ipng.org.ru

Гидрогеология нефти и газа
OIL AND GAS HYDROGEOLOGY

Новости
News
Тематические разделы
Thematic sections
Персоналии
Personnels
Организации
Organisations
История
History
Реклама
Advertisment
О сайте
About the site
Форум
Forum

О ДЕГАЗАЦИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

 

В. И. Петренко, А. Я. Доготь (СевКавНИИгаз)

 

«Советская геология», 1990, № 1

 

Бурение сверхглубоких скважин подтвердило повсеместное присутствие в земной коре свободных вод [2]. Известно, что все подземные воды в той или иной степени насыщены газами [1, 3]. Предполагалось, что с глуби­ной газонасыщенность вод возрастает и приближается к предельной величи­не (при соответствующих Р и Т) ли­бо достигает ее. Основывалось такое предположение на том, что в зоне апокатагенеза и протометагенеза из органического вещества генерируется значительное количество газов, в особенности метана ,[9], а метаморфизм пород также сопровождается выделением значительных объемов газов с превалирующим количеством двуокиси углерода (В. И. Смирнов, 1982). Кро­ме того, при дегазации недр из над­критической области (по воде) в до-критическую поступают большие объ­емы ювенильных газов (М. Ф. Двали, 1973; Г. И. Войтов, 1980).

Анализ обширного фактического ма­териала по глубокозалегающим, в том числе высокотемпературным, водона­порным комплексам, выполненный В. В. Колодием (1983) и В. Н. Корценштейном [3], показал, что вопреки ожиданиям с глубиной возрастает недосыщениость вод газами. Недосыщенность объясняют значительным увели­чением растворяющей способности подземных вод с глубиной и возника­ющим в связи с этим дефицитом га­зов [3]. В то же время имеются оцен­ки, согласно которым количества юве­нильных и метаморфогенных газов, а также газов генерации из ОВ доста­точно для полного насыщения подзем­ных вод и формирования свободных газовых скоплений (Г. И. Войтов, 1980).

Выполненные нами в последнее вре­мя исследования [4—6] позволяют в качестве основного фактора, регули­рующего    степень   газонасыщенности

высокотемпературных подземных вод, выделить процесс интраиспарения воды вследствие растворения ее в газах при любых Р и Т.

Интраиспарение воды доказано мно­гочисленными лабораторными экспериментами в широком диапазоне темпе­ратур и давлений для различных га­зов (А. Ю. Намиот, 1976). Результа­ты лабораторных экспериментов под­тверждены натурными исследованиями [10]. Так, на Ленинградском газоконденсатном месторождении (Тпл 72 °С) ежесуточно в течение пяти месяцев проводились тщательные замеры вы­носимой газом пресной влаги одновре­менно из всех эксплуатировавшихся скважин. Было установлено полное совпадение значения влагопасыщенности газа, полученного при замерах на месторождении, с влагонасыщенностью, рассчитанной по эксперимен­тальным данным (Г. В. Рассохин и др., 1979). На Мирненском газоконденсатном месторождении (Тпл 144 °С) при изотермическом снижении пласто­вого давления наблюдалось заметное возрастание влагонасыщенпости добы­ваемого газа, предсказанное теоретически на основании результатов упо­минавшихся выше лабораторных экс­периментов А. Ю. Намиота.

В. И. Поповым (1966) теоретически было показано, что при изотермическом снижении пластового давления в газовой залежи на 0,01 МПа дефицит влаги в газе компенсируется за счет испарения остаточной воды за милли­онные доли секунды, т. е. практичес­ки мгновенно.

Нам не известны эксперименты но определению флюидного состава первых пузырьков газа, выделяющихся из воды или из раствора с водой, однако имеется множество косвенных доказательств, позволяющих предполагать, что уже в флуктуациях, явля­ющихся центрами зародышевых пу­зырьков, участвуют молекулы не толь­ко растворенных газов, но и воды.

Так, в процессе высокоточного экс­периментального определения давле­ния насыщения углеводородной жид­кости природным газом [7] было об­наружено возрастание .давления на­сыщения в случае проведения опытов в водонасыщенной пористой среде по сравнению с давлением насыщения в сухой пористой среде. По нашему мне­нию, возрастание давления насыщения обусловлено захватом молекул воды газом при образовании первых пу­зырьков.

Общеизвестно также, что в большинстве флюидных включений в минералах, в том числе в низкотемператур­ных, наряду с газами присутствует во­да (И.Т. Бакуменко, 1971; А.И. Крав­цов, С.Н. Оникеенко, 1975; В.А. Припачкин, 1983; Дж.Доусон 1983; Э.М. Галимов, 1985; В.В. Наумов, В.  И.  Коваленко,  1985 и др.).

Нами выполнена оценка влияния водяного пара на повышение давления насыщения воды газами и на ускоре­ние сегрегации (всплывания) выде­лившегося из воды пузырька раство­ренного газа. Непосредственно экспе­риментальное изучение указанных про­цессов во всем диапазоне встречаю­щихся в земной коре термобарических условий представляется весьма зат­руднительным. Поэтому прибегли к имитационному экспериментированию на математической модели, описыва­ющей физическую сущность процес­сов, происходящих в растворе, насы­щенном газом.

Моделирование осуществлялось с помощью уравнения состояния реаль­ных газов и паров воды. При этом использовались зависимости сверхсжимаемости и влагосодержания га­за от его давления, температуры и компонентного состава (Д. Л. Катц и др., 1965), а также сверхсжимаемос­ти водяного пара от давления и тем­пературы, полученные посредством об­работки экспериментальных данных (Т. Хоблер, 1961). При оценке влия­ния наличия паров воды на повыше­ние давления насыщения сравнивался рост газового пузырька в условиях интраиспарения воды и без него. При этом в качестве критерия регистрации насыщения на модели, учитывающей интраиспарение, принималась тож­дественность физической ситуации (текущего размера пузырька) априор­но заданному моменту (значению внешнего давления) наступления на­сыщения для модели без учета интра­испарения.

По модели без учета интраиспаре­ния определялся размер газового пу­зырька,    соответствующий давлению насыщения. Затем рассчитывалось увеличение объема пузырька при по­нижении давления в системе по моде­ли с иитраиспареиисм, пока размер пузырька не совпадал с его размером в момент насыщения на модели без интраиспарения. Давление в момент совпадения размеров считалось рав­ным давлению насыщения для моде­ли с учетом интраиспарения. Так как интраиспарение приводит к расшире­нию газового пузырька, его размеры достигали рассчитанных для давления насыщения по модели без интраиспа­рения значительно раньше, т. е. при большем внешнем давлении, которое и фиксировалось как давление насы­щения для модели с интраиспарением воды.

Зависимости приращения давления насыщения за счет водяного пара, т.е. с интраиспарением воды, от дав­ления насыщения воды чистым газом приведены на рис. 1. Результаты оценки свидетельствуют о значитель­ном возрастании давления насыщения в присутствии водяного пара. Даже при сравнительно невысокой темпера­туре (250 °С) приращение давления достигает 8 МПа. С использованием той же имитационной математической модели рассчитано относительное уве­личение объема ? газового пузырька от снижения давления в системе, полу­ченное для случаев с интраиспарением и без интраиспарения воды, а по уве­личению объема пузырька оценено ус­корение его всплывания в растворе. В качестве меры ускорения процесса сегрегации ?  использовалось отноше­ние отрезков времени, при которых достигается

Рис. 1 Приращение давления жидкости газом вследствие интраиспарения ?Р в зависимости от давления насыщения РН этой же жидкости без интраиспарения воды при температурах 250 (1), 150 (2), 100 (3) и 50?С


© Институт проблем нефти и газа РАН (лаборатория нефтегазовой гидрогеологии)
© Л.А.Абукова
© Н.С. Шараев. Информация о сайте