|
УДК 556.388 |
О техногенных водах из глубоких скважин при бурении и опробовании коллекторов с кислыми газами
В.И. ТИТОВ, Д.Ф. КОЗЛОВА, И.С. НЕСТЕРЕНКО (ВолгоградНИПИнефть)
В подсолевых палеозойских отложениях Прикаспийской впадины открыты залежи нефти и газоконденсата, в которых установлены высокие концентрации кислых газов. На Астраханском месторождении содержание сероводорода в газе достигает 25-26 % [3]. При опробовании скважин Тенгизской площади в нефтяном газе обнаружено до 20 % сероводорода и до 6 % углекислоты.
Залежи сернистых газов приурочены к сульфатно-карбонатным породам, генетически связанным с битуминозными толщами [1]. Техника и технология их опробования в процессе бурения полностью еще не освоены, чем и объясняются пока еще незначительный объем этих работ на новых разведочных площадях и, как следствие, слабая изученность вод подсолевой части разреза.
В то же время при бурении подсолевых отложений во многих поисково-разведочных скважинах наблюдались водопроявления, в большинстве своем сопровождаемые притоками газов. Отмечены также случаи отделения воды от бурового раствора в простаивающих скважинах с открытым стволом в интервале нефтегазонасыщенных пород. Положение интервалов водопроявлений на сводном разрезе площади Каратон показано на рисунке. В скв. 1 в интервале 4124-4221 м наблюдалось поступление воды с дебитом до 40 м3/ч, в интервале 4870-4872 м после прекращения промывки продолжался перелив жидкости из скважины с дебитом 5-8 м3/ч, при промывке скв. 2 отмечен выход воды с глубины 3472 и 4462 м, в скв. 4 водопроявление с дебитом до 36 м3/ч зафиксировано при вскрытии артинских отложений на глубине 3929 м, вода поступала в скважину также с глубины 4060 и 4147 м.
Пробы воды, отобранные из скважин этой площади, представляют собой рассолы темно-коричневого цвета с запахом сероводорода и общей минерализацией 209-276 г/л. В их составе до 96 % хлоридов натрия и до 4 % сульфатов и карбонатов кальция, магний почти полностью отсутствует, лишь в единичных пробах его концентрация достигает 0,5-1 г/л (менее 1 % содержания всех ионов), йода в пробах не обнаружено, а количество брома изменяется от 7 до 101 мг/л.
Вышеописанный состав вод не имеет аналогов в практике изучения подсолевых отложений палеозоя Прикаспийской впадины, поскольку в водах изучаемого разреза одним из основных компонентов является магний и характерны более высокие концентрации йода и брома. Например, в прибортовой и внутренней зонах впадины в водах палеозойских пород концентрация (мг/л) йода составляет до 10 и 22, брома до 650 и 400, магния 1,8-4,6 и 1-3. Повсеместно в пластовых водах рН равен 5-7 [2].
Изучение условий отбора проб воды из скважин площади Каратон показало, что поступающая пластовая вода смешивалась с известково-битумным раствором (ИБР), имеющим сильно щелочную среду (рН более 12), в результате чего ионы магния выводились из воды в форме его гидроокиси [4]. Уменьшение концентраций йода и брома в результате взаимодействия с компонентами ИБР объясняется, по-видимому, сорбционным эффектом осаждающейся гидроокиси магния. Поэтому соотношение компонентов солевого состава пластовой воды, поступающей в скважину, оказывается существенно измененным.
Иные условия отмечались в ряде скважин Тенгизской площади при бурении нефтенасыщенного интервала подсолевых отложений (см. рисунок). При смене ИБР в этих скважинах после технологических простоев на устье вода отделялась от раствора, причем ее количество возрастало с увеличением длительности простоев. В скв. 5 после 3 сут простоя отделилось 2 м3, а в скв. 4 после 14 сут простоя - 4,5 м3 воды. Воды темно-коричневого цвета с резким специфическим запахом, сильно пенистые, плохо фильтрующиеся. Для них характерны повышенные концентрации карбонат- и гидрокарбонат-ионов, высокие значения рН и отсутствие ионов магния, йода и брома, являющихся обычными компонентами вод глубоких горизонтов (таблица).
При сопоставлении состава пластовых и технических вод, применяемых для гашения извести при изготовления ИБР (см. таблицу), отмечаются близкие величины их минерализации и концентрации хлоридов и сульфатов при различном составе катионов. Основываясь на сходстве вод по составу анионов и величине минерализации, можно сделать вывод, что исследуемые воды представляют собой отделившиеся от ИБР технические, катионный состав которых изменился в результате взаимодействия с компонентами ИБР и кислыми газами нефтенасыщенного интервала.
Основные реакции, возможные в открытом стволе скважины в среде ИБР при прохождении сероводорода и углекислоты, следующие:
1) связывание сероводорода реагентом ЖС-7
2Fe2O3+6H2S->2Fe2S+6H2O+4S;
2) взаимодействие кислых газов с компонентами раствора
Са (ОН)2+СО2->СаСО3+Н2О,
Ca(OH)2+H2S->CaS+H2O.
Указанные реакции приводят к выделению дополнительных порций хемогенной воды в среде ИБР, которые объединяются со свободной фазой технических вод в растворе. Таково формирование техногенных вод в скважинах с открытым стволом в интервале нефтегазонасыщенных коллекторов с последующим их отделением от бурового раствора в самостоятельную фазу при технологических простоях. Вывод о техногенной природе вод в рассмотренных случаях был подтвержден результатами последующего испытания: в скв. 2 (4707-4778 м), скв. 4 (3960-4116 м) и скв. 5 (4047-4147 м) были получены притоки нефти без признаков пластовой воды.
Таким образом, изучение фактического материала по глубоким скважинам юго-восточной части Прикаспийской впадины позволяет сделать вывод об изменении состава воды, получаемой при опробовании, а в некоторых случаях и о ложных водопритоках в скважину, что необходимо учитывать при оценке результатов проводки глубоких скважин.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Анисимов Л.А., Потапов А.Г. Геология, разведка и разработка залежей сернистых газов. М., Недра, 1983.
2. Подземные воды Прикаспийской впадины и ее восточных обрамлений / В.А. Бочкарева, Ж.С. Сыдыков и др. Алма-Ата, Наука, 1973.
3. Ровнин Л.И., Мизинов Н.Б., Воронин Н.И. Открытие месторождения газа на Астраханском своде и задачи дальнейших поисково-разведочных работ.- Геология нефти и газа, 1977, № 10,с. 41-43.
4. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л., Гидрометеоиздат,1977.
|
Площадь, скважина |
Глубина забоя, м |
Плотность, г/см3 |
рН |
Химическая характеристика, мг*экв/л |
Минерализация, г/л |
Концентрация, мг/л |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
Br |
|||||
|
Тенгиз, 5 |
4150 |
1,094 |
11,4 |
1240 |
162,61 |
14,40 |
50,40 |
200,0 |
Нет |
1267,41 |
87 |
Нет |
Нет |
|
То же |
4150 |
1,097 |
11,9 |
1360 |
119,09 |
20,40 |
46,40 |
180,0 |
» |
1365,89 |
91 |
» |
» |
|
Тенгиз, 4 |
4042 |
1,167 |
11,5 |
3160 |
93,17 |
3,60 |
30,40 |
610,0 |
» |
2677,17 |
191 |
» |
» |
|
Тенгиз, 5 (вода из сора) |
4150 |
1,075 |
7,5 |
1360 |
429,30 |
15,60 |
2,40 |
35,0 |
505,0 |
1267,30 |
105 |
63,93 |
|
|
Тенгиз, 4 (вода из сора) |
4042 |
1,142 |
7,2 |
2970 |
418,87 |
12,00 |
5,60 |
30,0 |
760 |
2616,47 |
196 |
101,23 |
|
Интервалы водопроявлений в подсолевых отложениях в скважинах Каратонской и Тенгизской площадей.
1 - каменная соль; 2 - ангидриты, 3 - известняки; 4 - доломиты; 5 - песчаники; 6 - аргиллиты