Дослідження природних нафтогазопроявів

Відбір проб газу. При відборі проб газів необхідно приймати міри застереження для того, щоб запобігти попаданню в пробу сторонніх газоподібних речовин, особливо атмосферного повітря. Це необхідно для того, щоби зберегти склад досліджуваного газу і уникнути хімічних змін його складових частин або їх втрати.

Під час дослідження місця виходу газу попередньо визначають його якісний склад за запахом (на сірководень), за горінням (на водень, вуглеводні) тощо.

У комплекс досліджень, крім відбору проб на аналіз, входять опис умов виходу газів (вільні, спонтанні, розсіяні по площі і т.д.), зарисовка і картування місця виходу, визначення дебітів газу та рідини, характеру пульсації, температури і тиску. При дослідженні розсіяних виходів рекомендується відбирати проби із декількох джерел, різних за інтенсивністю, оскільки склад газу в них може бути різним.

Існує декілька методів відбору проб газу.

До взяття проби вихід газу розчищається і підготовлюється до випробування. Якщо газ виділяється у сухому місці, то бажано зробити біля виходу неглибокий отвір і забити в нього трубу.

Якщо газ виділяється з води, то необхідно зробити пристосування для підходу до струменя. Для відбору проби із струменя газу, її накривають скляною або металевою воронкою з гумовою трубкою для відбору газу. При виході газу через воду або через нафту, лійка заглиблюється в рідину так, щоб повітря не могло попасти в пробу. При виході газу на сухих ділянках цей вихід накривається воронкою, краї якої заривають в землю і обсипають землею або ущільнюють іншим способом ( рис. 3.19).

Для відбору газу з водойми із значної глибини використовується лійка, яка прикріплена до жердини або підвішена на шнурку і має відвідну гумову трубку. У випадку неглибокої водойми, коли лійка не може бути повністю занурена під воду, місце з’єднання лійки з приймальним посудом герметизують за допомогою ущільнювального кільця, зробленого з гумового корку (рис. 3.20).

На свердловинах, які не переливають, використовують лійки
(рис. 3.21 а), або накручують кришки чи корки із різних матеріалів з отвором і газовідвідною трубкою для відбору проби (рис. 3.21 б). Каптаж на кінці обсадної трубки може бути зроблений за допомогою гуми, поліетиленової плівки чи іншого достатньо еластичного матеріалу.

Рис. 3.21 – Відбір проб газу із некаптованої (а) і каптованої (б) свердловин з водою

Сильні припливи вільного газу із свердловин потребують встановлення на усті спеціальної арматури і відводів з засувками високого тиску і штуцерами малого діаметру з газовими кранами (вентилями).

У свердловинах, які переливають водою з газом, при наявності окремих газових бульбашок і незначному дебіті води необхідно відбирати пробу спонтанного газу за допомогою водогазовідділювача. Простим водогазовідділювачем є система із сифонної трубки, градуйованої пляшки (можна півлітрової) та відра (рис. 3.22).

Рис. 3.22 – Схема простого газовідділювача

Порядок роботи з водогазовідділювачем такий: устя свердловини надійно герметизують фланцевою кришкою 1 з штуцером, на який надівають гумовий шланг 2. Другий кінець шлангу під’єднують до водогазовідділювача 3 (градуйована пляшка, попередньо заповнена пластовою водою). Потім зазначають початок роботи водогазовідділювача. Із досліджуваної води, яка циркулює в градуйованій пляшці, виділяються одинокі газові бульбашки і частково звільняється невелика кількість розчиненого газу в результаті удару струменя води в дно пляшки і стікання її по стінках. Коли в градуйованій пляшці збереться необхідна для дослідження кількість газу (не менше 200 мл), визначають час роботи водогазовідділювача, виймають гумову трубку із пляшки, під водою закривають пляшку корком і заливають менделєєвською замазкою.

Газонасиченість пластових вод при роботі з водогазовідділювачем визначають так: вимірявши дебіт води через шланг, який підключений до водогазовідділювача, визначають загальну кількість води, яка пройшла за час дослідження через водогазовідділювач. Розділивши об’єм отриманого газу на цю кількість води, визначають газонасиченість пластових вод в умовах дослідження (температура і тиск), потім визначений об’єм газу приводять до стандартних умов (20 °С і 0,101 МПа).

Спосіб витіснення води є одним із найбільш розповсюджених. Струмінь газу за допомогою трубки підводять знизу до отвору перевернутої посудини, заповненої водою. Газ, що має меншу густину, ніж вода, накопичується у верхній частині посуду, витісняючи із нього воду. Вода весь час є затвором, який перешкоджає сполученню газу з повітрям.

Посудом для відбору проби можуть бути спеціальні газові піпетки і пляшки об’ємом не менше 0,5 л. Склянки і пляшки повинні бути із світлого скла, так як темне скло ускладнює відбір взірців газу для аналізу в лабораторних умовах. Піпетки закривають скляними кранами, розташованими на двох кінцях, а склянки і пляшки – корковими або гумовими пробками, точно підібраними за розмірами горловини посудини. Не рекомендується використовувати дерев’яні і притерті скляні пробки. Ванною при відборі проби є допоміжний посуд (відро, таз тощо). Посудини для проб і ванни перед використанням добре промивають, засоби закупорки уважно перевіряють, а крани у піпеток правильно змазують (повинні бути прозорими і не мати смуг).

При відборі проб наведеним способом газ стикається з водою, в якій він здатний частково розчинятись. У результаті цього і в зв’язку з різною розчинністю окремих компонентів газу склад його може бути дещо змінений. Для запобігання цього воду, яку використовують, відповідним чином обробляють. Найкраще використовувати воду, через яку достатньо пропускається газ, що буде відбиратися (вода джерел, що газують; свердловин, що переливають). В інших випадках при необмеженому об’ємі газу, воду продувають сильним його струменем. Насичені розчини солей погано розчиняють газ. Тому можна використовувати насичений розчин солі, а саме хлористого натрію. Однак і його також необхідно насичити газом.

Перед відбором проби приймальний посуд заповнюють водою, слідкуючи за тим, щоб в посудині не залишилися бульбашки повітря. Трубку, по якій поступає газ, опускають у ванну і під водою вводять в посуд. Підвідна трубка при цьому повинна бути повністю заповнена газом. Дуже корисним, особливо при слабкому поступленні газу, мати на кінці трубки насадку із трубочки меншого внутрішнього діаметра, по якій вода із ванни і посудини не встигала б потрапити в трубку та її залити. Воду, яка проникла в трубку, необхідно видалити, оскільки при незначному тиску газу вона може бути причиною призупинення його поступлення.

При відборі за допомогою лійки стежать за правильним співвідношенням глибин занурення під рівень води краю лійки і кінця підвідної трубки. Якщо перша менша другої, газ по трубці не піде і буде виходити із-під лійки. В цьому випадку опускають глибше під рівень води приймальну лійку або зменшують глибину опускання відкритого кінця підвідної трубки.

Коли тиск вихідного газу дуже малий, відбір його проводять шляхом всмоктування або за допомогою аспіратора. Для створення умов для всмоктування газу підвідну трубку вставляють всередину пляшки для відбору і доводять до дна. Перед цим трубку повністю заповнюють газом і вводять, затиснувши попередньо її кінець так, щоб всередину не потрапила вода. Всмоктування газу проводиться витікаючою із пляшки водою внаслідок різниці рівнів води в ній і у ванні. Чим більша ця різниця, тим інтенсивніше відбувається всмоктування газу. Поступлення газу в пляшку можна підсилити, обладнавши приймальний посуд корком з двома трубками невеликого діаметра (рис. 3.23), по одній з яких буде поступати газ, а по іншій – витікати вода. Чим нижче розташований кінець водовідвідної трубки, тим інтенсивніше буде відбуватися всмоктування газу.

Якщо вода потрапила в підвідну трубку, її виділяють протягуванням трубки між стисненими пальцями. Разом з водою в посуд попадають перші бульбашки газу і в утворену газову фазу вводять кінець трубки. Після цього всмоктування газу відбувається без перешкод. Посуд для відбору заповнюють газом майже повністю, залишаючи шар води товщиною 2–3 см. Потім підведену трубку виймають із посуду, а останній закупорюють корком, не виймаючи горловину із-під води. Корок у горловину посудини затискають так, щоб її незначна частина дещо виступала над краєм для полегшення розкриття проби в лабораторії. Горловину посуду з корком заливають мастикою. Для цього використовують менделєєвську замазку (найкраща мастика), сургуч, віск або парафін. При заливці необхідно пам’ятати, що мастика погано пристає до мокрих і холодних предметів.

Під час всіх операцій як при закупорці, так і при транспортуванні посуд з корком тримають завжди в перевернутому стані, тобто горловиною вниз, щоб забезпечити герметичність закупорки.

При випробуванні газу необхідно:

– випробовувати газ на горючість (полум’я кіптить – наявність важких вуглеводів). При сильному виділенні газу, випробовування не можна виконувати в місці його виходу, щоб запобігти вибуху, а потрібно його відвести в бік;

– визначити наявність сірководню (Н₂S). Це перевіряється на запах (запах тухлих яєць) або індикатором, яким може бути фільтрувальний папір, змочений розчином вуглекислого або азотнокисного свинцю. Якщо H₂S є, то папір одразу почорніє;

– визначити вплив газу на лакмусовий папір. Наявність H₂S і СО₂ забарвлює синій папір в червоний колір, але не впливає на червоний папір;

– визначити відношення газу до розчину азотно-срібної солі. Наявність Н₂S утворює чорний металевий блискучий наліт;

– виявити відношення газу до розчину їдкого бариту. При наявності СО₂ на стінках пробірки утворюється білий наліт.

Відбір проб води і нафти. Такі проби відбираються для визначення в них розчинених газів і нафти. Якщо на поверхні водойми або річок спостерігаються плівки нафти, то потрібно перевірити, не відносяться вони до гідрооксиду заліза або марганцю, або до деяких органічних речовин. Інколи нафта проявляється у вигляді жовтого або коричневого кольору піни або емульсії з водою. Нафтову плівку зачерпують з поверхні води так, щоб запобігти домішкам бруду, болота та рослинних решток. Воду з плівками в кількості близько 1–2 л набирають у чисті пляшки ємністю 2–3 л, добавляють дві столові ложки бензину або чотирьоххлористого вуглецю, чи іншого розчинника і перемішують. При наявності нафти одержуємо витяжку, а безкольорова рідина зафарбовується.

Необхідно виявити джерело надходження нафти, розчистити, а при необхідності бурять неглибокі свердловини чи копають колодязі тощо.

Для аналізу відбирається свіжа нафта, мало вивітрена, в кількості не менше 3–5 кг. Проби зберігаються і перевозяться в скляному або металевому посуді з притертою пробкою. Якщо нафта буде з водою, то остання також відбирається на аналіз в кількості 1–3 л.

Питання для самоперевірки

1. Які критерії нафтогазоносності надр є прямими, які опосередкованими (або побічними)?

2. Наведіть загальну характеристику кожного з критеріїв нафтогазоносності надр.

3. Які режими тектонічних рухів є сприятливими для нафтогазонагромадження?

4. Охарактеризуйте критерій наявності пасток при прогнозуванні нафтогазоносності надр.

5. Розкрийте вплив структурно-тектонічного розчленування і дислокованості порід на перспективи нафтогазоносності територій.

6. Розкрийте суть критерію історичного розвитку структур.

7. Охарактеризуйте роль плитотектонічного розвитку територій на перспективи їх нафтогазоносності.

8. Дайте визначення поняття нафтогазоносної формації.

9. Роль порід-колекторів і товщ-покришок у формуванні та збереженні покладів нафти і газу.

10. У чому полягають стратиграфічні критерії прогнозування нафтогазоносності надр?

11. Стисло охарактеризуйте геохімічні критерії, які використовуються в нафтогазопошуковій практиці.

12. Яка роль гіпотез походження нафти і газу при прогнозуванні нафтогазоносності надр?

13. Охарактеризуйте нафтогазопошукове значення підземних газів.

14. З якими типами підземних вод переважно пов’язані поклади нафти і газу?

15. Що таке п’єзометричні мінімуми та гідравлічні нахили ВНК (ГВК) та їх значення при прогнозуванні нафтогазоносності надр?

16. Чи можна використовувати величини пластових надгідростатичних тисків з метою визначення перспектив нафтогазоносності територій?

17. Які гідрогеохімічні аномалії мають нафтогазопошукове значення?

18. Чи має наявність гідрогеохімічних інверсій в розрізі осадового чохла нафтогазопошукове значення та їх суть?

19. Наведіть оптимальний комплекс гідрогеологічних показників регіональної оцінки перспектив нафтогазоносності надр.

20. Наведіть оптимальний комплекс гідрогеологічних показників локальної оцінки перспектив нафтогазоносності надр.

21. Яка гідрогеологічна інформація відображається на картах перспектив нафтогазоносності територій?

22. В чому суть мікробіологічних критеріїв нафтогазоносності надр?

23. Роль геотемпературних показників при оцінці перспектив нафтогазоносності надр.

24. Наведіть характеристику основних видів природних нафтогазопроявів.

25. Які основні заходи застереження і дослідження під час відбору проб газу, нафти і води при випробуванні природних нафтогазопроявів?

26. Охарактеризуйте способи відбору проб газу, води і нафти в різних умовах.