 |
5 Изменение фильтрационных характеристик
|
|
|
|
5 Изменение фильтрационных характеристик
коллекторов при снижении пластового давления
на залежах нефти Припятского прогиба
Эффективная разработка месторождений нефти – приоритетное направление деятельности современной нефтяной промышленности. Для планирования системы разработки месторождений применяются методы компьютерного моделирования. Но даже самое современное программное обеспечение не способно достоверно спрогнозировать уровни добычи и эффективность применяемых геолого-технических мероприятий без понимания процессов протекающих в пласте.
Дебит скважины во многом зависит от состояния призабойной зоны и пласта, его фильтрационных характеристик. Даже несущественное изменение проницаемости или ухудшение состояния прискважинной области, может значительно снизить продуктивность скважины. Существует множество причин изменяющих проницаемость коллекторов, среди которых: загрязнение буровым раствором, выпадение солей и парафинов, выделение газа и др. Еще одной причиной изменения проницаемости, а вместе с ней, и продуктивности скважин является изменение напряженного состояния в пласте и призабойной зоне в процессе разработки месторождения.
Скелет породы испытывает нагрузку от вышележащей толщи отложений, называемую горным давлением. До начала эксплуатации залежи пластовое давление жидкости, насыщающей поровое пространство, уменьшает нагрузку на скелет. Разность между горным и пластовым давлением и есть эффективное давление, испытываемое породой-коллектором. С падением пластового давления в процессе разработки объем порового пространства пласта уменьшается вследствие упругого расширения зерен породы и возрастания сжимающих усилий, передающихся на скелет от толщи вышележащих пород. При этом зерна породы испытывают дополнительную деформацию, и пористость среды уменьшается также вследствие перераспределения зерен, более плотной упаковки их и изменения структуры пористой среды [1].
|
|
|
Некоторые из упомянутых процессов, вызывающие изменения объема пор, являются обратимыми как, например, упругое расширение зерен цемента и деформации их в сторону пустот, не занятых твердым веществом, под действием массы вышележащих пород. Другие же процессы, например, перегруппировка зерен, скольжение их по поверхности соприкосновения, разрушение и дробление зерен ‑ процессы необратимые [2]. В результате, при возрастании пластового давления должны сохранится значительные остаточные деформации и пористость пород не восстанавливается. Максимальные деформации будут наблюдаться в призабойной зоне, где минимальное давление и максимальные эффективные нагрузки вышележащих пород. При удалении от скважины деформационные эффекты в пласте будут уменьшаться.
К деформациям наиболее чувствительны карбонатные коллекторы. Они характеризуются разнообразием основных составляющих структуры емкостного пространства (пор, каверн, трещин). Трещины имеют небольшое значение в емкости коллектора, но они определяют фильтрационные свойства пород. Проницаемость таких пород, главным образом, обеспечивается трещинноватостью [1]. Трещины подвержены наибольшему сжатию, при увеличении нагрузок.
В рамках исследования были проведены: интерпретация более 150 кривых восстановления давления, 50 кривых восстановления уровня (КВД) и 30 индикаторных диаграмм, анализ производственных отчетов и ранее проведенных исследований. По многим скважинам и залежам отмечено снижения проницаемости и продуктивности в процессе разработки по различным причинам, среди которых разгазирование нефти, деформация коллектора под действием эффективных горных давлений и др. В качестве примера в работе приведены результаты наиболее качественных и наглядных исследований по Ново-Кореневскому и Тишковскому месторождениям.
|
|
|
По результатам интерпретации КВД по скв. 9095 Тишковского месторождения отмечается зависимость фильтрационных параметров от величины пластового давления. Скважина эксплуатирует воронежскую залежь центрального блока. На рис. 1 показан график зависимости проницаемости от пластового давления.
Рис. 1. Зависимость проницаемости от пластового давления
по скв. 9095 Тишковского месторождения
Эффективное горное давление превышает предел упругой деформации (текучести) карбонатных пород. Таким образом, наиболее вероятной причиной снижения проницаемости является деформация коллектора.
Лебедянская залежь Ново-Кореневского месторождения характеризуется высокими значениями проницаемости пласта 0, 154–2, 25 мкм2. В районе скважин этого месторождения были рассчитаны эффективные горные давления. Их величина оказалась выше предела текучести карбонатных коллекторов. В породах-коллекторах происходит развитие упругопластических деформаций, снижающих фильтрационные свойства пласта.
Пластовые давления по скв. 6, 10, 11, 14, 17, 22, 23s3 ниже критических давлений. Это может приводить к необратимым деформациям коллектора, которые уменьшают трещинную проницаемость, замедляют темпы отбора нефти, снижают нефтеотдачу пласта. Данное предположение подтверждается результатами гидродинамических исследований скв. 6.
Рис. 2. Изменение проницаемости при снижении пластового давления
по скв. 6 Ново-Кореневского месторождения
С 2011 по 2013 гг. пластовое давление в скв. 6 изменялось от 23, 66 до 14, 39 МПа. По результатам ГДИС отмечается снижение значений проницаемости с 1, 064 до 0, 251 мкм2, гидропроводности с 6, 15 до 1, 02 мкм2 × см/МПа × с, пьезопроводности с 293 до 173, 55 см2/с, продуктивности с 15, 36 до 1, 07 м3/(сут × МПа). На рис. 2 приведен график зависимости проницаемости от пластового давления. По другим скважинам такую тенденцию отследить невозможно ввиду отсутствия достаточного количества исследований.
|
|
|
Для предотвращения дальнейшего снижения фильтрационно-емкостных характеристик пласта и сохранения текущих значений проницаемости необходимо поддерживать пластовое давления на уровне не ниже текущего. Повышение пластового давления до значения близкого к критическому позволит снизить геостатическую нагрузку на коллектор, и остановить процесс ухудшения ФЕС, но к восстановлению фильтрационных характеристик до первоначальных значений не приведет. Оптимальное для коллектора значение пластового давление для Ново-Кореневского месторождения должно быть не ниже критического (25, 5‑ 26, 6 МПа).
Полученные зависимости помогут повысить достоверность гидродинамической и геологической моделей месторождений, эффективность разработки и прогноза добычи нефти, качество проводимых геолого-технических мероприятий. Позволят подобрать оптимальные пластовые и забойные давления для работы скважин.
|
|
|
