Влияние структурных особенностей

И деформационных процессов на фильтрационную

Характеристику ПЗП

Деформационные процессы, происходящие в продуктивном пласте при снижении пластовых и забойных давлений, должны находить свое отражение в изменении продуктивной характеристики скважин (их дебитов) и результатах их гидродинамических исследований.

При эксплуатации нефте- и газодобывающих скважин в прискважинных зонах продуктивных пластов формируются депрессионные воронки. Со временем, при снижении пластовых и забойных давлений, такие воронки расширяются, охватывая значительные по площади участки залежей. Продуктивные пласты в прискважинных зонах в течение длительного времени испытывают дополнительную нагрузку, под действием которой поровое пространство деформируется. Упругие и пластические (необратимые) деформации приводят к изменению фильтрационно-емкостных свойств.

Механизм деформации существенно зависит от состава и свойств горных пород. В песчаниках при незначительных эффективных напряжениях имеют место упругие деформации, связанные с уплотнением зерен. Дальнейшее увеличение эффективного напряжения приводит к дроблению минеральных компонентов (зерен кварца и полевого шпата) и пластичному течению цементирующего материала (глиносодержащего вещества и др.) Деформации в известняках отличаются от деформаций песчаника тем, что течению может подвергаться не только цементирующий материал, но и сам скелет. В алевролитовых и сланцевых породах деформации характеризуются признаками, присущими как песчаникам, так и известнякам. В доломитовых породах деформации сопровождаются главным образом макроскопическими разломами.

Наличие необратимой деформации коллекторов при значительном снижении пластового давления установлено при разработке многих месторождений углеводородов. Установлено также, что величина необратимой деформации коллекторов определяется не только величиной снижения пластового давления, но также пале глубиной залегания пласта, литологическим типом пород и длительностью воздействия дополнительных нагрузок на продуктивные отложения.

Вопросам изучения необратимых деформаций и их влияния на фильтрационно-емкостные свойства горных пород и показатели разработки посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: К.С. Басниева, В.Д. Викторина, В.С. Войтенко, А.Т. Горбунова, Р.Н. Дияшева, В.М. Добрынина, Ю.П. Желтова, Ю.А. Кашникова, Ф.И. Котяхова, А.П. Крылова, И.Т. Мищенко, А.Ю. Назарова, В.Н. Николаевского, В.Ф. Перепеличенко, В.П. Сонича, Н.А. Черемисина, С.А. Христиановича, В.Н. Щелкачева, F.Р. Charlez, A. Settari, M.A. Andersen, M. Gutierrez, J.P. Johnson, D.W. Rhett и др.

Большинство исследователей при лабораторных испытаниях не учитывали такого важного аспекта изучаемой проблемы, как время выдерживания образцов при повышенных значениях эффективного давления. Программы исследований заключались в постепенном нагружении эффективным давлением образцов горной породы и фиксировании значений изменяющихся параметров. Однако, как показывают эксперименты, пластические свойства образцов керна продуктивных пластов и связанные с ними изменения пористости и проницаемости проявляются, прежде всего, в процессе длительного действия повышенных эффективных напряжений, что характерно для снижения давления в зонах формирования депрессионных воронок и пластового давления в более удаленных зонах пластов.

В значительной части работ, посвященных вопросам влияния деформации горных пород на их проницаемость, используется функция вида

                                       (7)

где ∆Р – разность между текущим и начальным значениями

пластового давления (эффективное напряжение), Па;

α – коэффициент, Па–1;

k 0 – проницаемость при исходном (начальном) пластовом давлении, м2;

k (р) – проницаемость при текущем пластовом давлении, м2.

В функции (7) не учитывается, что изменение проницаемости зависит не только от изменения давления, но и от продолжительности периода времени, в течение которого горная порода находится по действием эффективного напряжения.

Выполненные экспериментальные исследования показали, что фильтрационно-емкостные свойства образцов горных пород существенно изменяются в процессе длительного действия повышенных эффективных напряжений. Максимальная интенсивность деформации образцов происходит в течение первых 200–250 ч, затем резко снижается. Общее снижение пористости составило 10–16 %, проницаемости – 20–45 % (рис.7). Величина необратимых деформаций зависит от величины эффективного напряжения, типа пород и длительности воздействия нагрузок на породу.

В условиях Лянторского месторождения (Западная Сибирь) при разработке пласта АС9–11 с депрессией 7–10 МПа необратимое снижение продуктивности скважин за 1,5 года эксплуатации может достигать 24–43 %.

В программном комплексе «Техсхема», разработанном в институте СургутНИПИнефть, применена зависимость проницаемости от давления в виде

 (48)

где kобщ – общая проницаемость, м2;

kпор – проницаемость поровой матрицы, м2;

βт – коэффициент сжимаемости трещин, Па–1;

kтр0 – исходная трещинная проницаемость при пластовом давлении, равном боковому горному давлению Рбг, м2.

В процессе снижения пластового давления за счет смыкания трещин и уменьшения kтр снижается общая проницаемость коллектора.

Рис. 7. Зависимость необратимого во времени снижения пористости (1) и проницаемости (2) образцов пород пластов группы А Самотлорского и Федоровского месторождений при эффективном давлении10 МПа.

Данные, полученные при гидродинамических исследованиях добывающих скважин Трифоновского месторождения (залежь бобриковского горизонта), подтверждают зависимость проницаемости коллектора и коэффициентов продуктивности скважин от пластового давления (табл. 3.2).

Таким образом, экспериментальные и промысловые данные свидетельствуют о значительном влиянии изменения пластовых и забойных давлений при разработке нефтяных залежей и связанных с этих деформаций коллектора на продуктивность добывающих скважин.