3. Состав и физические свойства пластовых вод.

Неразрывно с нефтью и газом в пласте присутствуют пластовые воды.

Пластовыми называют воды, приуроченные к продуктивным пластам нефтяных и газовых месторождений (рисунок 2.1). В зависимости от положения, которое они занимают в залежи, различают:

1) краевые или контурные воды, которые насыщают продуктивный пласт за контуром нефтеносности;

2) подошвенные, которые подстилают нефтенасыщенную часть пласта.

Рисунок 2.1 – Положение пластовых вод относительно нефтяного пласта

3) верхние – воды водоносных горизонтов, залегающих выше нефтеносного пласта;

4) нижние – воды горизонтов, залегающих ниже заданного нефтеносного пласта;

5) промежуточные – воды, приуроченные к водоносным пропласткам, которые расположены в самом продуктивном пласте.

В нефтенасыщенных частях продуктивного пласта также содержится вода, оставшаяся со времени образования залежи. Эта вода, занимающая часть порового пространства вместе с нефтью и газом и, как правило, являющаяся неподвижной, называется связанной, остаточной, погребенной или реликтовой водой. Содержание ее в породах нефтяных и газовых залежей колеблется от долей % до 70 % объема пор и в большинстве коллекторов составляет 20 – 30 % этого объема.

Пластовые воды оказывают непосредственное влияние на процессы извлечения нефти и газа, поэтому необходимо знание и изучение состава и свойств пластовых вод. Параметры, характеризующие состав пластовых вод:

1) Минерализация воды характеризуется количеством растворенных в ней минеральных солей и оценивается количеством граммов солей, со­держащихся в 1 л жидкости. Пластовые воды обычно сильно минерализованы. Степень их минерализации колеблется от нескольких сот граммов на 1 м³ в пресной воде до 80 кг/м³ в концентрированных рассолах.

Минеральные вещества, содержащиеся в пластовых водах, представлены солями натрия, кальция, магния, калия и других металлов. Основные соли пластовых вод – хлориды, а также карбонаты щелочных металлов. Часто пластовые воды содержат углеводородные газы и иногда Н₂S.

2) Жесткость воды зависит от содержания растворенных солей Са и Мg и оценивается в градусах. Один градус жесткости – это содержание СаО в количестве 10 мг/л (или МgО – 7,1 мг/л).

3) Кислотно-щелочные свойства водного раствора выражаются водородным показателем рН, показывающим концентрацию ионов водорода:

- при рН < 7 — раствор кислый;

- при рН = 7 — нейтральный;

- при рН > 7 — щелочной.

Обычно природные воды имеют рН от 6 до 8.

Физико-химические свойства пластовых вод во многом совпадают с аналогичными свойствами нефти и газа, но отличаются по численным значениям.

Плотность пластовых вод зависит не только от давления, температуры и растворенного газа, но и от степени их минерализации. Воды нефтяных месторождений содержат в растворе различные соли. В среднем плотность пластовых вод изменяется в пределах _в = 1000÷1500 кг/м³. Например, пласто-вая вода Туймазинского нефтяного месторождения имеет плотность 1190 кг/м³.

Плотность пластовых вод возрастает с увеличением концентрации солей.

Вязкость пластовой воды зависит в первую очередь от температуры и минерализации, и в меньшей степени от газосодержания и давления. С ростом температуры вязкость воды существенно уменьшается, а с ростом минерализации – возрастает, иногда в 1,5-2 раза по сравнению с пресной водой. В среднем вязкость пластовых вод составляет 1,0 - 1,2 мПас.

Поверхностное натяжение – это характеристика, показывающая возможность сцепления воды с контактируемой поверхностью (в случае скважины – это нефть или порода). От этой величины зависит степень извлечения воды и нефти из пласта. Величина поверхностного натяжения на границе раздела нефтей с высокоминерализованными жесткими водами – 14...26 мH/м, со щелочными - меньше.

Объемный коэффициент пластовой воды. При растворении газа в жидкости объем ее увеличивается. Отношение объема пластовой воды с растворенным в ней газом в пластовых условиях к объему этой же жидкости на поверхности после ее дегазации называется объемным коэффициентом:

(2.13)

Объемный коэффициент пластовой воды в среднем составляет 1,0-1,05.

Сжимаемость пластовой воды. Пластовая вода, как и нефть, обладает упругостью, т.е. способностью изменять свой объем под действием внешнего давления. Коэффициент сжимаемости для пластовой воды в среднем находится в пределах от 2∙10^-10 до 510^-10 Па^-1 (или 1/Па). При наличии растворенного газа коэффициент сжимаемости воды увеличивается.

Растворимость газа в пластовой воде _в. Растворимость газов в воде по сравнению с растворимостью в нефти очень мала, она возрастает с увеличением давления и уменьшается с ростом температуры. С увеличением минерализации воды растворимость газа в ней уменьшается. Растворимость газа в пластовой воде изменяется в пределах от 110^-6 до 510^-6 Па^-1.