Гидрогеохимические исследования

В гидрогеологической практике по ряду причин не всегда воз­можно отобрать представительные пробы пластовой воды. Проба считается достоверной, если минерализация воды составляет 90-95% характерной для данного комплекса.

Чтобы оценить степень достоверности гидрохимической инфор­мации, необходимы сведения о состоянии скважины, степени ее подготовленности к исследованиям, условиях отбора проб; важно знать общую гидрогеологическую обстановку, фоновый гидрохими­ческий облик.

Гидрохимические показатели можно использовать при отбраковке данных по ионно-солевому составу неформально, если понятен ме­ханизм формирования солевого состава подземных вод и генезис их минерализации, который отражает гидрохимические условия осадконакопления в седиментационных бассейнах и не контролируется геологическим возрастом (А.С. Панченко, 1975).

Добыча нефти и газа на определенных стадиях разработки со­провождается поступлением из продуктивных горизонтов в эксплу­атационные скважины значительных объемов пластовой, техноло­гической, конденсационной и иных типов вод. Это приводит к нарушению термобарических условий и соответственно гидрохи­мического равновесия в природной геофлюидальной системе, к ак­тивизации геохимических процессов, что сказывается на гидрохи­мической обстановке внутри залежи. В конечном итоге это может отразиться на показателях разработки месторождения.

Согласно Правилам разработки газовых и газоконденсатных мес­торождений, необходимо вести мониторинг и контроль за вторжением пластовых вод в залежь в процессе разработки с использова­нием комплекса промыслово-геофизических, гидрогеологических и гидрогеохимических методов.

Гидрохимические методы контроля способствуют решению ряда задач, в частности позволяют:

• определить природу вод, поступающих в скважину попутно с ос­новной продукцией;
• выявить аварийные скважины, обводнение которых обусловлено притоками вод из других чуждых горизонтов;
• прогнозировать время, темпы и характеристики обводнения, определять скорость и направление закачиваемых вод;
• определять объемы, характер и закономерности поступления пластовых вод.

В процессе разработки месторождений изменяются химический состав пластовых вод и термобарические условия месторождений.

Происходящие в залежах гидрохимические процессы представля­ются в виде гидрохимических карт, карт минерализации, карт содер­жания хлорид иона, графиков плотности воды и других гидрохими­ческих материалов.

Для контроля за поведением водонапорной системы месторож­дения за контуром залежей в водоносной части пласта обычно бурят наблюдательные, так называемые пьезометрические скважины (Ю.П. Гатгенбергер, В.П. Дьяконов, 1979). Замеряя в них пластовые давления и отбирая глубинные пробы флюидов, судят об изменениях положения водонефтяного контакта (ВНК) или газоводяного кон­такта (ГВК) залежей, рассчитывают продвижение воды в залежи. Недостатками этого способа являются высокие затраты на бурение законтурных скважин и низкая достоверность оценки продвижения ВНК и ГВК из-за невозможности оценить фильтрационные свойства пласта между наблюдательными скважинами и залежью.

Чтобы избежать этого недостатка, эксплуатационных скважин, находящихся в зонах с подошвенной водой, перфорируют только в газоносной части пласта, а ниже интервала перфорации устанав­ливают насосно-компрессорные трубы с пакером. По межтрубному пространству осуществляют добычу газа, нефти или другого флюида, имеющего меньшую плотность, чем вода, а в колонну насосно-ком­прессорных труб (НКТ) спускают геофизические приборы для от­бивки контакта (ГВК, ВНК и т.п.) между флюидами, пригодными и непригодными для добычи. Недостатками этого способа являются невозможность производить отбор глубинных проб флюидов, нахо­дящихся ниже контакта, следить за изменениями их химического и фракционного составов, изменениями газового фактора нефти или воды и переходом растворенных газов в свободное состояние, за вы­падением в пласте газового конденсата, динамическим и стабильным давлениями (Б.П. Акулинчев, 1990).

Гидрогеохимический контроль за обводнением газовых и газокон­денсатных месторождений проводится практически повсеместно и сводится к оценке и прогнозу обводнения на ту или иную пер­спективу. При этом объектом изучения являются конденсационные, пластовые и технические воды и их смеси, которые при низкой ми­нерализации имеют довольно сложный состав, что требует тщатель­ного отбора проб, применения высокочувствительных методов и ме­тодик анализа. Усложнение технологии эксплуатации месторож­дений рождает необходимость введения в практику исследования новых коррелятивов и расширения круга задач, решаемых гидрохи­мическими методами, а также совершенствования химико-аналити­ческих исследований подземных вод и их унификации (В.Г. Козлов, Т.В. Левшенко, B.C. Гончаров, 1995).

При проведении гидрохимического контроля исследователь имеет дело с двух- или трехфазным потоком. В практике гидрохимического контроля трехфазный поток газ — жидкость-твердое вещество можно рассматривать как наиболее общий случай, по­скольку в скважинах и наземных коммуникациях могут двигаться: газ, водно-углеродный конденсат и твердая фаза (частицы породы или солей, выпавших в стволе скважины). При проведении контроля за обводнением наибольший интерес представляют параметры газо­жидкостного потока, например газоконденсата, газоводяных смесей и газированных нефтей.

Отбор проб воды, выносимой газом, можно проводить на груп­повых пунктах отбора с помощью стационарных (контрольных) сепараторов, но лучше отбирать пробы воды на устье эксплуатаци­онных скважин, а при невозможности — на ближайшем удалении от него.

Периодичность отбора проб (1 -4 раза в год) должна быть такова, чтобы обеспечивалась достоверность заключений, выводов и про­гнозов по контролю за обводнением. Пробы на предмет сокращен­ного анализа с последующим определением концентраций компо­нентов, наиболее информативных (для данного региона, месторож­дения), необходимо отбирать ежемесячно. Колебания в стволе скважины температуры и давления, часто резко отличных от пара­метров пласта, химические и электрохимические взаимодействия воды с материалом обсадных труб — все это в совокупности спо­собно изменять состав проб воды. Независимо от места отбора проб, а также среды, из которой они отбираются (преимущественно га­зовая или жидкостная), пробы воды можно разделить на отобранные при соприкосновении с атмосферой (негерметичные) и без такового (герметичный отбор). Обычный негерметичный отбор допустим при определении содержаний относительно устойчивых компонентов состава воды (хлор, натрий, калий), а содержание таких компо­нентов, как карбонат — бикарбонатные ионы, сульфаты, кальций, магний, йод, бром, кислые газы, меняет значения pH и Eh при кон­такте с атмосферой.

Сосуды для отбора и хранения проб не должны быть причиной загрязнения пробы или утраты ею отдельных компонентов вследствие химического взаимодействия с материалом сосуда, адсорбции или улетучивания.

Обработка проб включает:

• фильтрацию вод через бумажный или мембранный фильтр в за­висимости от чистоты фильтрации;
• консервацию обеспечивающую сохранение водной пробы без из­менения концентраций исследуемых компонентов, для чего ис­пользуют специальные средства — консерванты, добавляя их к пробе. Сроки хранения водных проб можно увеличить, помещая их в холодильник, но при этом избегая замораживания пробы, так как при замерзании раствора из него выпадают малорастворимые соли карбонатов (обычно кальция, магния, бария, стронция и др.), которые при повторном размораживании остаются в твердой фазе. Выбор способа консервации зависит главным образом от свойств определяемого компонента, особенностей последующего химико-аналитического метода определения. Ис­пользуемые консерванты должны быть химически чистыми и предварительно проверенными на чистоту в холостом опыте;
• документацию проб, которая является строго обязательной. Каждая проба снабжается этикеткой (паспортом), на которой ука­зана геологическая привязка (пласт, объект, интервал отбора), дата, способ и место отбора, способ консервирования, вид ана­лиза, на который отобрана проба, кем произведен отбор. От­дельно прилагается опись проб, дублирующая все данные, при­веденные на этикетке.

При выполнении химико-аналитических работ обязательно про­водят внутрилабораторный контроль за качеством анализов, т.е. вза­имное согласование найденных содержаний анионов и катионов, сравнение определенной массы сухого остатка с расчетной, установ­ление значений случайной и систематической погрешностей.

Повышение надежности и улучшение качества контроля за раз­работкой месторождений достигается за счет получения новых параметров и расширения диапазона замеров контролируемых пара­метров. С этой целью Б.П. Акулинчев и О.И. Серебряков (1990) предложили перфорировать дополнительно ряд эксплуатационных скважин, находящихся в зонах с подошвенной водой, в водоносной части пласта и отделять пакером на колонне НКТ вскрытую водо­носную часть от продуктивной части пласта. При этом путем спуска специальных глубинных приборов можно не только производить отбивку контакта и осуществлять контроль за его текущим со­стоянием, но и отбор глубинных проб флюидов из любой точки не­продуктивной части пласта, а также замеры пластового давления и термобарического состояния системы залежь—вода. В такие ком­плексные скважины можно переоборудовать обводнившиеся экс­плуатационные скважины путем установки пакера на уровне ГВК (ВНК).

В случае выпадения в пласте конденсата скважины можно вре­менно или постоянно превращать в эксплуатационные по добыче конденсата по НКТ путем прекращения добычи газа или даже за­качки его в межтрубное пространство.