 |
Давление и температура в земной коре
|
|
|
|
Нефть, газ и вода в пласте находятся под давлением, которое называется пластовым. От пластового давления зависит запас пластовой энергии и свойства нефти и газа в пластовых условиях. Величина пластового давления зависит от глубины залегания продуктивного пласта вышележащих горных пород (горное давление), тектонических сил, температуры, химических процессов в данной конкретной залежи. Горное давление на нефть и газ передается через минералы, слагающие горные породы. В изолированном непроницаемыми горными породами пласте горное давление приведет к созданию аномального, выше гидростатического, пластового давления. Тектонические силы могут привести к повышению или понижению пластового давления по сравнению с гидростатическим в результате перемещения пласта.
Влияние температуры сводится к разрушению сложных углеводородов (из которых состоит нефть и газ) и образованию большого числа простейших молекул, что приводит к увеличению объема жидкости (нефть, вода) и газа и, соответственно, к росту пластового давления в изолированном пласте.
Изменение температуры может привести к химическим реакциям, которые, соответственно, приводят к цементации пласта и снижению пористости и, как следствие, к повышению давления в изолированном (закрытом) пласте.
Если известна плотность жидкости и газа, пластовое давление определяют расчетным путем. Если скважина заполнена жидкостью и не переливает (не фонтанирует), пластовое давление определяется как гидростатическое:
(8)
где Рпл - начальное пластовое давление, Па; Н - глубина залегания пласта, м; р - плотность жидкости, кг/м3; g - ускорение свободного падения тела (g = 9,81 м/с2).
Если скважина переливает (фонтанирует), то
|
|
|
(9)
где Ру - давление на устье скважины, Па.
Если уровень жидкости в скважине не доходит до устья, то
(10)
где Я] - высота столба жидкости в скважине, м.
Давление в пласте относят к одной из плоскостей. За такую плоскость принято считать уровень моря или первоначальное положение водонефтяного контакта в пласте. Пластовое давление, отнесенное к условной плоскости, называют приведенным пластовым давлением (см. рис. 4).
Приведенное пластовое давление определяется по формуле:
(11)
(12)
где Р\ и pi - замеренные пластовые давления в скважинах № 1 и № 2, Па; h\ и h2 - расстояния от забоев скважин до уровня водонефтяного контакта, м; рн и рв - плотность нефти и воды, кг/м3.
В процессе эксплуатации нефтяных месторождений необходимо знать некоторые виды давлений, которые влияют на технологические процессы:
Рис. 4. К определению пластового давления
1. Статическое давление на забое скважины. Статическое давление - это давление в скважине, устанавливающееся после длительной ее остановки. Статическое давление равно гидростатическому давлению столба жидкости в скважине высотой (по вертикали), равной расстоянию от уровня жидкости в скважине до глубины, на которой производится измерение. Обычно за такую глубину принимают середину интервала перфорации пласта. Статическое давление часто называют пластовым давлением.
2. Статический уровень. Уровень столба жидкости, установившийся в скважине после ее длительной остановки и открытом устье, называется статическим уровнем.
3. Динамическое давление на забое скважины. Динамическое давление на забое скважины - это давление, установившееся на забое в процессе отбора жидкости или газа, а также во время закачки в скважину объекта воздействия (вода, полимеры, теплоносители и так далее). Динамическое давление на забое часто называют забойным давлением.
4. Динамический уровень жидкости в скважине. Уровень жидкости, который устанавливается в работающей скважине, называется динамическим уровнем.
|
|
|
5. Среднее пластовое давление. Среднее пластовое давление дает представление о состоянии пласта, его возможностях по отборам нефти и газа, а также указывает на эффективность проведения тех или иных ГТМ, способствующих рациональной разработке данной залежи.
Статическое давление, замеренное в разных точках пласта, характеризует локальные пластовые давления в этих точках отбора, которые могут быть различными вследствие неоднородности пласта, разной степени выработанности, степени воздействия на залежь заводнением или другими агентами и так далее.
В этой связи пользуются термином среднее пластовое давление. Среднее пластовое давление Рср определяют по замерам статических давлений Р, в, отдельных скважинах.
Средневзвешенное пластовое давление по залежи определяется по формуле
(13)
|7ie fi - площадь, приходящаяся на г-ю скважину, Р; - статистическое давление в i-й скважине, п - число скважин. у 6. Средневзвешенное по объему пласта давление. Сред-; невзвешенное по объему пласта давление учитывает не только \ площадь fi, приходящуюся на каждую скважину, но и среднюю толщину пласта /г,-, тогда
(14)
Среднее пластовое давление определяют по картам изобар |линий равных давлений).
7. Начальное пластовое давление. Среднее пластовое давление, определенное по группе разведочных скважин в период пробной эксплуатации, называется начальным пластовым давлением.
8. Текущее пластовое давление. В процессе разработки залежи пластовое давление изменяется в результате увеличения или ограничения объема закачки агента воздействия, увеличения или ограничения отбора нефти и газа и так далее. Поэтому для более точной оценки состояния объекта эксплуатации в разное время определяют среднее пластовое давление и строят графики изменения этих давлений во времени. Это давление называют текущим пластовым давлением.
Кроме вышеперечисленных пластовых давлений в процессе разработки залежи вводятся понятия давления на линии нагнетания и на линии отбора жидкости из пласта.
В процессе разработки нефтяных месторождений проводится систематический контроль за состоянием пластового давления, по результатам которого судят о состоянии пластового давления и при необходимости вносят коррективы по увеличению или сокращению объемов закачки агента воздействия на пласт или иные меры по регулированию процесса разработки как на отдельных участках, так и в целом по месторождению.
|
|
|
Пластовое давление в скважинах замеряется глубинными манометрами, которые спускаются в скважину на скребковой проволоке.
Температура в земной коре
Температура на поверхности Земли различна и изменяется в значительных пределах. Она зависит от освещенности Солнцем. Колебания температуры на земной поверхности вызывают изменения температуры на небольшой глубине. Суточные колебания температуры затухают на глубине менее одного метра, а годовые - на глубине примерно 15 метров. Этот уровень называют нейтральным слоем, ниже которого температура постоянно
и равномерно нарастает от действия теплового потока, идущего из глубины Земли. Границей раздела температуры на поверхности земной коры, зависящей от солнца и внутренних тепловых полей Земли, является слой с постоянной положительной или отрицательной температурой.
Ниже слоя с постоянной отрицательной температурой залегают многолетние мерзлые породы (породы вечной мерзлоты). Толщина таких пород колеблется и на некоторых участках достигает 500-700 м. На земном шаре такие породы занимают около 10% поверхности суши, а в России - более 40%. Температура ниже слоя с постоянной положительной температурой возрастает:j с глубиной. Изменение глубины, которой соответствует повыше-|ние температуры на 1°, называется геотермической ступенью. |В среднем она равна 33 метрам. Для характеристики изменения ^температуры с глубиной пользуются геотермическим градиен-гтом. Геотермический градиент - это прирост температуры горных пород на каждые 100 м углубления от зоны постоянной положительной температуры. Геотермический градиент принято считать равным 3° С. Знать температуру по разрезу залежи важно при бурении скважин, при составлении технологических схем разработки месторождений и в процессе эксплуатации залежи при проведении различных геолого-технических мероприятий (ГТМ).
Глава V
|
|
|
