МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПОДЗЕМНЫХ ВОД, КАК СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ОБВОДНЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Большинство месторождений Оренбургской области находятся на заключительных этапах своей разработки, которые характеризуются высоким уровнем обводненности добываемой продукции, которые являются следствием, как и естественной выработки запасов, так и последствиями технических сложностей (заколонная циркуляция) или активным влиянием системы ППД. В связи с чем грамотная работа с подземными водами нефтяных месторождений может способствовать более грамотному определению источника обводнения добывающего фонда скважин.

Подземные воды Оренбургской области являются растворами сложного состава с очень широким диапазоном содержания растворенных веществ как по их числу, так и по концентрации. Однако только некоторые из них встречаются в значительных количествах. К таким элементам относятся Na, Ca, Mg, Cl, присутствующие в виде простых ионов (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl^-), и C, S, O, H, N, находящиеся в виде сложных ионов (HCO₃^-, SO₄^2-, CO₃^2-). Содержание перечисленных элементов измеряется величинами от десятков миллиграммов до нескольких сотен граммов в 1 литре воды.

Все эти растворенные вещества являются компонентами химического состава подземной воды. Их можно разделить на две основные группы – органические и неорганические. В настоящей статье приведены методы анализа неорганических веществ подземных вод зон затрудненного водообмена.

Неорганические растворенные вещества, переходящие в твердое состояние, обуславливают минерализацию воды. Их разделяют на макро- и микрокомпоненты. К макрокомпонентам относятся компоненты природных вод, которые встречаются в повышенных, относительно других компонентов, содержаниях: HCO₃^-, Cl^-, SO₄^2-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺. К микрокомпонентам относятся остальные ионы, например B, Br, J и т.д.

Компоненты химического состава (главным образом, макрокомпоненты) обуславливают величину сухого остатка, плотности, физических свойств воды, определение которых входит в комплекс многих химических анализов.

Химический анализ подземных вод включает в себя следующие задачи:

1) Изучение закономерностей формирования и распространения подземных вод различного состава;

2) Оценка подземных вод как химического сырья для извлечения йода, брома, бора и т.д.;

3) Оценка состава и свойств подземных вод для питьевого, технического и других видов использования;

4) Определение источника обводнения добывающего фонда скважин на основании физико-химической взаимосвязи между водами различных нефтяных пластов;

5) Определение направления движения и скорости фильтрации закачиваемого агента в пласт по динамике изменения химического состава добываемых вод. [1]

Контроль результатов химического анализа воды

Контроль лабораторных исследований имеет цель установление правильности результатов определений компонентов химического состава подземной воды в процессе выполнения анализа в лаборатории с целью дальнейшего использования полученных данных в гидрогеологических работах на нефтедобывающих скважинах. На основании данных контроля делается оценка качества работы отдельных исполнителей, а также лаборатории в целом.

Подземная вода как объект для анализа имеет специфическую особенность, которую необходимо учитывать при установлении системы контроля в лабораториях, а именно – состав растворенных солей в поверхностных и неглубоких водах не является постоянным и подвергается значительным сезонным изменениям. По этой причине описанный ниже метод контроля результатов химического анализа целесообразен только для вод в зонах затрудненного водообмена. [2; 3]

Общий контроль анализа по эквивалентному содержанию ионов

Проверка качества анализа по данному способу возможно только при условии анализа воды, при котором экспериментально были определены все основные катионы и анионы.

Процент погрешности анализа вычисляют по формуле (1):

 (1)

где А и К – суммы миллиграмм-эквивалентов анионов и катионов, соответственно.

Для подземных вод затрудненного водообмена Оренбургской области допустимая погрешность гидрохимического анализа составляет:

Погрешность, %	Оценка качества проведенного анализа
<5%	Хорошая
<10%	Удовлетворительная
<15%	Условно удовлетворительная
Более 15%	Плохая

Для сокращенных анализов воды, в которых хотя бы один из макрокомпонентов не был определен, указанный способ контроля не осуществим.

Общий контроль по сухому остатку

Проверка качества анализа данным способом не требует полного экспериментального определения каждого компонента.

 Сущность способа для подземных вод заключается в следующем. При выпаривании воды все не газообразные растворенные вещества переходят в сухой остаток. Исключение составляет лишь гидрокарбонат-ион, который распадается в соответствии с уравнением (2):

 (2)

Таким образом, в виде двуокиси углерода и паров воды теряется половина весового количества гидрокарбонат-иона. Следовательно, сухой остаток должен быть численно равен сумме весовых количеств всех растворенных в воде веществ, причем количество гидрокарбонат-иона в этом случае необходимо уменьшить вдвое.

Однако кроме неорганических веществ, любая подземная вода содержит растворенные органические вещества, которые переходят в сухой остаток. Поэтому экспериментально определенный сухой остаток всегда незначительно больше вычисленного.

Относительный процент погрешности анализа вычисляют по формуле (3):

 (3)

где ТСО и ПСО – теоретически и практически вычисленный сухой остаток, соответственно

Для подземных вод затрудненного водообмена Оренбургской области допустимое расхождение между величинами экспериментального и вычисленного сухого остатка в правильно выполненном анализе составляет:

Погрешность, %	Оценка качества проведенного анализа
<5%	Хорошая
<10%	Удовлетворительная
<15%	Условно удовлетворительная
Более 15%	Плохая

 

Общий контроль по минерализации и плотности

Одним из ключевых факторов, влияющих на показатель плотности анализируемой воды, является количество растворенных в ней солей, что также влияет и на минерализацию. На основании многолетнего опыта работы в направлении гидрохимических исследований вод зон затрудненного водообмена была сформирована следующая зависимость (4) между плотностью и минерализацию подземных вод Оренбургской области:

 (4)

В соответствии с вышеуказанной формулой сформирована таблица 1:

Таблица 1.

Плотность, г/л	Минерализация, г/л		Плотность, г/л	Минерализация, г/л
1080-1090	100-115		1150-1160	215-232
1090-1100	115-130		1160-1170	232-250
1100-1110	130-150		1170-1180	250-265
1110-1120	150-165		1180-1190	265-280
1120-1130	165-180		1190-1200	280-300
1130-1140	180-200		1200-1210	300-315
1140-1150	200-215		1210-1220	315-330

 

В случае, если полученный, по результатам лабораторных исследований, показатель плотности не соответствует указанному диапазону минерализации, указанному в таблице 1, допускается приемлемое отклонение по минерализации в 10%.

Рассмотренный в данной статье многокомпонентный анализ пластовой воды позволит контролировать процесс обводнения нефтяных пластовых для регулирования разработки нефтегазовых месторождений, а сама методика по оценке качества может способствовать формированию корректного представления о направлении и скорости фильтрации закачиваемого агента системы ППД.