Địa chất thủy văn, thủy địa hóa các mỏ dầu khí

ðịa Chất Thủy Văn Dầu Khí
8 Oct, 2012
Giáo viên:
TS. Lê Ng
ọ
c Ánh

T
ầ
ng 8 Nhà 12 t
ầ
ng – B
ộ môn ðị
a ch
ấ
t d
ầ
u khí
Nước trong các mỏ dầu khí
8 Oct, 2012
Bồn ñịa chất thủy văn
- Bồn nước vỉa: Là bồn trũng lớn, võng , nếp lõm, chủ yếu cấu tạo từ ñá trầm tích
phân bố trên ñá móng, gồm các vỉa cách nước và chứa nước.
-Khi xuất hiện các tầng cách nước  có thể chia thành các tầng ñịa chất thủy văn
- Bồn nước mạch – khe nứt: phân bố ở miền uốn nếp. Tích tụ nước liên quan ñến
ñới khe nứt. Thường nằm ở móng bồn nước vỉa.
Bồn ñịa chất thủy văn
- Phụ bồn nước ngầm: nằm phía trên bồn, với bề mặt thoáng tự do và phần chính
còn lại bị nước có áp chiếm chỗ.
- Bồn nước có áp: có mặt của áp lực
ðặc ñiểm của nước trong các mỏ dk

• Nước ñóng vai trò quan trọng trong:
– dịch chuyển và tích tụ DK trong các bẫy chứa
– phá hủy các tích tụ dk.
• Nước vỉa có ñặc tính thấm ướt cao, sức
căng mặt ngoài lớn
 có khả năng ñẩy dầu ra khỏi khe hổng, tới ñáy
giếng khai thác.

S
ử
d
ụ
ng n
ướ
c
ñể bơm
ép vào v
ỉ
a t
ạ
o n
ă
ng l
ượ
ng
nhân t
ạ
o
ðặc ñiểm của nước trong các mỏ dk
• Trạng thái và vị trí tồn tại:

Trong
ñ
i
ề
u ki
ệ
n v
ỉ
a:
• L
ỏ
ng,
• m
ộ
t l
ượ
ng nh
ỏ ở
tr
ạ
ng thái h
ơ
i
• T
ạ
o hydrate khí khi
ở
áp su
ấ
t cao và nhi

ệ
t
ñộ
th
ấ
p.
• Phân loại nước trong các mỏ dk:
– Nước liên kết
• Các phân tử nước bám xung quanh bề mặt ñá, tạo một lớp dầy
~1nm, có mật ñộ và ñộ nhớt rất cao
• ðể tách bỏ lớp nước liên kết khỏi mặt ñá, cần P = 422 kg/cm
2
ở ñktc
hoặc nung nóng ñến nhiệt ñộ > 200
0
C.
– Nước kiến tạo:
• Là nước lấp ñầy và vận ñộng trong các khe hổng trong phạm vi ñứt
gãy.
– Phân loại nước trong các mỏ dk (tiếp):
• N
ướ
c
ñ
áy:
– Là nước nằm dưới các thân dầu khí
• N
ướ
c rìa:
– Nước nằm trong các bẫy chứa, dưới ranh giới tiếp xúc dầu-

nước và ngoài ñường biên ngoài của khoáng thể dầu khí.
Khí
Dầu
Nước ñáyNước rìa Nước rìa
NướcNước
OWC
GOC
ðiểm tràn cấu tạo
ðặc ñiểm của nước trong các mỏ dk
– Nước dư
:
• Nước còn nằm trong khe hổng ñất ñá, không thể bị thay thế
bởi dầu hay khí trong lòng các tích tụ dầu khí.
• Có ñộ khoáng hóa cao
• Lượng nước dư chứa trong vỉa càng lớn nếu
– ñộ thấm và kích thước khe hổng của ñá chứa càng nhỏ
– Số lượng khe hổng càng nhiều
– Chứa ít các chất có hoạt tính bề mặt cao
• Dao ñộng từ 6-70%
• Lượng nước dư có vai trò quan trọng trong tính toán trữ lượng
DK. Thường ñược dùng là ‘ñộ bão hòa nước’
Phân loại nước trong các mỏ dk
Ngoài các ch
ấ
t th
ườ
ng có
trong nướ
c ng
ầ

m, n
ướ
c v
ỉ
a
còn ch
ứ
a các c
ấ
u t
ử
n
ằ
m trong thành ph
ầ
n c
ủ
a d
ầ
u
m
ỏ
.
• Các chất tạo ra và phá hủy dầu mỏ
– Có
ñộ
khoáng hóa cao
– Th
ườ
ng ch

ứ
a các mu
ố
i clorua (NaCl, KCl, CaCl,…)
– Hàm l
ượ
ng sunfat (SO
4
)
-2
thườ
ng r
ấ
t nh
ỏ
– Hàm l
ượ
ng các ion: Br, I, NH
4
+
cao h
ơ
n các lo
ạ
i n
ướ
c
khác
– Th
ườ

ng ch
ứ
a các khí H
2
S và hydrocarbua hòa tan
– Ch
ứ
a m
ộ
t s
ố
h
ợ
p ch
ấ
t axit Naften và axit béo, Fenol.
ðặc ñiểm hóa học của nước vỉa
• Chất vô cơ hòa tan trong nước vỉa:
– Có 6 nhóm ion chính: Na
+
, Ca
++
, Mg
++
, Cl
-
, SO4
- -
,
HCO3

-
Trong
ñ
i
ề
u ki
ệ
n c
ụ
th
ể
s
ẽ
có 2 (m
ộ
t ion âm, m
ộ
t ion
d
ươ
ng) trong 6 ion k
ể trên vượ
t tr
ộ
i v
ề
s
ố lượ
ng
– Ngoài ra còn có các ion: H

+
, K
+
, Fe
++
, Mn
++
, OH
-
, CO
3
- -
– D
ướ
i d
ạ
ng vi l
ượ
ng là h
ợ
p ch
ấ
t c
ủ
a các nguyên t
ố
: Br,
I, Bo, Sr, Co, Ni, Mo, Cu
– Hàm l
ượ

ng r
ấ
t ít các h
ợ
p ch
ấ
t oxit kim lo
ạ
i khó tan:
SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
ðặc ñiểm hóa học của nước vỉa
• Chất hữu cơ hòa tan trong nước vỉa
– Hàm lượng chất hữu cơ có trong nước các mỏ
dầu khí ñược thể hiện bằng hàm lượng Carbon
hữu cơ C
h.c
:
• Trong n
ướ
c ng
ầ

m =
27
,7 mg/l
• Trong n
ướ
c ng
ầ
m v
ớ
i m
ặ
t thoáng t
ự do
= 1,0 mg/l
• Trong n
ướ
c v
ỉ
a m
ỏ
dk = 48,5 mg/l
• Ranh gi
ớ
i ti
ế
p xúc d
ầ
u-n
ướ
c = 370 mg/l

ðặc ñiểm hóa học của nước vỉa
• Các chất khí hòa tan trong nước vỉa:
Thường gặp: N
2
, H
2
, H
2
S, CO
2
, các ñồng ñẳng
của CH
4
- Khí Hydrocarbua ñặc trưng nhất cho khí hòa
tan trong nước vỉa, có hàm lượng cao nhất
- Hàm lượng khí HC tan trong nước vỉa thường
tăng trong nước có tính khử cao, ở ñộ sâu
lớn, các xa môi trường thấm từ bề mặt.
ðặc ñiểm hóa học của nước vỉa