Пластовые воды месторождения Карачухур-Зых
(По данным химического анализа.)
Е.Л. ЗАРГАРЯН
В повседневной промысловой практике часто сталкиваются с вопросами, тесно связанными с пластовыми водами. Знание последних важно для правильной эксплуатации горизонтов и рациональной разработки залежей.
В связи с недостаточной изученностью химической характеристики пластовых вод Карачухур-Зыхского месторождения ЦНИЛ НПУ Орджоникидзенефть в 1957 г. изучен большой накопленный материал данных химического анализа вод и уточнена гидрохимическая характеристика вод продуктивной толщи. Вместе с тем сделана попытка выявить закономерности изменения характеристики вод по вертикальному разрезу, по площади и с течением времени разработки. В ходе выполнения этой работы было подтверждено, что пластовые воды отдельных смежных горизонтов по химической характеристике перекрывают друг друга и тем самым затрудняют установление принадлежности их к определенному горизонту.
По данным обработки более 5000 химических анализов вод была составлена классификационная характеристика вод и на основании этих данных построены две диаграммы (см. рис. 1 и 2), которые показывают изменение химического состава пластовых вод в зависимости от стратиграфической глубины.
Диаграмма (рис. 1) отчетливо показывает, что минерализация вод с увеличением стратиграфической глубины сверху вниз уменьшается. В верхней части сабунчинской свиты во II горизонте максимальная величина ее достигает 477 мг-экв, а в IX горизонте балаханской свиты 141 мг-экв (на 100 г воды). На фоне общего уменьшения минерализации наблюдаются некоторые участки разреза, где это уменьшение происходит резко, скачками. Так, в верхней части разреза от II горизонта до IV (по мощности 200-220 м) минерализация уменьшается только на 40- 50 мг-экв. В нижней части сабунчинской свиты от IVb горизонта до IVe(по мощности 100-110 м) минерализация резко уменьшается книзу на 175 мг-экв.
В горизонте IVe (подошва сабунчинской свиты) наблюдается резкое изменение химического состава вод по всем компонентам. В этой части разреза отмечается граница перехода к промежуточным водам - от жестких верхних вод к слабожестким или слабощелочным водам (содержание А = 0-4% и S2 = 0-4%). Зона переходных вод отмечается до кровли VIIa горизонта. Ниже этой границы в продуктивной толще залегают исключительно щелочные воды гидрокарбонатно-натриевого типа.
По всем компонентам химического анализа вод наблюдается уменьшение их содержания сверху вниз. Исключение составляют бикарбонаты и карбонаты, содержание которых со стратиграфической глубиной увеличивается.
Пластовые воды II, III и IV горизонтов почти не отличаются друг от друга, изменение отдельных компонентов химического состава вод происходит в одних и тех же пределах. Воды всей этой пачки отложений принадлежат к классу S1, и относятся к натриевой подгруппе хлоридной группы и хлор-кальциевому генетическому типу.
Воды, залегающие ниже (от IVb до IVd горизонтов), несколько отличаются друг от друга уменьшением содержания хлора, кальция и магния. В IVe горизонте отмечается резкое уменьшение всех компонентов химического состава и их почти нельзя отличить от нижезалегающих вод V, VI горизонтов.
Нижезалегающие воды V, VI и VII горизонтов балаханской свиты почти не отличаются друг от друга.
Вся эта пачка отложений характеризуется слабожесткими или слабощелочными водами хлоркальциевого, хлор-магниевого или гидрокарбонатно-натриевого типов подгруппы натриевой хлоридной группы.
Смена типов вод в этой пачке горизонтов происходит в пределах нефтеносной площади. При этом по площади Карачухурской складки в северной части и в седловине между Карачухурской и Сураханской складками залегают слабощелочные воды, а на своде и в южной части складки - слабожесткие воды.
Северная граница распространения слабожестких вод отодвигается постепенно к югу в разрезе продуктивной толщи от IVe до VII горизонта. Следовательно, область распространения слабощелочных вод с переходом в щелочные расширяется к югу. Начиная с VII горизонта и ниже наблюдается распространение по всей площади исключительно щелочных вод. Для распознания и установления принадлежности пластовых вод смежных горизонтов необходимо обращать внимание на то, в какой части структуры получена та или иная вода, а также на статические уровни вод. Так, пачки горизонтов от IVe до VI горизонта, при почти одинаковом химическом составе вод, имеют вместе с тем совершенно отличные статические уровни.
IX горизонт отличается от расположенных выше вод той же балаханской свиты резко повышенным содержанием бикарбонатов и карбонатов, уменьшением хлора, кальция и магния и содержанием сероводорода. Воды IX горизонта легко распознаются по характерному резкому запаху сероводорода.
Гидрохимические особенности пластовых вод нижнего отдела продуктивной толщи иллюстрируются на диаграмме разреза (рис. 2). Диаграмма ясно показывает, что минерализация вод нижнего отдела закономерно уменьшается с глубиной от горизонтов НКГ (159 мг-экв) и НКП (126 мг-экв) до ПК4 (40-47 мг-экв).
В пределах калинской свиты наблюдается обратная картина - с увеличением глубины минерализация вод увеличивается.
На фоне общего уменьшения минерализации вод нижнего отдела продуктивной толщи здесь также наблюдаются участки резкого перехода от одних значений к другим. Так, при переходе от свит НКГ-НКП к кирмакинской минерализация вод уменьшается на 30-60 мг-экв. Воды, залегающие в верхней части кирмакинской свиты, резко отличаются от вод подкирмакинской свиты. Воды калинской свиты с минерализацией 70-117 мг-экв резко отличаются от подкирмакинской с минерализацией 40-47 мг-экв.
Закономерности изменения отдельных компонентов химического состава вод здесь выдерживаются так же, как и в верхнем отделе. По мере увеличения стратиграфической глубины до ПК4 происходит уменьшение содержания хлора, натрия и калия. Содержание карбонатов и бикарбонатов с глубиной увеличивается. Содержание кальция и магния настолько мало, что почти не улавливаются закономерности их изменения. Пределы колебаний содержания кальция (0-0,6 мг-экв) и магния (0-0,8 мг-экв) выдерживаются от НКГ до калинской свиты. Рассматривая изменение содержания всех компонентов химического анализа, можно отличить пластовые воды НКГ и НКП от пластовых вод кирмакинскои свиты. В пределах кирмакинской свиты пластовые воды верхней ее части (от КС4 до КС3) почти не отличаются друг от друга, но легко отличаются от вод нижних горизонтов (от КС4 и КС5) по повышенному содержанию хлора и пониженному значению первой щелочности (А). Пластовые воды нижезалегающих горизонтов (ПК1 ПК2, ПК4) подкирмакинской свиты имеют идентичную характеристику. Изменение содержания отдельных компонентов химического анализа происходит в одних и тех же пределах. Пластовые воды калинской свиты (КаС2 и КаС3) отличаются от вышезалегающих вод ПК4, но воды КаС1 почти нельзя отличить от вод ПК4. Таким образом, можно отметить, что пластовые воды горизонтов, достаточно отдаленных один от другого в разрезе продуктивной толщи, резко отличаются друг от друга и в их химическом составе не наблюдается перекрытия отдельных компонентов.
Наиболее ярко в разрезе выделяются сильно минерализованные воды верхней пачки горизонтов сабунчинской свиты (II, III, IV) от вод низов этой же свиты (IVb, IVcde). Пластовые воды, залегающие в верхней части балаханской свиты (V, VI горизонты), резко отличаются от вод, залегающих в низах той же свиты, где их минерализация изменяется от 278-201 мг-экв в V горизонте до 141-126 мг-экв в IX горизонте. Воды, залегающие в свитах НКГ и НКП с минерализацией 126-159 мг-экв, резко отличаются от ниже- залегающих вод кирмакинской свиты с минерализацией 87,2-96,7 мг-экв.
Воды, залегающие в подкирмакинской свите, с минерализацией от 40-47 мг-экв резко отличаются от вышезалегающих вод КС, и, наконец, воды верхов калинской свиты (КаС1) с минерализацией 38,6-50,2 мг-экв отличаются от вод низов этой же свиты с минерализацией 70,2-117,2 мг-экв (КаС3). Очевидно, что резко отличные характеристики пластовых вод зависят от изменения литологии, нефтегазонасыщенности и других факторов.
Процесс осадконакопления при образовании продуктивной толщи проходил ритмично. Ритмичное изменение литологического состава разреза наложило отпечаток на находящиеся в них пластовые воды. Кроме того, изменявшиеся в течение века продуктивной толщи палеогеографические условия отразились на химическом составе вод бассейна, погребенных совместно с терригенными осадками, образовавшими продуктивную толщу.
И.И. Потапов продуктивную толщу Апшеронской области подразделяет на семь ритмов. Согласно такому подразделению крупность песков и общая песчанистость разреза к подошве ритмов увеличиваются. Мощность и число песчаных пластов к кровле ритмов уменьшаются, а число и мощность глинистых разделов увеличиваются.
Нашими исследованиями установлено, что характеристика пластовых вод разреза продуктивной толщи подчиняется ритмичности осадконакопления продуктивной толщи. В наших диаграммах границы выделенных ритмов соответствуют границам количественного и качественного изменения пластовых вод. При этом в кровле каждого ритма залегают более минерализованные воды, а в подошве ритмов менее минерализованные. Оказывается, что между химическим составом пластовых вод и литологическим составом вмещающих пород имеется тесная связь. Минерализация вод повышена в наиболее глинистых свитах и горизонтах (верхи сураханской свиты, верхи сабунчинской свиты, горизонт IVcd, глины VIII горизонта НКГ, КС, КаС) и понижена в песчаных горизонтах (низы сураханской свиты, IVb, VIIa, свита перерыва, НКП, ПК); первые соответствуют кровлям, а последние подошвам ритмов.
Изменение химического состава пластовых вод по площади и во времени в пределах одного и того же пласта было установлено на основании построенных гидрохимических карт по данным анализов начальной стадии разработки и текущим анализам.
В результате исследований было установлено (табл. 1), что минерализация контурных вод значительно ниже минерализации вод, залегающих непосредственно в контакте с нефтью.
Далее установлено, что изменение химического состава вод по площади происходит на незначительную величину. Содержание сульфатов наибольшее в пониженных частях структуры, а также в контурных водах, наименьшее в повышенных частях структуры.
Наибольшие значения иона хлора приурочиваются к повышенным частям зон нефтенасыщения, а наименьшие значения его к пониженным частям и контурным водам.
Наибольшее содержание иона кальция приурочивается к пониженным частям зоны нефтенасыщения, а также к контурным водам, а наименьшее содержание его наблюдается в повышенных частях залежей.
Изменение содержания иона магния прямо противоположно таковому иона кальция.
Наибольшее содержание ионов бикарбонатов и карбонатов наблюдается в пониженных и наименьшие значения их в повышенных частях зон нефтенасыщения.
Общая минерализация пластовых вод изменяется от наибольших значений в повышенных частях нефтенасыщения к наименьшим значениям в пониженных зонах нефтенасыщения.
С течением времени разработки залежей происходит закономерное изменение химического состава пластовых вод. Это изменение тем интенсивнее, чем интенсивнее происходит продвижение контурных вод. При этом одни компоненты химического состава с течением времени увеличиваются (ионы НСО3, SO4 и Са), а другие уменьшаются (ионы С1 и Mg).
Таблица 2 показывает изменение химического состава пластовых вод с течением времени.
Из табл. 2 видно, что наибольшему изменению подвергается ион хлора, от которого зависит величина общего изменения минерализации. Величина изменения минерализации пластовых вод за 1 год составляет 2,2-5,2 мг-экв.
Выводы
1. Пластовые воды нефтяного месторождения Карачухур-Зых принадлежат к двум генетическим типам (хлоркальциевым в сураханской и сабунчинской свитах и гидрокарбонатнонатриевым в балаханской свите и нижнем отделе продуктивной толщи).
Характерны следующие изменения химического состава:
а) минерализация уменьшается от 614-470 мг-экв в сураханской свите до 40-47 мг-экв в ПК с глубиной не плавно, последовательно, а подчиняется ритмичности осадконакопления продуктивной толщи и зависит, как можно думать, от литологического состава пород, нефтегазонасыщенности, а также биохимических процессов;
б) содержание ионов хлора, натрия и калия, кальция и магния и микроэлементов (марганца, алюминия, бария, лития, стронция) уменьшается с глубиной;
в) содержание карбонатов, бикарбонатов, нафтеновых кислот, а также бора увеличивается с глубиной;
г) переход от жестких вод к щелочным в разрезе продуктивной толщи происходит при концентрации, не превышающей 100 мг-экв на 100 г воды (при 5-6,5° Боме); выше этой концентрации воды жесткие.
2. Химический состав пластовых вод не постоянен в одном и том же пласте и изменяется во времени и по площади. Воды, отобранные из зоны водонефтяного контакта (в пределах нефтяной залежи) обладают большей минерализацией, нежели воды, отобранные из скважин вне контура нефтеносности (краевые контурные).
Наибольшей минерализацией характеризуются воды повышенных частей структуры (своды и присводовые части складки). Наименьшей минерализацией характеризуются воды, полученные в пониженных частях складки (вниз по падению пластов на крыльях и периклинальных частях складки).
Со временем разработки залежей происходит уменьшение минерализации и состав их вод приближается к химическому составу контурных вод тем больше, чем интенсивнее происходит продвижение контурных вод.
Изменение химического состава воды происходит за счет изменения содержания главным образом иона хлора. Наименьшим колебаниям подвержены бикарбонаты и карбонаты и нафтеновые кислоты.
ЦНИЛ НПУ Орджоникидзенефть
|
Гори зонты |
Химический состав, мг-экв |
Примечание |
|
|
хлор |
сумма анионов и катионов |
||
|
II |
210-235 |
423-477 |
Из нефтеносной зоны |
|
II |
203-209 |
408-420 |
За контуром нефтеносности |
|
III |
208-232 |
419-465 |
Из нефтеносной зоны |
|
III |
190-200 |
385-403 |
Контурные воды |
|
IV |
194-230 |
392-432 |
Из нефтеносной зоны |
|
IV |
187-193 |
374-390 |
Контурные воды |
|
Горизонты |
Величина изменения за 1 год, мг-зкв |
|||||
|
Cl |
SO4 |
HCO3 |
Са |
Mg |
Σ |
|
|
II |
-1,3 |
-0,2 |
+0,047 |
+0,8 |
-0,9 |
-2,9 |
|
III |
-1.1 |
+0,2 |
+0,1 |
+0,55 |
-0,5 |
-2,7 |
|
TV |
-2,2 |
+0,04 |
+0,04 |
+0,05 |
-1,03 |
-5,2 |
|
V |
-1,38 |
+0,06 |
|
+0,09 |
-0,09 |
2,2 |
|
VI |
-2,44 |
+0,01 |
-0,20 |
-0,10 |
-0,12 |
-3,3 |
|
VIIa |
-1,8 |
-0,07 |
- |
-0,4 |
-0,2 |
-3,4 |
Рис. 1. Гидрохимическая характеристика пластовых вод сабунчинской и балаханской свит продуктивной толщи нефтяного месторождения Карачухур-Зых по данным химического анализа (в мг-экв).
1 - минерализация (сумма анионов и катионов); 2 - С1; 3 - НСО2+СО3; 4 - Ca+Mg; 5 -Na+K; 6 - S2; 7 - А.
Рис. 2. Гидрохимическая характеристика пластовых вод нижнего отдела продуктивной толщи нефтяного месторождения Карачухур-Зых по данным химического анализа (в мг-экв).
1 - минерализация (сумма анионов и катионов); 2 - С1; 3 - НСО2+СО3; 4 - Са+Mg; 5 -Na + К; 6 - А.