Контроль за разработкой месторождений

5. КОНТРОЛЬ ЗА РАЗРАБОТКОЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

5.1 Петрофизические основы методов ГИС

Процесс вытеснения нефти и газа из пласта. Залежь углеводородов находится под начальным пластовым давлением, определяемым напором контурной воды, давлением газовой шапки, упругостью выделенного растворенного газа, упругостью углеводородов, воды, породы. Для более высокой нефтеотдачи используют искусственное заводнение или закачку газа, растворов с реагентами.

Основными силами, препятствующими движению несмешивающихся жидкостей в пластах-коллекторах, являются поверхностные капиллярные силы, силы вязкого сопротивления, силы тяжести, силы смачиваемости породы водой или нефтью.

При вытеснении нефти, на нефтеотдачу влияет создаваемый градиент давления, предельное значение которого увеличивается при уменьшении проницаемости пород. Движущаяся вода в однородном пласте занимает в первую очередь мелкие поры, в неоднородном – более проницаемые участки крупных пор. Это объясняется тем, что в однородном пласте распределение фаз определяется поверхностными силами, а при переслаивании пласта - силами вязкого сопротивления. Заполнив высокопроницаемые зоны, вода проникает и в слабопроницаемые. Существует оптимальная скорость движения вытесняющей жидкости (воды), создающей максимальную нефтеотдачу. В поровом пространстве происходит сложный процесс вытеснения и перераспределения фаз. Водонасыщенность продуктивного пласта увеличивается до максимального значения. Выделяются следующие зоны: поры полностью заполнены водой (до ВНК); зона остаточной нефтенасыщенности и водонефтяной смеси, переходная зона, невыработанная нефтеносная часть пласта.

 При разработке газовых и газоконденсатных месторождений используют в большинстве случаев упругую энергию газа, в меньшем количестве – упруговодонапорную энергию. Газ вытесняется из порового пространства под влиянием капиллярных сил породы со скоростью  0,08 ¸ 8,24 м/сут.

Петрофизические характеристики пород-коллекторов изменяются в процессе разработки залежи, что обусловлено изменением соотношения нефти, воды и газа в поровом пространстве, изменением минерализации нагнетаемой воды, изменением распределения остаточной воды в порах, возникновением новых физико-химических процессов на поверхностях раздела, изменением температуры среды.

Изменение физических свойств пород-коллекторов в процессе эксплуатации залежей углеводородов, является основой применения геофизических методов исследований для контроля разработки залежей углеводородов.

Удельное электрическое сопротивление нефтеносного пласта определяется сопротивлением скелета породы, пластовой жидкости, поверхностной проводимостью. В период заводнения при движении воды и нефти изменяется температура пласта, сопротивление жидкости (смеси) в связи с изменением минерализации, температуры и соотношения нефти и воды в смеси.

В начальный период движения нефти (1 стадия) происходит удаление частиц рыхлосвязанной остаточной воды из пленки, переход ее в капельное состояние, что приводит к существенному увеличению удельного сопротивления породы в несколько раз. Это создает видимость увеличения коэффициента нефтенасыщенности, хотя его величина не изменяется.

Во второй стадии проходит осолоненный фронт остаточной воды, и удельное электрическое сопротивление породы снижается, коэффициент нефтенасыщенности уменьшается.

В третьей стадии передний нагнетаемый фронт воды изменяет соотношение в порах нефти и воды, приводя к дальнейшему снижению удельного сопротивления.

В четвертой и пятой стадиях обводнения сопротивление среды будет уменьшаться или увеличиваться в зависимости от сопротивления нагнетаемой воды (пластовой, пресной).

В шестой стадии промывки идет повышение сопротивления среды при нагнетании пресной воды или сопротивление стремится к сопротивлению водоносного пласта.

Диэлектрическая проницаемость в процессе обводнения коллекторов нагнетаемыми водами так же изменяется под действием факторов рассмотренных выше для изменения удельного сопротивления. Диэлектрическая проницаемость пород-коллекторов зависит от диэлектрической проницаемости твердого скелета породы, нефти, воды и ее минерализации. Диэлектрическая проницаемость воды в десятки раз выше, чем твердого скелета породы. С увеличением минерализации насыщенного раствора величина диэлектрической проницаемости пород растет.

При выработке нефти и газа из пласта его диэлектрическая проницаемость растет в связи с обводнением и уменьшением коэффициента нефтенасыщенности в 1,6-2 раза. Рост диэлектрической проницаемости больше при нагнетании минерализованной воды, чем пресной. Рыхлосвязанная вода, на исследуемых частотах поля (мегагерцы), не оказывает влияния на диэлектрическую проницаемость.

Таким образом, по величине диэлектрической проницаемости можно выделить пласты, обводняющиеся минерализованными и пресными водами, определить коэффициенты нефтенасыщенности.

Естественная электрохимическая активность обусловлена физико-химическими процессами на границах раздела пласт–скважина, скважина–вмещающие породы, вмещающая порода–пласт. Эти процессы приводят к возникновению собственной поляризации (ПС) горной породы, величина которой зависит от соотношения диффузионно–адсорбционной активности вмещающих пород и сопротивлений насыщающих их вод. При обводнении пласта изменяется величина ЭДС.

Над пластом–коллектором, обводненным нагнетаемыми водами, возникает аномальное изменение потенциала  ПС.