Физика пласта: Курс лекций по одноименной дисциплине, страница 10

При изучении коллекторских свойств горных пород следует иметь в виду, что при извлечении на поверхность Земли кернового материала пористость и проницаемость пород может увеличиться до 2 – 50% в зависимости от литологии горной породы и в связи с изменением давления. При разработке месторождения меняется пластовое давление, что влечет за собой изменение соотношения геостатического и пластового давления, расширение твердого скелета горной породы. Отмечено изменение пористости на 2 – 6, проницаемости на 2 – 15,5 %  при падении давления на 10 МПа. Наибольшие изменения наблюдаются в трещинно-кавернозных коллекторах.

Вопросы для самоконтроля к теме 1

1. Методы определения гранулометрического состава пород.

2. Определение коэффициентов полной, открытой, закрытой, эффективной и динамической пористости.

3. Абсолютная и эффективная (фазовая) проницаемость.

4. Характер влияния водонасыщенности горных пород на коэффициент относительной проницаемости. Диаграмма трехфазного потока.

5. Удельная поверхность горных пород и её влияние на параметры

пористой среды.

6. Влияние трещиноватости и кавернозности на параметры

   пористой среды.

7. Водо-, нефте- и газонасыщенность пород.

8. Методы исследования пористого пространства.

МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ

 СВОЙСТВА ПОРОД

Неустойчивость скважины развивается, когда силы горного давления или взаимодействие породы и бурового раствора создают выдавливающие, растягивающие или любые другие перемещения стенок скважины. Последствия неустойчивости скважины – прихваты бурильных труб, потери раствора, инструмента, плохие условия для каротажа и цементирования скважин.

Урон, наносимый неустойчивостью скважин по всем промыслам мира, составляет один млрд долларов ежегодно. В расчете на одну скважину – 1,5 млн долларов.

Наиболее важные механические свойства горных пород, влияющие на процессы, происходящие в пласте при разработке и эксплуатации месторождений – упругость, прочность на сжатие и разрыв, пластичность. Учет этих свойств при бурении скважины может предотвратить различные возможные аварийные ситуации. С этой целью задаются оптимальные скорости бурения, подбираются необходимые плотности и состав бурового раствора, проводятся специальные технологические операции по укреплению опасно-аварийного отрезка бурящегося ствола скважины.

2.1  НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОРОД

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

 по вертикали     бz = ρ g H,

по горизонтали  бy  = бx  = n ρ g H,

 где  бz, бy,  бx  –  вертикальные и горизонтальные составляющие напряжений, ρ – 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 σх=0,43σz. 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, кавернозности напряжения в породе возрастают.

В любом кубике горной породы можно выделить девять компонент напряжения – на каждой грани кубика два касательных и одно нормальное. Напряжения в породах могут возникнуть не только под действием внешних сил, но и под действием физических полей: термического, электрического, усадочные, остаточные и др.