ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН В КАЧЕСТВЕ ГИДРОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН В КАЧЕСТВЕ ГИДРОМИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

Р.Л. Ибрагимов

Татарское геологоразведочное управление ОАО «Татнефть», Казань, е-mail: tgru@tatneft.ru

Подземные воды нефтяных месторождений Татарстана уже давно являются объектом изучения гидрогеологов, химиков и технологов на предмет возможного их использования в качестве источника гидроминерального сырья. По мнению ряда специалистов, наиболее интересны в этом отношении бром, йод, хлористый натрий, кальций, калий и хлор. В пластовых водах нефтяных месторождений, которые представляют собой хлоркальциевые растворы с общей минерализацией до 290 г/дм3, содержание этих компонентов в различных соединениях огромно и может быть использовано в качестве гидроминерального сырья на длительный срок эксплуатации (табл. 1-5).

Первые сведения о добыче из подземных вод поваренной соли и серы в соседних с Татарстаном областях Урало-Поволжья появились еще в XVI веке (Соликамск, Солигач, Усолье, Серноводск). В 1935-1948 гг. были исследованы подземные воды более глубоких каменноугольных и девонских отложений. Результаты этих исследований изложены в работах В.А. Сулина (1935, 1948), М.С. Кавеева (1940, 1948), С.Г. Каштанова (1936), А. В. Миртовой и П.В. Дмитриевой (1939), А.И. Силина-Бекчурина (1941, 1948, 1949), Н.К. Игнатова(1945)и др.

В конце 50-х гг., после открытия крупных нефтяных месторождений в Татарстане, база данных по гидроминеральным компонентам осадочного чехла палеозойских отложений существенно расширяется.

Специальные работы по разведке и изучению подземных вод проводились по Краснокамскому району (В.М. Куканов, Е.Е. Керкле, М.В. Сыроватко и др.), Самарской Луке (М.И. Зайдельсон, А.И. Козин, К.Б. Аширов и др.), Татарстану (В.Г. Герасимов, М.М. Булычев, Е.Ф. Станкевич, Б.В. Анисимов, К.Н. Доронкин, Р.Л. Ибрагимов и др.).

В результате этих работ установлено, что вся территория Урало-Поволжья является перспективной в плане поиска и разведки промышленных вод, пригодных для извлечения брома, йода, бора и других элементов.

В 1965 г. в ТатНИПИнефти была проведена оценка вод терригенных отложений девона Бавлинского нефтяного месторождения на содержание брома и йода для использования их в

промышленных целях и рассмотрены гидрогеологические условия терригенных отложений. Как показали химические анализы пластовых и нефтепромысловых сточных вод в результате опробования скважины 20 (Бавлинской), наиболее водообильными в терригенных отложениях девона являются песчаные пласты Дд и Ду. Технико-экономическое обоснование йодобромного производства проводилось по трем вариантам: 1) использование нефтепромысловых сточных вод; 2) использование пластовых вод из скважин, оборудованных на пласты Дд, Ду и Ду; 3) совместное использование нефтепромысловых и пластовых вод. Ориентировочные расчеты показали высокую рентабельность йодобромного производства на базе нефтепромысловых сточных вод.

Таблица 1

Содержание основных микрокомпонентов в пластовых водах месторождений ЮжноТатарского свода и его склонов

Микрокомпоненты

Водоносные Г Ш4+ Ва2+

горизонты, Вг- Бе2+ Бг2+

комплексы

В К+

Архейско- 8,5-10,0 1,6-174 56,0

протерозойский 843-1933 0,5 770,0

8,1-10,5 720

Терригенных 6,1-9,9 96-195 89

отложений девона 654-999,3 121 392

8,5-10,3 1444 -

Карбонатных 7,2-10,8 122-146 107

отложений девона 350-1871,0 5,4-28 380

14-29 1280 -

Турнейских 6,3-15,3 112-241 28

отложений 226-1606,4 - 215

- 334-1551 -

Терригенно- 6,8-8,8 112-174 -

карбонатных 374-863,4 15-210 110

отложений ниж.

карбона 22-29 1315 -

Содержание основных микрокомпонентов в пластовых водах месторождений юго-восточного склона Северо-Татарского свода

Микрокомпоненты

Водоносные Г Ш4+ Ва2+

горизонты, Вг- Бе2+ Бг2+

комплексы

В К+

Терригенных 7,3-16,4 83,6 13

отложении девона 444-722 61,9 338

13 1300 -

Карбонатных 11-16 84-97,8 -

отложений девона 443-707 6,7- 95 -

9 900 -

Турнейских 7,4 116,0 -

отложении 639 12,7 238

31,5 1128,8 -

Терригенно- 7,9-16,0 174 -

карбонатных 462-680 20

отложений ниж.

карбона 12 1200 -

Башкирско- 8,4-13 174 -

верейских отложений 573-863,4 90 -

17 1000 -

Таблица 3

Содержание основных микрокомпонентов в пластовых водах месторождений

Мелекесской впадины

Микрокомпоненты

Водоносные Г №+ Ва2+

горизонты, Вг- Бе2+ Бг2+

комплексы

В К+

8,5-10 214-225 115

Терригенных 849-1000 32-142 553

отложении девона 13,8-41 1338-1565 -

Турнейских 7,2-9,7 97-404 -

отложений 215-608 7,3-50 8-31 900 -

Терригенно-карбонатных отложений ниж. 6,7-8,9 33-414 109-166 11-66 539

карбона 8-31 1005 -

9,7-17,2 77-115 -

Окско-серпуховских 226-300 52-119 -

отложений 9,4 400 -

7,8-9 60-133 -

Башкирско- 259-420 52-70 -

верейских отложений 5,2 843 -

7-10,6 22-126 -

Каширских 234-400 26-206 -

отложений 2 108 -

Таблица 4

Содержание основных микрокомпонентов в нефтепромысловых сточных водах месторождений Южно-Татарского свода

Микрокомпоненты

Водоносные горизонты, Г Ш4+ Ва2+

комплексы Вг Бе2+ Бг2+

В К+

7 100 59

Девонские 480 47 200

13 600

7 160 -

Каменноугольные 300 40 -

7 - -

Содержание основных микрокомпонентов в нефтепромысловых сточных водах месторождений юго-восточного склона Северо-Татарского свода

Микрокомпоненты

Водоносные горизонты, Г Ш4+ Ва2+

комплексы Вг- Бе2+ Бг2+

В К+

8,4 83,6 -

Девонские 514 35 -

7,4 49,7 -

7 70 -

Каменноугольные 309 5 -

7 589 -

В статье Е.Ф. Станкевича «Возможные пути комплексного использования подземных промышленных вод нефтедобывающих районов Волго-Уральской области» (Казанский геологический институт, 1968 г.) дается обобщение всех имеющихся материалов по йодобромным подземным водам с предложениями их использования для промышленных целей. Предлагаются следующие варианты:

- использование нефтепромысловых сточных вод, которые являются бесплатным сырьем;

- совместная добыча нефти и гидроминерального сырья при форсированной разработке небольших нефтяных месторождений;

- использование йодобромных вод выработанных нефтяных месторождений;

- совместное использование нефтепромысловых сточных вод и рассолов, добываемых из непродуктивных горизонтов;

- добыча бромных вод из непродуктивных горизонтов (верхнефранского и фаменского) и использование обезбромленных вод для целей ППД на нефтяных месторождениях.

Преимуществами первого варианта, по Е.Ф. Станкевичу, являются дешевизна

получаемых рассолов, которые на многих товарных парках содержат 400-500 и более мг/дм3 брома, и большие ресурсы сточных вод, превышающие по многим НГДУ 4 млн м3 в год. К недостаткам первого варианта автор относит: 1) сильные колебания объема сточных вод во времени, что связано с технологией добычи нефти; 2) разубоживание (разбавление) пластовых вод при закачке в пласт пресной воды; 3) несоответствие сточных вод кондициям на йодобромные воды по галлоидопоглощению - 130-257 мг/дм3 (при норме 80 мл/л) и по содержанию нефти, которое в отдельных случаях достигает 1000-2700 мг/дм3; 4)уменьшение содержания йода и брома при длительном отстаивании, а также в результате использования современных методов очистки сточных вод.

Основным недостатком второго варианта является небольшой срок эксплуатации нефтяного месторождения, при котором организация йодобромного производства является нерациональной.

Третий вариант скомбинирован из первого и четвертого, поэтому все недостатки и преимущества этих вариантов относятся и к нему.

Достоинства наиболее перспективного, по мнению автора, четвертого варианта:

- использование минимального количества водяных скважин высокой производительности;

- практически неограниченные запасы кондиционных вод;

- незначительное содержание в воде железа, упрощающее подготовку отработанных вод для закачки в нефтяные пласты;

- наличие большого количества фактических данных по геологическому строению нефтяных месторождений, что облегчает и удешевляет проведение поисково-разведочных работ на промышленные воды.

В качестве первоочередного объекта для постановки поисково-разведочных работ предлагается Ромашкинское нефтяное месторождение; во вторую очередь поисково-разведочные работы намечается провести в Туймазинском (Башкирия) и Бавлинском нефтедобывающих районах.

Исследователи из ТатНИПИнефти (Б.В. Анисимов, К.Н. Доронкин) считают, что Е.Ф. Станкевич преуменьшил значение первого варианта, который имеет преимущество перед остальными из-за дешевизны сырья. Четвертый вариант, напротив, при условии одновременной разработки нефтяных месторождений может, по их мнению, вызывать перетоки воды из одного горизонта в другой и потребует постановки дорогостоящих

гидрогеологических исследований.

В 1970 г. В ЦЗЛ химзавода им. Л.Я. Карпова (г. Менделеевск) под руководством Т.Г. Ахметова была проведена работа по теме «Изучение возможности использования подземных рассолов Прикамья». В лабораторных условиях из нефтепромысловых сточных вод с ТХУ-2, содержащих 514 мг/дм3 брома и 8,4 мг/дм3 йода, были получены кристаллы йода и жидкий бром. В работе приводятся технологические схемы производства йода и брома из пластовых вод и нормы расхода сырья на получение одной тонны продукции.

В 1972 г. в ТатНИПИнефти была проведена работа по теме «Оценка потенциальных ресурсов йодобромных вод терригенных отложений девона Прикамских нефтяных месторождений ТАССР с целью их промышленного освоения». Были сделаны следующие основные выводы:

- подземные воды терригенного девона отвечают существующим кондиционным требованиям по минимальному содержанию полезных компонентов;

- статические ресурсы пластовых вод терригенного девона практически неисчерпаемы и в пределах Прикамских нефтяных месторождений они вполне могут обеспечить на длительный срок водозаборные сооружения рассолопромысла производительностью 20 тыс. м3/сут;

- до тех пор пока не выработаны основные запасы нефти в терригенных отложениях района Прикамья, организация рассолопромысла высокой производительности представляется преждевременной, т. к. отбор большого количества жидкости вызывает интенсивные перетоки жидкости из одного пласта в другой и может привести к осложнению эксплуатации залежей нефти.

Было также отмечено, что данное производство следует проводить в два этапа:

- первый этап: использование попутных вод ввиду дешевизны сырья и высокой рентабельности;

- второй этап: организация рассолопромысла.

В 1991 г. ТатНИПИнефть совместно с ВСЕГИНГЕО проводили исследования по выявлению целесообразности использования попутных вод нефтяных месторождений в качестве источника сырья для извлечения солей. В результате проведенных работ были решены следующие задачи:

1) обоснован рациональный комплекс гидрогеологических исследований на эксплуатируемых месторождениях нефти, в том числе методы оценки запасов подземных вод и расчетные содержания промышленно-ценных компонентов в попутных водах;

2) разработана принципиальная технологическая схема извлечения промышленно-ценных компонентов на базе лабораторных исследований и испытаний;

3) проведено геолого-экономическое обоснование перспектив использования попутных вод в качестве гидроминерального сырья и целесообразности их дальнейшего изучения.

Согласно проведенным исследованиям, на территории деятельности ОАО «Татнефть» первоочередными для изучения попутных вод нефтяных месторождений по совокупности гидродинамических и гидрохимических показателей выделены следующие объекты и месторождения:

1) терригенный комплекс девона (Елабужское, Первомайское, Ромашкинское (Абдрахмановская и Кармалинская площади) месторождения нефти);

2) тульский и тульско-бобриковский, бобриковский горизонты нижнего карбона (Макаровское, Сабанчинское, Бурейкинское месторождения);

3) башкирский и верейский горизонты среднего карбона (Бурейкинское, Макаровское месторождения).

Наибольший практический интерес представляют Сабанчинское, Елабужское и Первомайское месторождения. С учетом количества сырья на этих месторождениях в промышленных кондициях можно извлекать натрий, кальций, магний, стронций, йод и бром.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что для извлечения различных солей могут быть использованы как пластовые воды нефтяных месторождений, так и нефтепромысловые сточные и отработанные воды, получаемые в процессе соледобычи.

Для оценки целесообразности использования подземных вод, помимо сведений о содержании основного их компонента, необходимо иметь данные по следующим показателям:

- суммарная производительность водозабора, определяющая мощность предприятия;

- глубина эксплуатационных скважин, определяемая глубиной залегания водоносных горизонтов;

- дебит эксплуатационных и приемистость нагнетательных скважин, от которых

зависит общее количество скважин при заданной производительности водозабора;

- глубина уровня подземных вод на начало и конец эксплуатации месторождения, влияющей на расход электроэнергии при добыче и закачке отработанных вод;

- размеры водозабора, определяющие капитальные вложения в сырьевую базу (трубопроводы, насосное оборудование, автодороги, ЛЭП);

- способы утилизации отработанных вод, определяющие их переработку, наличие в воде вредных примесей, требующие специальной водоподготовки.

Все перечисленные показатели являются важными, так как один из факторов или их совокупность могут оказать решающее влияние на экономику производства. Например, месторождение с невысокой концентрацией полезного компонента, но с высоким напором (фонтан) подземных вод может быть более рентабельным, чем месторождение с очень высокой концентрацией полезного компонента, но со значительными глубинами скважин и динамических уровней. При наличии благоприятных геолого-технических факторов производство может оказаться нерентабельным из-за присутствия в воде вредных примесей.

Таким образом, ввиду многофакторности задачи, вывод о целесообразности создания производства и перспективности какого-либо месторождения можно сделать только с учетом всех перечисленных факторов. Кроме того, потребуются дополнительные исследования, направленные на уточнение величин эксплуатационных запасов попутных вод и содержаний в них промышленно-ценных компонентов, обоснование эксплуатационных запасов по промышленным категориям В и С1 в соотношениях, позволяющих выделить капиталовложения на проектирование и строительство перерабатывающих предприятий, разработку промышленных технологий извлечения промышленно-ценных компонентов, сводные технико-экономические расчеты переработки сырья и сводное технико-экономическое обоснование целесообразности освоения сырья.