К.х.н. Баймаханов Г.А., докторант PhD Койшыбаев А.Д.

Казахский национальный исследовательский технический университет имени К.И Сатпаева, Алматы, Казахстан

О ФАКТОРАХ СМЕСИ ВОДЫ С УГЛЕВОДОРОДАМИ

О нефти и воде, как о несмешивающихся между собой жидкостях можно привести очень весомые факторы, хотя до настоящего времени ученые-нефтяники признают смешанность или накопление воды рядом с нефтяным пластом. Но факты весьма упрямы и подтверждают то, что вода одновременно с нефтью не должна встречаться, так как в глубоких слоях земной коры она вообще отсутствует.

Чтобы ученые-нефтяники, геологи-разведчики и вообще ученые горняки задумались над названной проблемой присутствия воды в нефти и глубоко в недрах Земли ниже нами изложены отрицающие факторы и расчеты, которые, в конечном счете, заставят ученых задуматься над затронутой проблемой.

Применительно к нефтяному делу, т.е. к проблеме объяснения присутствия воды в нефти по радиусу Земли R_З, равного приблизительно 6370 км, можно вычислить площадь поверхности Земли, которая равна:

Поверхность воды в 2,5 раза больше поверхности суши, поэтому площадь водной поверхности на Земле равна:

Если среднюю глубину океанических вод принять равным порядка 500 м, то объем воды на Земле будет равен:

Этот объем воды будет необходим для сравнения с общим объемом пор твердой части земной коры, вычисленного с использованием известных параметров коры Земли.

Для определения суммарного объема пор в твердом слое Земли вначале вычислим объем шара с радиусом R_З=6370 км:

а объем шара, у которого радиус меньше радиуса Земли на толщину коры до магмы (15÷70) км [1], то есть объем шара с R=6327,5 км будет:

Объем твердого слоя земного шара, имеющего до мантии мощность (15÷70) км [1], то есть будет равен:

Вычислим объем пор V_П в породах Земной коры объемом 21515759 · 10¹² м³ по коэффициенту пористости k_П, изменяющейся (по литературным источникам) в пределах от 0,11 до 0,20. Принимая k_П=0,11 находим:

После этого сравниваем суммарный объем воды м³ с объемом всех пор в поверхностном слое Земли с мощностью (15÷70) км.

2366733,49 · 10¹² - 100 %;

18201638 · 10¹⁰ - x %.

Из этой пропорции находим x:

То есть, вся вода, находящаяся на поверхности Земли, поместилась бы в 7,69 % всех пор Земной коры с мощностью км. Фактически вода находится на поверхности Земли и не проникает в поры.

Порядка ~ 92 % всех пор слоя земной коры занимают не водные частицы, а другие вещества, и это свидетельство того, что причины удержания воды в океанических и морских бассейнах Земного шара (фактически на поверхности Земли) при наличии большого объема пор V_П в породах, недостаточно изучены, и много неясностей. Если приблизительно вычислить экваториальную линейную скорость точки поверхности Земли, то она равна:

Значит каждый метр кубический (м³) воды, имея эту максимальную линейную скорость в экваториальных точках Земли, и несколько низкие значения скорости в широтных точках поверхности Земли, находится под действием сил: тяготения к центру Земли; всемирного тяготения; центростремительной и других, действия которых учеными изучены еще не достаточно. Однако, приведенный пример показывает, что вода находится на поверхности Земли отдельно от нефтяных флюидов, которые занимают пористости пород [1].

Натурные же наблюдения показали, что подпочвенные воды проникают в очистные горные выработки только по блочным трещинам оседающей толщи кровли. Подземные наблюдения проводились в месторождениях Караганды, Джезказгана, Ачисайского комбината, Орловского полиметаллического месторождения и Хромтау. В подземных очистных выработках названных месторождений при глубинах 200-1000 м абсолютно сухо, если вода не попадает в выработки по трещинам оседающей кровли. Из этих наблюдений можно сделать вывод, что в слоях коренных пород земной коры на любой глубине вода по неизвестным причинам присутствовать не может. Поэтому остается большой загадкой то, что специалисты-нефтяники иногда под нефтяным пластом рисуют даже «озеро воды».

Следующий пример также показывает, что в нефтяном пласте вода должна отсутствовать. Например, с химической точки зрения, вода и спирты размешиваются в любых соотношениях, так как у этих веществ в молекулах присутствуют ОН группы, делающие молекулы подобными. Если напишем структурные формулы молекул воды и этилового спирта, то они следующие:

Н-О-Н (Н₂О - вода) и

		Н		Н
		-		-
Н	-	С	-	С	-	О	-	Н
		-		-
		Н		Н

(С₂Н₅ОН – этиловый спирт).

В этих молекулах присутствие ОН-группы показывает, что молекулы подобны и вещества размешиваются друг с другом в любых соотношениях.

В случае же «вода и нефть» имеем молекулу воды с группой ОН, а молекулы нефти относятся к предельным, непредельным (в редких случаях к ароматическим) соединениям, у которых создающее подобие молекул с молекулой воды, то есть ОН группы вовсе отсутствуют, и этот пример также не в пользу присутствия воды в нефтяном пласте [2].

Обычно на нефтяной пласт бурят скважины под постоянным орошением (смачиванием) буровой коронки водным раствором. При этом имеет место также постоянный прорыв подпочвенной воды вниз в скважину. После завершения бурения, если скважина не фонтанит, то разработчики нефтяного пласта закачивают (нагнетают) в нагнетательные скважины воду для вытеснения нефтяных флюидов в сторону эксплуатационной добычной скважины. Таким образом, по вышеперечисленным факторам в нефтяной пласт искусственно попадает вода [3].

В следующем примере, учитывая что вода и нефть несмешивающиеся жидкости, надо полагать, что за сотни миллионов лет существования веществ, нефть должна изгнать от себя воду, и эти вещества отделены друг от друга и существуют как чистые продукты, поэтому в настоящее время нефть должна быть безводной. Например, известны случаи, когда на Мангышлаке до 100 скважин фонтанили в течение года и давали безводную нефть, что свидетельствует о том, что в нефтяном пласте воды не было.

К сожалению, в настоящее время отсутствуют информации об отсутствии воды в нефти, - публикации о смешиваемости воды и нефти, а также о скважинах дающих безводную нефть.

Литература

1. Куликов К.А. Вращение Земли. – М.: Недра, 1985.

2. Справочник химика. (Второе издание переработанное и дополненное; том I. Редакционная коллегия). Гос. научно-техн. изд-во химической литературы, Л. – М. – 1962.

3. Сидоров И.А. Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1982.