Свойства и качество нагнетаемой в пласт воды - Лекции. Контроль за закачкой воды в систему ППД

        Требования к воде нагнетаемой в пласт меняются в зависимости от :

1)    свойств продуктивного горизонта (пласта);

2)    от его строения и неоднородности ;

3)    от типа закачиваемой жидкости;

4)    от характера решаемых промысловых задач.

Классические требования, предъявляемые к нагнетаемой в продуктивный пласт воде представлены в фундаментальной Справочной книге для добычи нефти ( 1974 г.) и сформулированы следующим образом:

• невысокое  содержание механических примесей;
• незначительное содержание эмульгированной нефти;
• коррозионная инертность  по отношению к напорным и распредели-тельным трубопроводам, насосам, скважинному оборудованию нагнетательных скважин;
• отсутствие  в воде сероводорода, диоксида углерода, водорослей, микроорганизмов  инициирующих интенсивное развитие коррозии оборудования и существенное снижение приемистости нагнетательных скважин.

       Растворенный в воде кислород  вызывает интенсивную коррозию металла и способствует активному развитию в пласте аэробных бактерий. Диоксид углерода ( СО2 ) понижает рН воды и приводит к разрушению защитных окисных пленок на металле, а также к усилению коррозии оборудования. Сероводород образует, реагируя с железом, твердые уносимые потоком воды частицы сернистого железа, а при наличии кислорода – сернистую кислоту. Он может образовываться в результате восстановления содержащихся в воде сульфатов кальция углеводородами нефти  с выделением диоксида углерода и в виде осадка карбоната кальция. Наличие его в продукции добывающих скважин приводит к усилению коррозии нефтедобывающего оборудования.

        При контроле за составом закачиваемой сточной воды уделяют внимание также условиям возможного развития и размножения  так называемых сульфатных бактерий. Сульфатопоглощающие и сульфатообразующие бакте-рии  вызывают биокоррозию  металлов. Они могут жить за счет расщепления органических и неорганических веществ и развиваться как при отсутствии свободного кислорода ( анаэробные бактерии ), так и при наличии растворенного в   воде  кислорода  (аэробные бактерии).  Сульфатовосстанавливающие  бак-

терии способны полностью восстанавливать сульфаты, имеющиеся в закачиваемой воде и образовывать до 100 мг/ л  сероводорода.  Ионы  сульфатов ( SO4 2-) инициируют процесс, а жизнедеятельность получающейся при этом культуры бактерий способствует образованию сульфидов железа. Высокая плотность сульфида железа служит причиной его выпадения в пласте, особенно в призабойной зоне скважин. При выносе же на поверхность FeS вызывает образование трудно разрушимого промежуточного слоя в резервуарах системы подготовки и хранения промысловой продукции.

        Из-за  химической несовместимости закачиваемой и пластовой вод  возможно снижение проницаемости пласта вследствие набухания глин  пресных  вод и выпадения различных осадков. Механические примеси, соединения железа (продукты коррозии и сернистое железо), водоросли и различные микроорганизмы заиливают ( кольматируют) поверхность фильтрации, выключают мелкопористые слои из процесса вытеснения. Наиболее часто встречающиеся причины снижения проницаемости призабойной зоны пласта нагнетательных скважин   на месторождениях Западной Сибири заключаются в следующем :

-          частичная или полная кольматация порового пространства пласта твердой фазой глинистого раствора встречается в процессе вскрытия пласта бурением и перфорацией, а также твердой фазой промывочной жидкости при производстве в скважине ремонтных или других видов работ;

-          кольматация ПЗП механическими примесями и продуктами коррозии, вносимыми в пласт нагнетаемой водой;

-          повышенная остаточная нефтенасыщенность  отдельных пропластков, примыкающих к призабойной зоне нагнетательных скважин, особенно тех, которые пробурены внутри контура нефтеносности и переведены под нагнетание воды, за счет снижения фазовой проницаемости по воде;

-          кольматация призабойной зоны пласта окисленной нефтью при нагнетании в пласты подтоварных сточных вод;

-          набухание глин породы-коллектора при взаимодействии с пресной водой и растворами некоторых химических реагентов (щелочей), приводящее к снижению абсолютной проницаемости пласта, особенно низкопроницаемых прослоев;

-          снижение проницаемости породы-коллектора на 15 – 60 % может произойти при смене минерализованной  сеноманской или подтоварной воды на пресную из-за усиления потенциала течения.

         Устанавливать единые нормы по качеству воды для закачки в пласты нецелесообразно. Допустимое содержание механических примесей и эмульгированной нефти принимают с учетом проницаемости и трещиноватости пород до 5 – 50 мг/ л , причем с увеличением трещиноватости повышается допустимое содержание.  Диаметр фильтрационных каналов должен быть в 3 – 6 раз  больше  диаметра  частиц.  Пригодность  воды  оценивается  в   лаборатории

(стандартный анализ состава и свойств, опыты по затуханию фильтрации через естественный керн ) и пробной закачкой в пласт.

     Особое внимание при закачке в пласт «первичной» или «повторной» воды уделяют составу солей и их содержанию. Химический состав сопоставляют с составом пластовой воды с целью выяснения степени совместимости этих жидкостей в пластовых условиях.

     Состав и содержание минеральных солей в воде оценивается по методике

шестикомпонентного  анализа  на  положительные  ионы кальция  (Ca 2 + ), магния 

(Mg 2 +) и натрия ( Na 2+)  и отрицательные ионы хлора (Cl - ), сульфата (SO4 2-) и группы HSO3 - . Помимо ионного анализа определяют плотность воды, рН и др. показатели. Допустимые значения перечисленных показателей обычно устанавливают индивидуально для каждого объекта разработки (месторождения, залежи). Индивидуального подхода требуют и отдельные составляющие объекта разработки.

        Показатели «первичной» воды, нагнетаемой в продуктивные пласты Ромашкинского нефтяного месторождения приведены в таблице 1.1.

       «Первичные»  воды, используемые на этом месторождении для целей ППД , характеризуются как жесткие, так как суммарное содержание ионов кальция и магния составляет 102 -–213 мг / л. Они обладают определенной коррозионной активностью из-за наличия диоксида углерода и кислорода. Что подтверждается повышенным содержанием соединений железа на устье нагнетательных скважин по сравнению с их содержанием в воде, поступающей на кустовые насосные станции ( табл. 1.2.). Рост показателя кислотности свидетельствует о том, что по мере движения воды от источника к нагнетательным скважинам происходит ее защелачивание в результате взаимодействия растворенного кислорода с металлом труб.     

                     Характеристика «первичной» воды, нагнетаемой в пласты

                                         Ромашкинского    месторождения

                                                                                                                 Табл. 1.1.

            Изменение показателей воды в процессе перемещения          

                                         от   КНС  к скважинам

                                                                                                                   Табл. 1.2.

       В таблице 1.3. приведен диапазон показателей воды, отделяемой от промысловой продукции при  ее подготовке на объектах Ромашкинского месторождения по девонским и карбонатным пластам.

                     Характеристика  «повторной» воды  на Ромашкинском

                                                       месторождении

                                                                                                                           Табл. 1.3.

       Как видно из таблицы 1.3., диапазон изменения всех основных показателей сточной воды даже в пределах одного источника весьма высок.

       Характерной особенностью «повторных» ТЖ , используемых для целей ППД  является изменение их свойств и состава во времени. Эти изменения обусловлены способностью воды менять свои свойства  и состав в результате смешения природной пластовой воды и закачиваемой.  Динамика зависит от степени возврата попутно добытой воды в продуктивный горизонт, от характера ее распределения по объекту разработки, от динамики обводненности добываемой продукции и от темпа вытеснения  нефти из пласта. Поэтому в общем случае прогнозирование динамики показателей  как добываемой, так и закачиваемой  обратно в продуктивный горизонт воды  представляется очень сложным.