорода, величина его накопления или его исчезновения определяется нижеследующими обстоятельствами: а) течением в водах окислительных реакций, б) литологическим составом пород, в) интенсивностью процессов десульфирования. В результате течения окислительных реакций сероводород будет окисляться. Образующаяся элементарная сера будет выпадать из вод, и накопляться в породах. Таким образом, сера в определенной обстановке может также явиться показателем процессов десульфирования. Окислительная обстановка, вообще говоря, не характерна для нефтяных месторождений. Лишь раскрытые нефтяные залежи в своих верхних участках, подвергающихся воздействию окислительной кислородной обстановки земной поверхности, содержат воды, в которых мыслимо течение реакций окислительного порядка. Проникновение в залежь верхних вод, содержащих кислород в результате разработки месторождения или наличия дизъюнктивных нарушений, может привести к аналогичным явлениям. Наличие серы в шапке нефтяных месторождений или в определенных участках их разреза может говорить о явлениях окисления сероводорода. Литологический состав пород является решающим фактором, определяющим возможность накопления сероводорода в водах. Классический состав коллекторов, особенно обогащенный глинистым материалом, содержащим соединения железа, неблагоприятен для накопления сероводорода в водах. Взаимодействие сероводорода с окисными или гидратными формами железа приводит к образованию пирита, который накопляется в коллекторах и, следовательно, может явиться в некоторых случаях показателем процессов десульфирования. Но широкое распространение пирита в породах, особенно морского происхождения, весьма затрудняет оценку нахождения пирита в породах, как возможного показателя нефтеносности. Хотя явное обогащение пиритом песчаных коллекторов в водо-нефтяной зоне явно говорит о фиксации сероводорода породами. Карбонатные коллектора, содержащие небольшие количества соединений железа, а иногда и вовсе их лишенные, максимально благоприятны для накопления сероводорода в водах. Чистые, песчаные коллектора занимают среднее положение. Воздействие литологического состава пород на возможность накопления сероводорода в водах можно демонстрировать на примерах нефтяных месторождений Эмбы и Азербайджана. Воды Эмбы, равно, как и некоторых водоносных горизонтов продуктивной толщи на Ашперонском полуострове, являются бессульфатными и в то же время, как правило, не содержат сероводорода. Отсутствие сульфатов в водах, несомненно, говорит об имевшем место процессе их десульфирования. Исчезновение из вод сероводорода является следствием его взаимодействия с глинисто-песчаными коллекторами, содержащими воды. Накопление в водах сероводорода, равно как и исчезновение из них сульфатов зависит, конечно, и от интенсивности процессов десульфирования. Итак, абсолютное содержание в водах сероводорода далеко не всегда может явиться показателем наличия и интенсивности процессов десульфирования. Воды, претерпевшие полное десульфирование, могут вовсе не содержать сероводорода в результате имевшего место взаимодействия его с минеральными компонентами пород-коллекторов. При оценке содержания сероводорода в водах следует всегда учитывать возможность течения окислительных реакций, а также литологический состав пород-коллекторов. Явления десульфирования вод, находящие свое выражение в исчезновении или уменьшении содержания в них сульфатов, а также в накоплении сероводорода, не могут считаться все же прямым показателем нефтеносности недр, так как в природной обстановке реакции десульфирования могут протекать и без участия нефти. Однако, мы рассматриваем процессы десульфирования в качестве косвенного показателя нефтеносности, имеющего большое и самостоятельное значение в общей системе гидрохимических исследовании при поисках нефти. Лишь в зонах развития нефтяных месторождений процессы десульфирования получают наиболее широкое и мощное развитие. Кроме того,явления десульфирования требуют наличия восстановительной обстановки, обязательной для сохранения нефтяных залежей. Все это в совокупности и позволяет считать, что высокое содержание сероводорода в водах и отсутствие или низкое содержание сульфатов может рассматриваться как весьма благоприятный показатель нефтеносности. Но в то же время малое содержание сероводорода и несколько повышенное количество в водах сульфатов не следует рассматривать как отрицательные показатели в прогнозе нефтеносности. Лишь исчерпывающий анализ химического типа воды и литологического состава пород, внимательное рассмотрение условий залегания вод может установить значимость процесса десульфирования в общей оценке проблемы нефтеносности. |
Похожие:
 |
Федеральный закон технический регламент О безопасности трубопроводов промысловых и магистральных для транспортировки жидких и газообразных углеводородов |
 |
Сергей Матвеев cto, Технический директор Местоположение Управление проектами, Управление продуктами, Управление людьми, Построение команды, Управление разработкой, Проектное планирование,... |
|
Нефтяная компания Дополнительные мероприятия по обеспечению безопасности дорожного движения в зимних условиях 17 |
|
Нефть определение углеводородов с 1 с 6 методом газовой хроматографии гост 13379-82 Настоящий стандарт устанавливает метод определения углеводородов с 1 С6 с массовой долей более 0,01 в нефти, подготовленной по гост... |
|
Отчет ООО дук «Медвежья Долина» ... |
|
Российской федерации федеральное агентство по образованию Первая редакция. – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, Координационный совет учебно-методических... |
|
Открытое акционерное общество «Научно-технологическая компания «Российский... |
|
На оказание научно-технических услуг по добровольной сертификации Акционерное общество «Научно-технический центр Единой энергетической системы» (ао «нтц еэс») |
|
Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (Россия), далее именуемое «Продавец», в лице Директора Департамента трейдинга... |
|
«национальный медицинский исследовательский центр «межотраслевой... Национальный медицинский исследовательский центр межотраслевой научно-технический комплекс |
|
Управление образования администрации г. Белгорода Белгородский региональный институт повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов |
|
Акционерное общество научно-технологическая компания «Российский... |
|
Открытое акционерное общество «Научно-технологическая компания «Российский... |
|
Положение о 2-й Всероссийской практической конференции «Управление... Настоящее положение устанавливает порядок организации и проведения Всероссийской практической конференции «Управление образованием... |
|
Руководство по эксплуатации ацпр. 407154. 014 Рэ Руководство по эксплуатации предназначено для изучения принципа действия и устройства расходомера ультразвукового с накладными излучателями... |
|
Руководство по эксплуатации ацпр. 407154. 014 Рэ Руководство по эксплуатации предназначено для изучения принципа действия и устройства расходомера ультразвукового с накладными излучателями... |