Введення, пластові флюїди - склад і властивість пластових флюїдів
Флюїди, поклади які можуть бути розкриті в процесі будівництва свердловини, підрозділяються на наступні типи: природні гази (в тому числі і не вуглеводневі); газоканденсати, нефтегазоканденсати; нафту; газовані пластові води, мінералізовані пластові води. Пластові флюїди можуть зустрічатися як і в чистому вигляді так і в комбінованому, змішаним в різних пропорціях. Флюїди в пластових умовах можуть перебувати в двох агрегатних станах: газоподібному і рідкому.
В'язкість пластових флюїдів слід розглядати як фізичну характеристику, від величини якої залежить фільтрація пластового флюїду до свердловини. Чим вище в'язкість флюїду, тим менше швидкість фільтрації, а, отже, менше швидкість притоку флюїду до свердловини, що дозволяє говорити.
Здатність розчинятися в рідких флюїдах або в буровому розчині має важливе значення для характеристики газоподібних пластових флюїдів особливо токсичних, так як це дозволяє оцінити їх можливість появи на земній поверхні разом з рідким флюїдом або з буровим розчином при циркуляції. В цьому випадку виникає небезпека їх виділення з рідкого флюїду або бурового розчину в результаті зниження тиску (від пластового до атмосферного). Якщо при бурінні або експлуатації існує ймовірність контакту пластового флюїду або бурового розчину з флюїдами, що мають в них хорошу розчинність, то фонтаноопасность такого технологічного об'єкта свердловини вважається високою.
Основними властивостями пластових флюїдів, які визначають характер розвитку ГНВП і ступінь фонтаноопасності, є:
# 63; # 63; токсичність (гранично допустимі концентрації (ГДК), при яких допускається перебування в робочій зоні);
# 63; # 63; пожежо і вибухонебезпечність (концентрація, при якій відбувається займання).
Тип флюїду. Флюїди, поклади яких можуть бути розкриті в процесі будівництва свердловин, підрозділяються на наступні типи: природні гази (в тому числі і не вуглеводневі); газоконденсату, нефтегазоконденсати; нафту; газовані пластові води, мінералізовані пластові води. Пластові флюїди можуть зустрічатися як в чистому вигляді, так і в комбінованому, змішаними в різних пропорціях. Тип і склад пластового флюїду зумовлюють такі компоненти фонтаноопасності, як: швидкість розвитку ГНВП у відкритий фонтан; гранично допустимий обсяг надходження флюїду в стовбур свердловини; ймовірність пожежі, вибуху, ступінь отруєння людей, зараження місцевості і негативного впливу на технологічне обладнання. За рівнем зменшення фонтаноопасності типи пластових флюїдів можуть бути класифіковані в такий спосіб:
# 63; # 63; природні гази (метан, бутан, пропан, N2, CO2, H2S, He);
# 63; # 63; газовані пластові води;
# 63; # 63; мінералізовані води і ропа.
Агрегатний стан. Флюїди в пластових умовах можуть перебувати в двох агрегатних станах: газоподібному (природні гази і газоконденсату) і рідкому (нафта, нефтегазоконденсати, мінералізовані води і ропа). Фонтаноопасность газоподібних флюїдів в порівнянні з рідкими вища з наступних причин:
# 63; # 63; в газових покладах, як правило, більш високі пластові тиски;
# 63; # 63; більш стрімкий розвиток газопроявления (в порівнянні з проявом рідких флюїдів) у часі;
# 63; # 63; наявність міграції газу по стовбуру свердловини після її герметизації, що призводить до подальшого зростання тиску у всіх перетинах свердловини;
# 63; # 63; низький поріг займистості;
# 63; # 63; летючість, тобто здатність газів легко переміщатися в атмосфері;
# 63; # 63; підвищена розчинність в воді;
У зв'язку з більш високою фонтаноопасностью газів в порівнянні з рідинами:
# 63; # 63; пред'являються підвищені вимоги щодо забезпечення фонтанної безпеки при розтині Газонапірний горизонтів;
# 63; # 63; спостерігаються відмінності в обладнанні експлуатаційних свердловин;
# 63; # 63; дотримуються підвищені заходи безпеки при проведенні аварійних і ремонтних робіт, якщо вони пов'язані з ймовірністю появи газу в робочій зоні (газонебезпечні роботи).
Густина. Це маса однієї одиниці об'єму речовини. Вимірюється в кг / м3; г / см3. Співвідношення: 1,00 г / см3 = 1000,00 кг / м3. Абсолютна щільність - маса речовини, яка припадає на одиницю об'єму. Для газу ця щільність визначається при нормальних умовах - температура 20 0С і тиск 0,1 Мпа (1 атм.). Відносна щільність - щільність газу (або пари) по відношенню до щільності повітря. За значенням цієї щільності можна судити про ступінь і характер поширення газів в атмосфері (як далеко поширюється, де концентрується). Відносна щільність для рідин не визначається. Чим вище щільність флюїду, тим менше швидкість його фільтрації, і, отже, менше швидкість притоку флюїду до свердловини, що дозволяє говорити про зменшення фонтаноопасності. Особливо це актуально для нафтових покладів. Щільність пластового флюїду визначає швидкість міграції (спливання) флюїду в свердловині, що багато в чому визначає характер розвитку прояви у відкритий фонтан. Якщо під час вступу до свердловину рідких флюїдів (висока щільність) міграція практично не відбувається, то при проявах газу вона є досить суттєвим фактором, який змушує негайно вживати технологічні заходи по ліквідації прояви (наприклад, вимивши газованого бурового розчину) з метою уникнення можливих відкритого фонтана. Такий результат може бути через те, що зростання тиску в свердловині в результаті міграції газу може вивести з ладу противикидне обладнання, зруйнувавши гирлі свердловини. Можна говорити про зниження фонтаноопасності пластових флюїдів в міру збільшення їх щільності. Щільність флюїду (або його парів) грає істотну роль при оцінці фонтаноопасності з позицій впливу на навколишнє середовище при можливому попаданні пластового флюїду на поверхню в результаті відкритого фонтанування свердловини. В основному це стосується газоподібних або легкоиспаряющихся рідин (наприклад, метанолу). Флюїди з меншою щільністю більш легко поширюються в атмосфері і вражають великі площі земної поверхні, тому їх фонтаноопасность вище.
Таблиця Густині основних пластових флюїдів і парів метанолу
Метан (СН4) 0,7167 0,554
Сірководень (Н2S) 1,5390 1,190
Двоокис вуглецю (СО2) 1,9768 1,529
Азот (N2) 1,2510 0,975
Повітря 1,2928 1,000
Сірчистий ангідрид (SO2) - продукт горіння Н2S 2,8442 2,200
Метанол (пари) 1,100 0,7917
Газоконденсат 400 - 650
Нефтегазоконденсат 650 - 800
Нафта 800 - 1060
Пластові води 1010 - 1070
Високомінералізована вода, ропа до 1300 - 1350
У таблиці наведено щільність парів метанолу, тому що хоча він і не є пластовим флюїдом, але часто використовується для проведення робіт на експлуатаційних свердловинах. При цьому кількість використовуваного метанолу можна порівняти з обсягами газопроявлень і, в разі виникнення аварійної ситуації під час ремонту свердловин із застосуванням метанолу, наслідки для обслуговуючого персоналу і навколишнього середовища можуть бути дуже небезпечними.
В'язкість. В'язкість пластових флюїдів слід розглядати як фізичну характеристику, від величини якої залежить фільтрація пластового флюїду до свердловини. Чим вище в'язкість флюїду, тим менше швидкість фільтрації, а, отже, менше швидкість притоку флюїду до свердловини, що дозволяє говорити про зменшення фонтаноопасності. Особливо це актуально для нафтових покладів. Для оцінки якості нафти користуються відносною (умовної) в'язкістю.