Изучение поровых вод имеет важное значение для понимания процессов, происходящих при формировании залежей нефти и газа, а также для оценки начальной нефтегазонасыщенности по данным геофизических исследований скважин.

Остаточная вода в продуктивных нефтегазоносных породах содержится в поровых каналах малого сечения, пленках, покрывающих стенки каналов, на поверхности зерен в виде менисков и капель, образовавшихся за счет разрыва пленок воды.

Минерализация поровой воды может быть определена либо по пробам воды, отобранным из пород, либо по данным химического анализа водных вытяжек из образца и объему поровой воды. Для извлечения проб воды применяют метод отжима при высоких и сверхвысоких давлениях [1]. При этом породу сжимают, уменьшая объем пор, а полученную воду собирают в специальный приемник. Образец породы в процессе опыта разрушается, при этом, если в минеральной части присутствуют сульфаты, отжимаемая вода обогащается солями сульфатов благодаря увеличению растворимости последних при повышении давления отжима [2].

По второму, более широко применяемому методу на одной пробе определяют воду дистилляционно-экстракционным либо дистилляционным методом, а на параллельной или той же пробе путем водной вытяжки - количество водорастворимых солей. В случае неоднородности породы использование параллельных образцов может привести к ошибкам в определении минерализации поровых вод.

В карбонатных и сульфатных породах метод водной вытяжки может искажать минерализацию поровой воды за счет повышенной растворимости породообразующих минералов.

Наиболее целесообразно, на наш взгляд, определение минерализации поровой воды проводить не по вытяжкам, а по пробам естественной остаточной воды. Обычно из керна удается выделить в естественном виде остаточную воду путем отжима, однако широкого применения метод не нашел ввиду того, что для его реализации необходимо громоздкое оборудование, включающее гидравлический пресс усилием в тысячи тонн.

Нами предложен и опробован новый метод получения проб воды из пород продуктивных отложений путем вытеснения остаточной воды маслом из керна, полученного при бурении скважин на безводном растворе. В общем случае из образцов с хорошими коллекторскими свойствами путем прокачивания масла через образец извлечь остаточную воду не удается, так как масло фильтруется в основном по крупным поровым каналам, которые не заняты водой. Но среди продуктивных отложений встречаются низкопоровые коллекторы с высоким содержанием остаточной воды, относительно легко вытесняемой маслом [3]. Если неэффективные поры, в которых содержится нефть либо газ, исключить из фильтрации путем заполнения их жидким полимером, то можно вытеснить остаточную воду из субкапиллярных каналов.

Суть методики извлечения поровых вод кратко может быть изложена следующим образом. В том случае, когда порода плотная, с низкой проницаемостью и высокой водонасыщенностью, процесс вытеснения поровых вод проводится в одну стадию. Герметизируется боковая поверхность керна и к одному из торцов образца подводится масло. Создается давление выше капиллярного, удерживающего поровую воду в образце, и производится ее вытеснение. Если породы высокопроницаемые, с низким содержанием остаточной воды, тогда вытеснение проводится в две стадии. Первая включает герметизацию боковой поверхности и нижнего торца керна эпоксидным компаундом, так же как при работе с плотными породами. На второй стадии, которая применяется для высокопористых, высокопроницаемых пород, крупные поровые каналы закрываются эпоксидным компаундом, чтобы затем можно было вытеснить маслом воду, которая находится в мелких поровых каналах, на контактах зерен и т. п. Для обеспечения создания перепада давления маслом на воду торцы образца частично освобождаются от затвердевшей эпоксидной смолы.

Конструкция камеры для вытеснения поровых вод показана на рисунке . Камера 6 устанавливается на станину 1. В корпус камеры вворачивается сменный мост 4, уплотнение производится резиновым кольцом 3. Сменный мост служит для герметизации образца по боковой поверхности. Взаимозаменяемый набор таких мостов позволяет вести подготовку к вытеснению воды сразу нескольких образцов.

Первичная герметизация образца производится путем заполнения стакана 5 (с известным объемом) эпоксидным компаундом из расчета, что при погружении образца данного диаметра и длины компаунд поднимается приблизительно на 3/4 высоты образца. На время полимеризации компаунда для исключения потерь воды верхний торец покрывается слоем масла 8. После отвердевания компаунда нижний торец образца через канал к мосту вскрывается на глубину 3-5 мм сверлом диаметром 4 мм.

Для закачки компаунда в крупные поры масло, покрывающее верхний торец образца, заменяют на новую порцию компаунда, мост с образцом вставляют в корпус, а поверх компаунда заливается масло. Через верхний штуцер камеры маслом создается давление порядка 10 МПа, при этом компаунд фильтруется через образец. Так как вязкость эпоксидной смолы велика, часто удается вытеснить остаточную воду при фильтрации через образец эпоксидной смолы. В случае, если воду получить не удалось, процесс прокачки прекращают. Дается время для полимеризации, затем эпоксидная корка на верхнем торце просверливается в нескольких местах до образца, а нижний торец сообщается с приемной емкостью сверлением до него через канал в мосту. Во избежание испарения вытесненной воды 10 пробирку 9 заполняют маслом так, чтобы нижний конец штуцера 2 находился ниже уровня масла. Камеру вновь заполняют маслом и проводят вытеснение воды.

Определение минерализации остаточной воды, извлеченной из керна, выполняется по следующей методике. Пробу воды объемом 0,1- 0,5 см³ переносят на часовое стекло. Масло, которым покрыта вода на часовом стекле, удаляют хлороформом. После того как хлороформ станет прозрачным и бесцветным, его сливают со стекла, а остатки удаляют фильтровальной бумагой. После взвешивания стекла с поровой водой последнюю со стекла испаряют при температуре до 60-80 °С. После сушки при 105°С определяют количество солей, оставшихся на стекле. Просушив соли при 200 °С, устанавливают дополнительные потери воды. Если масса солей при изменении температуры сушки от 105 до 200 °С остается постоянной, это значит, что соли (обычно NaCl) содержат гидратную воду. Значительные же потери массы свидетельствуют о том, что в остатке имеются соли, легко образующие гидраты (обычно СаС1₂*2Н₂О, MgCl₂*2H₂O).

Химический анализ сухих солей позволяет оценить их компонентный состав.

Рассмотренный способ вытеснения поровых вод опробован на образцах пород с различными коллекторскими свойствами из различных нефтегазовых районов страны. В таблице приведены результаты определения минерализации остаточной воды по пробам, извлеченным путем вытеснения маслом из керна, отобранного при бурении на ИБР.

По семи определениям из скв. 4 Хыльчуюсского месторождения минерализация остаточной воды оказалась близкой к 60 г/л; минерализация законтурной воды по результатам испытания водоносных пластов также около 60 г/л.

По семи пробам из терригенных пород нижнемелового возраста по скв. 36 Даулетабадского месторождения Юго-Восточной Туркмении минерализация остаточной воды в среднем составляет 125 г/л, она также близка к минерализации законтурной воды с преобразованием хлорнатриевого состава.

Таким образом, предложенный способ извлечения проб воды, как из плотных, так и пористых пород продуктивных отложений дал вполне надежные результаты.

Работы по оценке минерализации воды важны для решения вопроса о свойствах внутриконтурной (остаточной) и законтурной вод, это необходимо в первую очередь для правильной интерпретации материалов ГИС, особенно электрических видов каротажа.

1. Крюков П.А., Намикос Л.И., Семенов Д.И. Методы исследования горных растворов. - В кн.: Поровые растворы и методы их изучения. Минск, 1968, с. 117-126.
2. Манихин В.И., Крюков П.А. О влиянии давления на растворимость сульфатов натрия и кальция. - В кн.: Поровые растворы и методы их изучения. Минск, 1968, с. 133-141.
3. Орлов Л.И., Лавров А.П., Манжалей Н.Т. Комплексное изучение поровых растворов и пластовых вод. Минск, ротапринт БелНИГРИ,1974, с. 147-170.

Таблица

Рисунок

Камера для вытеснения поровых вод.

1 - станина; 2 - штуцер; 3 - уплотнительное кольцо; 4 - сменный мост; 5 - стакан; 6 - камера; 7 - керн; 8 - масло; 9 - приемная емкость; 10 - вода