Во втором разделе рассматривается влияние изменения напряженно-деформируемого состояния (НДС) призабойной зоны пласта (ПЗП) на фильтрационно-емкостные свойства сложно построенных коллекторов. Как известно, породы, составляющие пласт-коллектор, в начале разработки месторождения ведут себя как упругие тела. С падением пластового и забойного давлений происходит рост эффективных напряжений. В зависимости от литологического состава породы в пласте могут возникнуть остаточные деформации, произойти переупаковка зерен пород за счет деформаций сдвига, дилатансия. Превышение эффективных напряжений предела прочности приводит к образованию новых или развитию старых микротрещин. Изменение напряженно-деформируемого состояния пласта-коллектора ведет к изменению коэффициентов пористости, проницаемости, которые зависит от физико-механических характеристик пласта: модулей объемного (K) и линейного деформирования (E), модуля сдвига (G), коэффициентов объемной сжимаемости пласта (
) и сжимаемости пустотного пространства (
).
В этой связи для количественной оценки модулей деформирования, коэффициентов сжимаемости, определения зависимостей между параметрами пласта, важное значение приобретают лабораторные исследования керна в условиях моделирующих пластовые. Как известно, технологии отбора керна из скважины должны обеспечить получение экспериментальных результатов близких к фактическим значениям изучаемых характеристик. Управляемыми параметрами являются плотность бурового раствора (q1), нагрузка на долото (P0) , внутренний диаметр керноотборного устройства (d). Продуктивный пласт моделировался бесконечной круглой упругой пластинкой, опирающейся на упругое винклеровское основание. Воспользуемся известным решением С. П. Тимошенко. Для относительных прогибов 
при малом безразмерном 
x (вблизи оси скважины) имеем
(1)
где 
- относительный прогиб пластины; P0 - =
-удельная нагрузка на бурильную головку; 
– коэффициент, учитывающий забойные условия (0,33
); P=10 МПа- твердость породы по штампу; r – расстояние от оси скважины до произвольной точки пласта, x=
, 
| , 
E=1,75 *103 МПа - модуль Юнга; ν=0,33 – коэффициент Пуассона; к=2200
-коэффициент постели; параметр Q равен
где q и q1 равномерно-распределенные нагрузки, соответствующие весу вышележащих пород и плотности бурового раствора; ber – функция Кельвина; 
, а= 9,7 см – радиус скважины; 
- безразмерные параметры, b1 диаметр керна, b2 – внешний радиус керноотборного устройства. Результаты расчетов показывают, что величины относительных прогибов уменьшаются с увеличением плотности бурового раствора. Прогиб на оси керна больше чем на периферии, причем от диаметра керна практически не зависят. Отбор керна на облегченных буровых растворах при снижении гидростатического давления приводит к увеличению прогиба, следовательно, к увеличению изгибающего момента, под воздействием которого возможно образование микротрещин, переуплотнение зерен породы, разрушение керна. Поэтому последующие лабораторные исследования керна дадут искаженное представление о коэффициентах объемной сжимаемости и пустотного пространства и модулях деформирования.
По разработанному совместно с Р. И. Медведским и М. Е Стасюком техническому заданию и по предложенной методике на установке, созданной на кафедре физики Горного института (г. Екатеринбург) были проведены испытания образцов керна баженовской свиты. Измерялись продольные, перпендикулярные напластованию (e∥) и поперечные, вдоль напластования, (e^) деформации при ступенчатом нагружении образца всесторонним давлением до 50МПа с выдержкой на каждой ступени до 5 минут при температуре 25-50° С. Затем нагрузки сбрасывались и проводился замер остаточных деформаций. Обработка результатов испытаний образцов скв.124 Салымского месторождения показала, что продольные деформации плотных баженитов в 4-5 раз больше, поперечных, что свидетельствует о резко выраженной анизотропии пород,слагающих баженовскую свиту. По продольным и поперечным деформациям рассчитывалась объемная деформация, с учетом начальной открытой пористости, определялась пористость как функция давления. На рисунке 1 приведены результаты изменения коэффициента открытой пористости пяти образцов керна скв.124..
Рисунок 1 Зависимость открытой пористости от всестороннего давления, m1, m2, m3, m4, m5 - номера образцов.
Коэффициент сжимаемости открытых пор (пустотного пространства) и коэффициент объемной сжимаемости в зависимости от давления определяются соотношениями
(2) , 
(3) ,
где 
- объемная деформация.
Полагая βc = 0,277*10-4МПа-1, ßн=18*10-4 МПа-1 , из (2),(3) получим зависимость изменения коэффициентов сжимаемости от давления, рисунки 2 и 3. Границы изменения ß от 1,12*10-2 до 1,72*10-2 МПа-1. Полученные значения характеризуют емкостные параметры баженитов с низкопроницаемыми коллекторскими свойствами. С ростом давления значения коэффициента объемной сжимаемости убывают от 1,38*10-3 МПа-1 до 0,35*10-3 МПа-1, что на порядок превышает коэффициенты объемной сжимаемости песчаников и алевролитов по данным Ф. И. Котяхова.
Для определения модулей деформирования и типа деформаций в зависимости от литологического состава образцов проведены испытания 18 образцов скв.304,315 Салымского месторождения. Моделировались пластовые условия: Т=125 оС, давление изменялось от 0,1 до 80 МПа, 16 образцов нагружались дважды, после первой разгрузки фиксировались остаточные деформации, два образца разрушились после первого нагружения. Изучение напряженно-деформируемого состояния в условиях разгрузки, бокового давления при постоянном осевом давлении и ступенчатое нагружение при постоянном соотношении между боковой и осевой нагрузками Рб =0,25Рz проводилось на образцах керна скв.315, что соответствует простому нагружению (по А. А. Ильюшину) и может быть описано уравнениями Генки-Ильюшина, учитывающими упрочнение материала при упруго-пластических деформациях.Модули деформирования, соответствующие модулю сдвига G, модулю объемной деформации К и модулю линейного деформирования Е, зависящие от напряженно-деформируемого состояния тела, определяются соотношениями:
G=
, K=
, E=
(4),
где σ i и εi – интенсивности напряжений и деформаций, σср и εср=θ/3 – средние напряжение и деформация. По измерянной деформации при известных нагрузках, по известным формулам определяются σ i, εi, σср и εср.. и строятся зависимости σср-εср, σ i - εi (рисунки 4,5). Из (4) определялись модули деформирования G, K, Е.
По результатам испытаний выделено три модели: упруго-пластическое тело с дилатансией, соответствующее глинистым или глинисто-известковым силицитам (ОВ<15%), среднее значение предела текучести 35,7 МПа; упруго-пластическое тело, соответствующее известково-глинистым битуминозным силицитам (ОВ>15%) среднее значение предела текучести 16 МПа; упругое тело с уплотнением, соответствующее мергелю глинистому, битуминозному
Для определения зависимостей между фильтрационно-емкостными параметрами сложнопостроенных коллекторов по данным исследования керна посредством программы MGUA были построены нелинейные зависимости. Пусть Sp-объемная плотность породы (г/см3); lnPr – логарифм абсолютной проницаемости( мД); Кbo - коэффициент остаточной водонасыщенности (%) , Ко –коэффициент открытой пористости (%). Полагая три параметра известными, четвертый определяется. Такие соотношения были построены отдельно для неокомских, ачимовских и юрских отложений. 
(5) Для проверки полученных соотношений были взяты 60 точек (замеров) образцов керна ачимовской свиты, не вошедших в первоначальную выборку. Коэффициент регрессии равен 0,91-,89.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
Основные порталы (построено редакторами)