Расчёт химической совместимости утилизируемых и природных вод апт-альб-сеноманского комплекса в пределах холмогорского месторождения нефти западной сибири

Расчёт химической совместимости утилизируемых и природных вод апт-альб-сеноманского комплекса в пределах холмогорского месторождения нефти западной сибири

На настоящее время  актуальной проблемой при эксплуатации нефтяных месторождений является утилизации подтоварных (попутных) вод. Существующие и предполагаемые на ближайшие годы объемы избытка (по отношению к системе ППД) подтоварных вод определили постановку вопроса о путях их утилизации.

В работе представлена оценка химической совместимости пластовых и закачиваемых вод, являющееся частью гидрогеологического обоснования утилизации подтоварных вод на Холмогорском нефтяном месторождении. Средняя производительность закачки составит 200 м3/сут.

Авторы публикации

Рубрика

Геология

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 33 (35), Октябрь ‘21

Поделиться

Подтоварные воды, подлежащие захоронению в апт-альб-сеноманский гидрогеологический комплекс перед утилизацией должны пройти  соответствующую подготовку. Нагнетание в пласт воды без соблюдения  определенных требований к ее качеству может привести к загрязнению призабойной зоны, кольматации приемной части ствола скважины, отложению солей в пласте, развитию микроорганизмов, образованию сероводорода, коррозии оборудования и к другим осложнениям.

В общем случае вода для закачки в пласт должна отвечать требованиям, регламентированным в «Методическом руководстве….» РД 51 31323949-48-2000 и ОСТ 39-225-88 «Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству».

При изучении совместимости подтоварных вод и апт-альб-сеноманских вод Холмогорского нефтяного месторождения, были использованы химические анализы проб воды, отобранных при испытании поисково-разведочных скважин на нефть и водозаборных скважин, используемой для целей поддержания пластового давления (ППД). Результаты химических  анализов приведены в таблице 1:

 

 

Уд.вес, г/см3, 200С

 

рН

Макрокомпоненты: мг/дм3; мг-экв./дм3; .

Общая жесткость,    мг-экв/дм3

Минерализация, г/дм3

HCO3-

Cl-

SO42-

Ca2+

Mg2+

Na+

K+

1.пластовая

1,012

7.0

268,4

6169,9

н/обн

248

61,2

3696,10

17,50

10,44

4,40

173,80

12,40

5,10

160,7

2.подтоварная

1,010

7,24

561,2

8807,9

н/обн

340,7

60,75

5410,29

22,09

15,18

9,20

248,12

17,03

5,06

235,25

                       

таблица 1

1.                                                                            2.

 

Воды апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса имеют хлоридный натриевый ионно-солевой состав и минерализацию 10,44 г/дм3 (табл.1). В составе катионов преобладает натрий, на порядок меньше кальция, содержание магния незначительно. В составе анионов доминирующее значение имеет хлор, содержание гидрокарбонат-иона незначительное, сульфаты отсутствуют. По водородному показателю воды нейтральные (рН = 7,0).

Подтоварные воды имеют хлоридный натриевый ионно-солевой состав и минерализацию 15.18 г/дм3 (табл.1). Особенностью воды является высокое содержание ионов натрия по сравнению с ионами магния, бессульфатность. По водородному показателю воды слабощелочные  (рН = 7,24).

Таким образом, пластовая и закачиваемая воды являются однотипными жидкостями и различаются между собой главным образом концентрациями отдельных компонентов (табл.1).

Для изучения совместимости подтоварных вод Холмогорскогоо нефтяного месторождения, захороняемых в апт-альб-сеноманский поглощающий горизонт с пластовой водой этого горизонта, были использованы методики Стиффа-Деввиса, Дебая-Гюккеля, а также проведено термодинамическое моделирование физико-химических процессов в смешиваемых водах в рамках положения ОСТ-39-229-89 «Вода для заводнения нефтяных пластов. Определение совместимости закачиваемых и пластовых вод  по кальциту и гипсу расчетным методом».

Метод Стиффа-Девиса основан на  возможности осаждения карбоната кальция путем сравнения фактического рН с расчетным значением рНs при насыщении данной воды карбонатом кальция.

За показатель солеотложения обычно принимают индекс насыщения IS и индекс стабильности ISt при насыщении данной воды карбонатом кальция. Индекс насыщения позволяет оценить способность воды отлагать или растворять карбонат кальция. При IS > 0 (обычно  0.5-0.7) из воды выпадает осадок карбоната кальция,  при IS = 0 вода находится в состоянии равновесного насыщения карбонатом кальция, при IS < 0  вода способна растворять дополнительное количество твердого карбоната кальция. Индекс стабильности дает возможность качественно оценить солеотложение.

Способность воды отлагать или растворять карбонат кальция оценивают по следующим значениям индекса стабильности:

ISt > 8.7 – вода очень агрессивная, осадок СаСО3 не образуется;

8.7 > ISt > 6.9  - вода среднеагрессивная, осадок не образуется;

6.9 > ISt > 6.4 – вода стабильная;

6.4 > ISt > 3.7 – вода  перенасыщена СаСО3, образуется осадок;

ISt > 3.7 – вода сильно перенасыщена СаСО3, образуется осадок.

Проведенные  расчеты по методике Стиффа-Девиса показали, что индекс насыщения вод апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса (IS) Холмогорского нефтяного месторождения составляет 0,02 (IS > 0), что указывает на возможность отложения осадка карбоната кальция, индекс стабильности (ISt) составляет 6,96 и соответствует среднеагрессивной воде, не образующей  осадок карбонат кальция.

Индекс насыщения подтоварных вод равен (IS) 0,66, что соответствует воде, способной отлагать осадок карбоната кальция, индекс стабильности (ISt) составляет 5,92 - соответствует перенасыщенной карбонатом кальция воде, образующей осадок.

Также были проведены термодинамические расчеты насыщенности пластовых вод относительно карбоната кальция с введением поправок на повышенную температуру вод по методике Дебая-Гюккеля.

В результате проведенных расчетов было установлено, что пластовые поды апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса и подтоварные воды перенасыщены относительно карбоната кальция, индексы неравновесности соответственно составляют -0,021 и -0,653, что указывает на возможное выпадение осадка.  

Расчетный анализ осадкообразующих систем выполнен методом  термодинамического моделирования физико-химических процессов  в смешиваемых водах  в рамках положения ОСТ -39-229-89 «Вода  для заводнения нефтяных пластов. Определение совместимости закачиваемых и пластовых вод  по кальциту и гипсу расчетным методом»  выполнено при следующих условиях:

  • подтоварные воды дегазируются (присутствует  остаточная углекислота, достаточная для удержания карбонатов в растворенном состоянии);
  • смешение вод происходит в термобарических условиях  апт-альб-сеноманского гидрогеологического комплекса (пластовое давление среднее по пласту - 150 атм, температура 400С).

Полученные результаты смешения пластовых и закачиваемых вод приведены в таблице 2.

 

 

 

Доля воды в смеси, %

 


Содержание осадкообразующих компонентов, г/л

Минера-лизация

Осадок

СаСО3

 

Степень

насыще-нности

пластовая

подтовар-ная

Ca

Мg

HCO3

Na+K

Cl

SO4

г/дм3

г/дм3

 

100

0

0,248

0,0610

0,268

3,696

6,169

н/обн

 

10,44

0

0,999

70

30

 

0,276

0,0607

0,356

4,210

6,961

11,87

0,066

1,129

50

50

 

0,294

0,0605

0,414

4,553

7,488

12,81

0,110

1,143

30

70

 

0,312

0,0603

0,473

4,896

8,016

13,76

0,154

1,165

10

90

 

0,331

0,0601

0,531

5,238

8,544

14,71

0,199

1,182

0

100

0,340

0,0601

0,541

5,410

8,808

15,18

0,221

1,191

таблица 2            

 Как видно из таблицы2, смешиваемые воды являются однотипными. В процессе увеличения доли закачиваемой воды наблюдается увеличение минерализации воды с увеличением в составе солей содержания кальция, магния и гидрокарбонатов. При смешении пластовых и подтоварных вод будет образовываться осадок карбонат кальция. Величина осадка карбоната кальция в различных пропорциях смеси может составить 0.044-0.211 г/дм3.

Проведенные расчеты методами Стиффа-Деввиса, Дебая-Гюккеля и термодинамическим моделированием физико-химических процессов показали, что воды заводняющего агента могут быть несовместимы с водами продуктивных пластов.

Однако, для подтверждения теоретических предпосылок следует провести лабораторные исследования на совместимость пластовых и закачиваемых вод Холмогорского нефтяного месторождения. Во всех случаях в рамках проведения мониторинга водных объектов необходима постановка наблюдений за характером изменения приемистости нагнетательных скважин, документация условий проведения работ (состав закачиваемых вод, содержание. нефтепродуктов и твердовзвешанных веществ, температура), проводится контроль за изменением температуры и давлением в нефтяном пласте.

Список литературы

  1. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ЗАПАДНО-СИБИРСКОГО МЕГАБАССЕЙНА. Учебно-методическое пособие - Том. Часть 1.
  2. Абдрашитова Р.Н., Ковяткина Л.А. Контрастность гидрогеохимического поля западной части Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна // Материалы XI Международной научно-практической конференции обучающихся, аспирантов и ученых, посвященной 40-летию филиала ТИУ в г. Нижневартовске «Опыт, актуальные проблемы и перспективы развития нефтегазового комплекса». Тюмень, 2021. Издательство: Тюменский индустриальный университет (Тюмень). С. 80-81.
  3. Гаррелс Р.М., Крайст И.Л. Растворы, минералы, равновесия. М., Мир, 1968, 368 с.
  4. ОСТ -39-229-89 «Вода для заводнения нефтяных пластов. Определение совместимости закачиваемых и пластовых вод по кальциту и гипсу расчетным методом».
  5. ОСТ 39-225-88. Вода для заводнения нефтяных пластов. Требования к качеству.
  6. Бешенцев В. А. , Семенова Т.В. , Абдрашитова Р.Н., Заватский М.Д. Подземные воды мезозойского гидрогеологического бассейна в пределах северной части Западно-Сибирского мегабассейна. Изд-во ТИУ, 171 с. 2021 г.
  7. Гидрогеологический контроль на полигонах закачки промышленных сточных вод (Методическое руководство РД 51-31323949-48-2000). М., ИРЦ Газпром, 2000, 121 с.
  8. Кащавцев В.Е., Гаттенберг Ю.П., Люшин С.Ф. Предупреждение солеобразования при добычи нефти. М., Недра 1985, 215 с.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Остался последний день
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary