Влияние литологических факторов на колекторские свойства, страница 8

1.4. Влияние внешнего давления на пористость

и проницаемость пород

С развитием глубокого бурения прогнозирование свойств коллекторов стало необходимым. На больших глубинах породы испытывают воздействие высоких давлений и температур, в результате чего породы деформируются и изменяют свои физические свойства. Изменение пористости и проницаемости под действием давления определяется деформациями, изменяющими объем порового пространства. Величина деформации зависит от состава породы и ее текстурно-структурных свойств.

Три основные литологических группы осадочных пород: глинистые, песчаные и карбонатные.

Глинистые породы. Глинистые породы наиболее подверженных гравитационному уплотнению. Глины различного состава уплотняются по-разному. Наиболее хорошо уплотняются каолиновые глины, затем маршалит и в меньшей степени бентонит. Пористость глин изменяется с глубиной по логарифмическому закону. Глинистая порода на глубине 2400 м достигает 75% теоретически возможного уплотнения.

Песчаные породы. Уплотнение песков и песчаников с глубиной и изменение их коллекторских свойств происходит не однозначно в различных районах, что связано с особенностями осадконакопления, состава пород, протекающих подземных вод.

Имеются примеры, указывающие на отсутствие зависимости изменения пористости песчаных пород с глубиной:

1) когда средняя региональная пористость песчаников меньше 5%, а среднее сопротивление сжатию больше 2 МПа, нет шансов на обнаружение нефти и газа в промышленных количествах;

2) при средней пористости 5-10% и среднем сопротивлении сжатию 1,6-2 МПа нефть и газ в промышленных количествах не содержится, однако возможна небольшая добыча их, особенно газа, на небольших глубинах.

Эффективное давление на породы нефтяного (газового) пласта не остается постоянным в процессе разработки залежи. При падении пластового давления оно будет возрастать и может уменьшаться при искусственных методах восстановления пластового давления.

Породы продуктивного пласта, в особенности в призабойных зонах скважин, при отборах из них жидкости или газа испыты­вают постоянно возрастающие во времени нагрузки, которые могут исчезнуть при прекращении отбора и восстановлении пластового давления. Деформации, возникающие в результате сжимающих усилий вышележащих пород, могут носить упругий и необратимый характер и отрицательно влиять на коллекторские свойства пород.

Изменение порового пространства пород пласта при снижении пластового давления связано отчасти с упругим расширением зерен породы и в основном с возрастанием усилий, передающихся на скелет от веса вышележащих пород.

Влияние внешнего давления сказывается также и на проницаемости горных пород, что важно учитывать в теории и практике разработки нефтяных и газовых залежей. Влияние эффективного давления на фильтрационные свойства в особенности ярко проявляется применительно к породам-коллекторам трещинного типа. Имеются многочисленные примеры, когда отбор жидкости или газа из пластов, сложенных трещинными коллекторами, влияет на изменение проницаемости. Наблюдается снижение проницаемости призабойной зоны в процессе фильтрации скважин за счет уменьшения просветности трещин. Изучение нефтегазоносных пород нижнего мела ряда месторождений Восточного Ставрополья показало, что основное уменьшение проницаемости наблюдается при увеличении эффективного давления до 100-300 бар. Последующее повышение эффективного давления не вызывает значительных изменений проницаемости пород. Степень влияния эффективного давления на проницаемость увеличивается по мере уменьшения начальной проницаемости пород.

Экспериментальные исследования, связанные с изучением проницаемости пород при повышении и постепенном уменьшении эффективного давления, показывают, что после разгрузки проницаемость не достигает своей прежней величины, в особенности у пород со значительным содержанием глинистых частиц. Это свидетельствует о развитии остаточных деформаций в породах.