11.2. Движение жидкости в неоднородных и трещиноватых пластах

Из всех форм неоднородности, можно выделить наиболее характерные две формы — слоистость и трещиноватость.

Гидродинамические модели пластов с не сообщающимися прослоями широко используются при расчетах процессов вытеснения нефти водой. Пласт принимается состоящим из большого числа не сообщающихся между собой пропластков, фильтрационные свойства которых подчиняются статистическому распределению.

Трещиноватость является одним из очень распространенных свойств нефтяных и газовых пластов. Движение жидкостей и газов и в особенности многофазных веществ, в трещиноватых пластах обладает рядом особенностей. Рассмотрение этих особенностей начнем с пpимера движения однородной жидкости в трещиноватом и трещиновато-пористом пласте, т. е. в таком пласте, который состоит из пористого материала, разбитого равномерно или хаотично системой трещин.

Для скважины, эксплуатирующей трещиноватый пласт с сильной сжимаемостью трещин, нет пропорциональной зависимости между дебитом скважины и перепадом давления, как в случае скважины, эксплуатирующей обычный слабо сжимаемый пористый пласт. Зависимости получаются криволинейными, загибающимися к оси перепадов давления.

В трещиновато-пористом пласте емкостью и проводимостью обладают как блоки породы, так и сами трещины. Если блоки породы непроницаемые, то систему трещин можно считать своеобразной фильтрующей средой. Уравнение неустановившегося движения однородной жидкости в такой среде будет вполне аналогичным уравнению движения однородной жидкости в обычной пористой среде. Если же трещины в трещиновато-пористом пласте каким-то образом сделать непроницаемыми в продольном направлении, но проницаемыми в поперечном направлении, то, учитывая, что объем трещин обычно невелик по сравнению с поровым объемом блоков, трещиновато-пористый пласт превратится практически в обычную пористую среду. Таким образом, трещиновато-пористая среда может в пределе «превращаться» как в среду с чисто трещинной пористостью, так и в обычную пористую среду.

При математическом описании движения однородной жидкости в трещиновато-пористой среде представим эту среду в виде «вложенных» друг в друга пористой и трещинной сред. При установившемся движении жидкости в трещиновато-пористой среде эта среда будет вести себя как среда, проводимость которой равна сумме проводимостей пористой и трещинной сред. Если же движение жидкости в трещиновато-пористой среде неустановившееся, вступит в действие явление обмена жидкостью между системой блоков и системой трещин.

Для описания движения жидкости в трещиновато-пористой среде следует ввести два понятия скорости фильтрации – скорость фильтрации в системе трещин и скорость фильтрации в системе блоков, два давления – давление в системе трещин и давление в блоках.

Принимая, что обмен жидкостью между блоками и трещинами происходит квазистационарно, т. е. явно не зависит от времени t.

При быстром изменении давления на границе трещиновато-пористого пласта давление в трещинах в непосредственной близости от границы пласта принимает значение, близкое к давлению на границе пласта. Давление же в блоках вблизи границы пласта может существенно отличаться от давления в трещинах. Разность давлений в блоках и трещинах вблизи границы пласта – «скачок давления» уменьшается со временем по экспоненциальному закону.