Неоднородность и анизотропия коллекторов
Нефтяные месторождения как объекты природы обладают разнообразными свойствами. Нефть может находиться в песчаниках, алевролитах, обладающих межзерновой пористостью, а также в известняках, доломитах, глинистых породах, обладающих микротрещинами и кавернами.
Различие ФЕС на отдельных участках пласта называют литологической неоднородностью.
Наличие трещин и литологическая неоднородность пород-коллекторов оказывают существенное влияние на процессы извлечения нефти и газа.
Под анизотропией пласта понимают неодинаковость физических свойств в трех взаимно-перпендикулярных направлениях.
Для однородно-анизотропного пласта вводится понятие – коэффициент анизотропии
где kг = kх = ky – коэффициенты проницаемости вдоль напластования; kв = kz - коэффициент проницаемости перпендикулярно напластованию [2].
Глава 2. Разработка месторождений на естественных режимах.
Разработка нефтяных месторождений обычно начинается на естественных режимах, без воздействия на пласт, нагнетательные скважины еще не построены, закачка воды не происходит. Для извлечения нефти, ее притока к забоям добывающих скважин используется энергия пласта. Прежде чем говорить о видах пластовой энергии, рассмотрим естественное состояние пласта до его первичного вскрытия бурением.
2.1. Горное давление и эффективное давление.
Рассмотрим пласт, расположенный на глубине H. На пласт давит вес вышележащих горных пород. Следовательно, пласт находится в деформированном, сжатом состоянии.
Пусть средняя плотность вышележащих пород - ρг , среднее пластовое давление - p0 . Если аппроксимировать пласт пластиной толщины h, лежащей на упругом основании (подошве), то горное давление, вызванное весом вышележащих пород, можно отождествить с равномерно – распределенной нагрузкой г, действующей на пласт, рисунок 2.1.
Рис.2.1. Горное давление - г, среднее пластовое давление - p0,
H - глубина залегания пласта, h – толщина пласта.
Горное давление определяется формулой
(2.1)
Пластовое, поровое давление определится соотношением
(2.2)
Где ρв – плотность воды, g – ускорение свободного падения.
Эффективное давление пласта определяется соотношением
(2.3)
Пусть H=2500м , g=9,8м/с2, ρг =2400кг/м3 , ρв =1000кг/м3.
Значения горного, пластового и эффективного давлений будут равны:
г=58,8МПа, p0=24,5 МПа, эф=33,3МПа.
Таким образом, нефтяной пласт сжат горным давлением, величина которого зависит от глубины залегания и плотности вышележащих пород. Эффективное давление, которое воспринимают частицы твердой породы пористого пласта, зависит от горного давления и от пластового давления. При эксплуатации скважин давление в призабойной зоне пласта уменьшается, эффективное давление возрастает, что может привести к образованию микротрещин, разрушению коллектора, выносу механических примесей, к изменению фильтрационно – емкостных свойств ПЗП, а следовательно, к уменьшению продуктивности скважин.
Таким образом, в естественном, первоначальном положении пласт сжат, деформирован, и его фильтрационно – емкостные свойства зависят от напряженно – деформированного состояния.
В силу различных геологических особенностей формирования и залегания залежей, в пластах может наблюдаться аномально низкое (АНПД) и аномально высокое (АВПД) пластовые давления.
Для залежей с АНПД часть нагрузки вышележащих пород принимает на себя плотные, не являющиеся коллекторами породы. В этом случае пластовое давление определяется непосредственно замерами, горное давление необходимо определять с учетом сложного условия залегания. Нагрузка от вышележащих горных пород определяется не формулой (2.1), а как для многослойной пластины, с разными толщинами слоев и распределением напряжений между слоями.
В залежах с АВПД пластовое давление гораздо больше, чем определяемое по (2.2). Так на Салымском месторождении пластовое давление в залежи баженовской свиты, пласт Ю0, равно 46-48 МПа, глубина залегания пласта 2700-2800м. Эффективное давление в этом случае будет равно 16,5 МПа.
Следовательно, геологические условия формирования залежи, ее строение, определяют напряженно – деформируемое состояние пласта и влияют на выбор будущей системы разработки и способы эксплуатации скважин.