Изучение образцов карбонатных и глинистых горных пород, поднятыхиз глубины 4-5 тыс.мпоказало, что необходимо учитывать критическую точку, характеризующую порог статического уплотнения, за пределами которого наблюдается накопление необратимых изменений. Учет критического напряженного состояния позволяет более точно переносить результаты исследований в области средних давлений на поведение пород в области высоких давлений. Для этого проводят изучение упругого поведения породы и устанавливают зависимости относительного изменения пористости от давления, что позволяет привести данные, полученные на разгруженном керне, к условиям естественного залегания. Одновременно с этим проводится изучение влияния превышения эффективного давления на характер деформации и физические свойства породы: выявление порога статического уплотнения или необратимых и обратимых изменений при его превышении. Подобные исследования имеют также важное значение в нефтегазопромысловой практике, когда для установления оптимального процесса эксплуатации требуется выбрать такой перепад давлений, который не смог бы привести к необратимым деформациям с ухудшением коллекторских характеристик.
Деформация скелета пористой среды под воздействием давления может происходить в результате следующих изменений в его структуре: 1) деформации зерен обломочного материала; 2) деформации и уплотнения материала, цементирующего отдельные зерна; 3) изменений во взаимном расположении или смещения отдельных зерен в общей структуре скелета; 4) сглаживания неровностей и скалывания выступов отдельных зерен и частиц.
Экспериментальные исследования по уплотнению и цементации песчаных коллекторов показали, что всестороннее давление действует различно на рыхлые кварцевые пески и природные песчаники. При всестороннем давлении 30 МПа в зернах, слагающих сухие пески, образуются трещины, причем около 30% зерен разрушается. Кварцевые песчаники продуктивных горизонтов девона Волго-Уральской нефтегазоносной области, характеризующиеся пористостью 18—24%, выдерживают давления до 700 МПа без образования трещин в зернах и дробления последних. Прочность изученных песчаников объясняется развитием в них цементации путем срастания зерен.
Проницаемость пород в пластовых условиях ниже проницаемости этих пород в атмосферных условиях (для хорошо проницаемых образцов) на 12-40% и для слабопроницаемых, содержащих значительное количество глинистых частиц, на 40-80%. Возможное изменение коэффициента пористости сцементированных песчаников при изменении эффективных давлений от 0 до 140 МПа (глубина около 9000 м) находится в пределах от 0 до 10%. Однако пределы изменения пористости могут быть и большими в случае своеобразий в составе, текстуре и структурепород. Под воздействием всестороннего давления может происходить сужение и усложнение конфигурации поровых каналов, что уменьшает проницаемость коллектора.
В отличие от пористости проницаемость песчаников изменяется с давлением в широком диапазоне. Породы с высокими значениями коэффициента максимальной сжимаемости пор (3,0•10-5 МПа-1 и выше) при эффективных давлениях, достигающих 140 МПа, снижают проницаемость более чем вдвое по сравнению с проницаемостью при атмосферных условиях. Однако карбонатные породы, обладающие значительной плотностью (2,45—2,65 Мг/м3), с преобладанием в них вторичной пористости, возникшей в основном в результате выщелачивания, могут весьма незначительно реагировать на изменение проницаемости при достаточно больших эффективных давлениях.
Изучение изменения проницаемости в зависимости от изменения пластового давления производят в связи с разработкой залежей нефти и газа, особенно залегающих на больших глубинах. Опыты показали, что образцы песчаника, характеризующиеся проницаемостью от 110 до 335 мД и пористостью открытой от 15 до 25% , помещенные в гидравлическую бомбу, где давление обжима изменялось от 0 до 34 МПа, при давлении 34 МПа уменьшили проницаемость до 25% и пористость до 5%.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.