vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

ЛЕКЦИЯ 5

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ И ГАЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ

Все залежи углеводородов обладают большим или меньшим запасом различных видов энергии для перемещения нефти и газа к забоям скважин. Потенциальные возможности залежей в этом плане зависят от разновидностей природных режимов залежей. В проявлении режимов большое место занимают значение начального пластового давления и поведение давления в процессе разработки.

Различают два вида давления в земной коре - горное и гидростатическое.

Горное давление - создается суммарным действием на породы геостатического и геотектонического давления.

Геостатическим называется давление вышележащих горных пород (от поверхности земли до точки замера).

Геотектоническое давление - отражение напряжений, создаваемых в земной коре различными непрерывно-прерывистыми тектоническими процессами. Его величину и вектор в каждой точке не поддаются замеру.

Горное давление Ргор - давление в жестком каркасе пород, их матрице, оно передается и жидкости, заполняющей пустотное пространство пород.

5.1 Начальное пластовое давление

Пластовое давление - один из важнейших факторов, определяющих энергетические возможности продуктивного пласта, производительность скважин и залежи в целом.

Под пластовым понимают давление, при котором в продуктивном пласте нефть, газ, вода, а в водоносном - вода находятся в пустотах пластовколлекторов.

Если вскрыть скважиной водоносный пласт-коллектор и снизить в ее стволе уровень промывочной жидкости, то под действием пластового давления в эту скважину из пласта начнет поступать вода. Ее приток прекращается после того, как столб воды уравновесит пластовое давление.

Аналогичный процесс - поступление в скважину нефти, газа - протекает при вскрытии нефтегазонасыщенного пласта. Следовательно, пластовое давление может быть определено по высоте столба пластовой жидкости в скважине при установлении статического равновесия в системе пласт-скважина:

Рпл = h g, (34)

где h - высота столба жидкости, уравновешивающего пластовое давление,

м; - плотность жидкости в скважине, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2.

При практических расчетах формулу используют в следующем виде:

46

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

пластовому давлению, называют пьезометрическим уровнем. Его положение фиксируют расстоянием от устья скважины или величиной абсолютной отметки.

Поверхность, проходящая через пьезометрические уровни в различных точках водонапорной системы (в скважинах), называют пьезометрической поверхностью.

Высоту столба жидкости h в зависимости от решаемой задачи обычно определяют как расстояние от пьезометрического уровня до середины пласта коллектора - такой столб жидкости h1 называют пьезометрической высотой (рис. 35) - или как расстояние от пьезометрического уровня до условно принятой горизонтальной плоскости - этот столб жидкости высотой h2 = h1 + z, где z - расстояние между серединой пласта и условной плоскостью, называют

пьезометрическим напором.

Величину давления, соответствующую пьезометрической высоте,

называют абсолютным пластовым давлением (Рпл.а); величину давления,

соответствующую пьезометрическому напору, - приведенным пластовым давлением (Рпл.пр). зная расстояние z и плотность жидкости в скважине , при необходимости всегда можно перейти от абсолютного пластового давления к

приведенному (и наоборот):

+ z /с = (h1 + z) /с.

(36)

h1

h2

z

Рис. 35. Пьезометрические высота и напор в скважине

1 - пласт-коллектор; 2 - пьезометрический уровень в скважине; О – О – условная плоскость; h1 - пьезометрическая высота;

h2 - пьезометрический напор; z - расстояние от середины пласта до условной плоскости

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

В связи со сложностью рельефа земной поверхности устья скважин, пробуренных в разных точках на водоносный пласт, обладающий давлением, могут быть выше, ниже и на уровне пьезометрической поверхности. В скважинах с устьями выше пьезометрической поверхности (рис. 36, скв1) абсолютное пластовое давление можно определить, зная глубину скв. Н1 до середины пласта

и глубину пьезометрического уровня от устья скважины h1, а также плотность

воды в (она обычно больше 1 в следствии того, что пластовые воды минерализованы):

-h1

Н1

Область создания напора и стока

Рис. 36. Схема инфильтрационной водонапорной системы

1 - водонасыщенный пласт-коллектор; 2 – залежь нефти; 3 – пьезомнтрическая поверхность; 4 – земная поверхность; 5 – скважина со столбом пластовой воды,

6 – направление движения жидкости; 7 - водоупорные породы

Скважины с устьями ниже пьезометрической поверхности (рис. 36, скв 3)

будут фонтанировать. Пластовое давление в таких скважинах можно определить, замерив манометром давление pу на их герметизированных устьях:

где ру = h3pв/102, h3 – превышение пьезометрического уровня над устьем скважины.

Для характеристики изменения пластового давления в водонапорных системах и залежах пользуются вертикальным градиентом пластового давления grad p, отражающим величину изменения pпл на 1 м глубины скважины: grad p =

pпл/Н.

Из рисунка видно, что на величину grad p в различных скважинах заметное влияние оказывает разность абсолютных отметок пьезометрической поверхности и устьев скважин. В скважинах, устья которых находятся выше пьезометрической поверхности, значения grad p меньше, а в скважинах, устья

48

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

которых находятся ниже этой поверхности, значения grad p больше по сравнению с его значениями в скважинах, устья которых совпадают с пьезометрической поверхностью. Градиент пластового давления имеет значения от 0,008 до 0,025 МПа/м и иногда более. Его величина зависит от характера водонапорной системы, взаимного расположения поверхности земли и пьезометрической поверхности.

Каждая залежь УВ имеет некоторое природное пластовое давление. В процессе разработки залежи пластовое давление обычно снижается,

соответственно различают начальное (статическое) и текущее (динамическое) пластовое давление.

Начальное (статическое) пластовое давление - это давление в пласте-

коллекторе в природных условиях, т.е. до начала извлечения из него жидкостей или газа. Значение начального пластового давления в залежи и за ее пределами определяется особенностями природной водонапорной системы, к которой приурочена залежь, и местоположением залежи в этой системе.

Природной водонапорной системой называют систему гидродинамически сообщающихся между собой пластов-коллекторов и трещинных зон с заключенными в них напорными водами, которая характеризуется едиными условиями возникновения подземных вод, т е единым генезисом напора.

Впределах каждой водонапорной системы могут быть выделены три основных элемента:

область питания - зоны, в которых в систему поступают воды, за счет чего создается давление, обусловливающее движение воды;

область стока - основная по площади часть резервуара, где происходит движение пластовых вод;

область разгрузки - части резервуара, выходящие на земную поверхность или расположенные в недрах (например, связанные с дизъюнктивным нарушением), в которых происходит разгрузка подземных вод.

Природные водонапорные системы подразделяют на инфильтрационные

иэлизионные (рис. 37), различающиеся взаимным расположением указанных зон, условиями создания и значениями напора. Соответственно залежи УВ, приуроченные к водонапорным системам указанных видов, обычно обладают различными по величине значениями начального пластового давления при одинаковой глубине залегания продуктивных пластов.

Взависимости от степени соответствия начального пластового давления глубине залегания пластов-коллекторов выделяют две группы залежей УВ:

— залежи с начальным пластовым давлением, соответствующим гидростатическому давлению;

49