 |
4 изменения пород-коллекторов в процессе нефтеизвлечения
|
|
|
|
4 ИЗМЕНЕНИЯ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ В ПРОЦЕССЕ НЕФТЕИЗВЛЕЧЕНИЯ
НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИПЯТСКОГО ПРОГИБА
Повышение добычных возможностей нефтяных скважин всегда было и остается важнейшей проблемой нефтегазодобывающей отрасли. Этот вопрос на сегодняшний день приобретает первостепенное значение для условий нефтяных месторождений Припятского прогиба, где открытые залежи нефти уже практически истощены, а вновь открываемые обладают низкими фильтрационно-емкостными характеристиками коллекторов. Залежи нефти в карбонатных коллекторах Припятского прогиба справедливо относятся к категории сложнопостроенных, в связи с их высокой геологической неоднородностью. Установлено, что величина невыработанных запасов в таких залежах может достигать до 80 %, а существенным негативным геологическим фактором в этом процессе является эффект резкого снижения проницаемости пород, обусловленный объемной деформацией горных массивов.
Ответить на вопрос, как влияет напряженно-деформированное состояние на проницаемость породы, на фильтрационный процесс и, в конечном счете, на дебит скважин, невозможно без проведения экспериментальных исследований пород и определения их свойств. Экспериментальные исследования изменения проницаемости при изменяющихся давлениях обжима (имитирующих пластовые условия) проводились в Гомельском комплексном отделе НПЦ по геологии на лабораторной установке УИПК-1 с использованием керна большого диаметра.
Процесс деформации образца внешним давлением (Pобж) с последующим измерением проницаемости по газу, проходил по следующей технологической схеме. За начало измерения взято внешнее давление (Pобж) образца, соответствующее начальной части исследования энергетической системы пласта – 3 МПа. Ступенчато давление поднималось до 18 МПа с интервалом 3 МПа, при этом с каждым изменением давления образец выдерживался в течение 2 часов, после чего проводились замеры газопроницаемости. С 18 МПа до 30 МПа исследования проводились по той же схеме с интервалом изменения давления 9 МПа. Снижение внешнего давления с 30 МПа до 18 МПа и с 18 МПа до 3 МПа (обратный ход) проводилось аналогично приведенному выше. В общей сложности образец находился под нагрузкой 76 ч. Лабораторные исследования проводились на обр. 2 и 4 скв. 604 Зуевской площади (семилукские отложения, доломит). Предварительно определены их фильтрационно-емкостные свойства, а также проведено насыщение обр. 4 керосином.
|
|
|
В результате экспериментальных исследований установлено, что под воздействием знакопеременных нагрузок (рост давления обжима – его сброс) в коллекторах трещинного типа с ухудшенными фильтрационными свойствами, происходит смятие контактов и смыкание трещин, которые вызывают дальнейшее ухудшение проницаемости или даже полную потерю фильтрационной способности [1].
По результатам исследований построены графические зависимости изменения газопроницаемости, и относительной проницаемости (Кн – Кт)/Кн), % от величины внешнего давления (рис. ).
Геодинамика в карбонатных коллекторах играет важную роль на всех этапах геологоразведочного процесса, начиная с бурения скважины и заканчивая разработкой месторождений. Вариации пластового давления приводят к изменению эффективных напряжений, а значит, происходят изменения раскрытости трещин и проницаемости коллекторов. Особенно это важно для низкопроницаемых коллекторов, где фильтрация происходит по микротрещинам и превышение допустимого эффективного напряжения приводит к смыканию микротрещин и прекращению фильтрации [2]. Если величина напряжений объемного сжатия меньше предела текучести карбонатных пород (Ртек), который определен экспериментально и равен приблизительно 25 МПа [3], то породы проявляют упругие свойства, при превышении этого порога – в породах развиваются частично упруго-пластические деформации, что сопровождается уменьшением трещинной проницаемости и резким падением дебитов скважины.
|
|
|
Используя формулу 
, (1)
где Рос – осевое напряжение в скважине, Ррад – радиальное напряжение в скважине, Ркол – кольцевое напряжение в скважине, определим среднее эффективное давление (Рср. эф) по каждой скважине, характеризующее напряженное состояние массива пород.
обр. 2 обр. 4
| |
| |
Рис. Изменение проницаемости от давления обжима ненасыщенного (обр. 2) и насыщенного керосином (обр. 4) кернов породы, скв. 604 Зуевская (семилукский горизонт): 1 – при повышении давления обжима Робж (прямой ход); 2 – при снижении давления обжима Робж (обратный ход); 3 – деформационная потеря проницаемости пласта
При Рср. эф = Ртек определяем критические значения пластового давления по формуле
, (2)
предложенной в работе [4] (где: µ – коэффициент Пуассона, который можно для условий Припятского прогиба принять равным 0, 35; Ргор ‑ горное давление); были определены критические значения пластового давления для каждой скважины и проанализирована динамика пластового давления относительно критического. При снижении пластового давления ниже уровня критического давления, первичные упругие деформации переходят во вторичные, третичные, вплоть до полного разрушения породы [5]. Необратимые деформации и пластическое изменение пород в пласте приводят к ухудшению фильтрационных свойств коллектора и, в конечном итоге, к потере добычного потенциала скважин.
С целью оценки напряженно-деформированного состояния пластов-коллекторов были рассчитаны значения эффективных давлений, построены карты и графики, а также выполнен анализ их изменения во времени и их влияние на состояние разработки по ряду месторождений Припятского прогиба.
|
|
|
В результате анализа выполненных исследований дана оценка эффективности существующей системы поддержания пластового давления (ППД) и выданы рекомендации для дальнейшей разработки этих месторождений. Полученные результаты позволяют прогнозировать невыработанные (или слабовырабатываемые) участки залежи, приуроченные к зонам, наиболее подверженным деформационным изменениям в процессе нефтеизвлечения, которые необходимо учитывать при проектировании разработки, планировании геолого-технических мероприятий и оценке выработки запасов.
|
|
|
