27.Влияние давления, глубины на пористость пород.

Деформации скелета пористой среды оценивают по эффективному давлению – разностью между величиной геостатического и пластового давлений; по зависимости давления от пористости выявляют порог статического уплотнения, за пределами которого наблюдается накопление необратимых изменений.

Деформация скелета пористой среды под воздействием давления может происходить в результате следующих изменений в его структуре:

• деформации зерен обломочного материала;

• деформации и уплотнения материала, цементирующего отдельные зерна;

• изменений во взаимном расположении или смещения отдельных зерен в общей структуре скелета;

• сглаживания неровностей и скалывания выступов отдельных зерен и частиц.

Влияние давления на пористость и проницаемость пород различной литологии:

• в глинистых породах с повышением давления происходят процессы первичного и вторичного уплотнения: на первом этапе удаляется свободная вода, второй этап называется периодом пластической осадки, когда в нефтематеринском осадке содержится лишь прочно связанная вода; с глубиной трещиноватость глин уменьшается – возрастает герметичность покрышек; наилучшие покрышки – монтмориллонитовые глины, однако они с повышениям давления переходят в гидрослюдистые;

• в песчаных породах с повышением давления трещиноватость увеличивается, проницаемость уменьшается, а между давлением и пористостью нет прямой зависимости;

в карбонатных породах с повышением давления пористость увеличивается, так как на глубинах наиболее развит вторичный тип пористости за счёт растворения под действием высоких температур и агрессивных вод, а необратимое изменение проницаемости с ростом давления обуславливается наличием глинистого цемента

28эффективное давление, напряжение ГП, влияние пористости

ПЛАСТОВОЕ ДАВЛЕНИЕ (эффективное давление) — давление, которое пластовые флюиды оказывают на вмещающие их породы. Пластовое давление — важнейший параметр, характеризующий энергию нефтегазоносных и водоносных пластов. В формировании пластового давления участвуют гидростатическое давление, избыточное давление залежей нефти или газа (архимедова сила), давление, возникающее в результате изменения объёма резервуара (порового или трещинного пространства), а также за счёт расширения (или сжатия) флюидов и изменения их массы.

Напряженное состояние, зависящее от глубины залегания и ха­рактера самих пород, уравновешивает вес вышележащей толщи. Поле напряжения можно рассчитать:

• по вертикали a _z = р- g • H;

• по горизонтали a_y = a_х = n • р • g • H,

где a _z, a_y, a _x - вертикальные и горизонтальные составляющие на­пряжений; р - плотность пород; g - ускорение силы тяжести; Н - глубина залегания пласта; n - коэффициент бокового распора.

Коэффициент бокового распора, для пластичных и жидких пород, равен единице, а для плотных и крепких - доли единицы. В верхней зо­не земной коры соотношение между вертикальной и горизонтальной составляющими напряжений находится в пределах a _х = 0,43 a _z. На зна­чительных глубинах происходит выравнивание напряжений, так как за длительное геологическое время породы испытывают пластические деформации. Однако тектонические процессы могут вызвать значи­тельные горизонтальные напряжения, превышающие вертикальные в 2-3 раза.

Напряжения в плотной и пористой породе под действием одних и тех же сил будут различны. На площади, занятой порами, напряже­ния не возникают. Они концентрируются только в области контакта минеральных зерен. С увеличением пористости, трещиноватости, ка- вернозности напряжения в породе возрастают.

Напряжения в породах могут возникнуть не только под действием внешних сил, но и под действием физических полей: тер­мического, электрического, усадочных и остаточных деформаций, пе­рекристаллизации минералов.

Бурение скважин приводит к изменению естественного поля на­пряжений пород. В горном массиве возникает сложное поле напряже­ний. Вдали от скважины породы всесторонне сжаты, а при приближе­нии к скважине они находятся в условиях одноосного сжатия. В ре­зультате этого пластичные породы частично выдавливаются в сква­жину. Наиболее сложным является интервал прохождения глинистых пород. Возникающая при бурении релаксация механических напря­жений ведет к осыпям, обвалам, ползучести пород. Аномальная зона, возникающая при бурении, в несколько раз превосходит размер горной выработки, поэтому для скважины она относительно невелика, но оказывает существенное влияние на тех­ническое состояние ствола скважины и фильтрационные свойства.