Низкая цена
Всего 249a за скачивание одной диссертации
Скидки
75 диссертаций за 4900a по акции. Подробнее
О проекте

Электронная библиотека диссертаций — нашли диссертацию, посмотрели оглавление или любые страницы за 3 рубля за страницу, пополнили баланс и скачали диссертацию.

Я впервые на сайте

Отзывы о нас

Оценка деформаций глинистых пород в процессе разработки месторождений нефти и газа по данным ГИС и математического моделирования : диссертация ... кандидата геолого-минералогических наук : 25.00.10

Год: 2013

Номер работы: 33747

Автор:

Стоимость работы: 249 e

Без учета скидки. Вы получаете файл формата pdf

Оглавление и несколько страниц
Бесплатно

Вы получаете первые страницы диссертации в формате txt

Читать онлайн
постранично
Платно

Просмотр 1 страницы = 3 руб



Оглавление диссертации:

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы Большинство газовых и часть нефтяных месторождений в мире разрабатываются на режиме истощения со снижением пластового давления при низкой активности краевых и подошвенных вод. В результате на границе коллектор - вмещающая порода образуется вертикальный градиент давления, приводящий к отжиманию флюида из вмещающих пород в эксплуатируемый пласт-коллектор и необратимому уплотнению вмещающих глинистых пород. Длительная разработка месторождений нефти и газа на режиме

Согласно В.М. Гольдбергу и Н.П. Скворцову, глинистые породы - это обширная группа тонкодисперсных осадочных пород, занимающая промежуточное положение между породами обломочного и химического происхождения. В их составе наряду с обломочными частицами содержатся тонко дисперсные, размером менее

0.002 мм [11]. Глинистые породы, по сравнению с другими породами, представляют собой наиболее динамичные системы, достаточно мобильно изменяющие свой облик на разных стадиях литогенеза и чрезвычайн

Известно, что обязательным условием сохранения сформированных залежей УВ является наличие покрышки из слабопроницаемых пород. Значение глинистых покрышек в процессе образования месторождений нефти и газа определено многочисленными трудами исследователей, работавших над проблемой генезиса нефти и газа. По определению Клубовой Т.Т., глинистые породы, служащие экранами нефтяных и газовых залежей, представляют собой сложную природную систему, основными компонентами которой являются составляющи

Условия уплотнения глинистых пород в лабораторных условиях с приложением искусственно создаваемых нагрузок хорошо изучены. Опыты по обжатию глинистых образцов большими нагрузками производили Ломтадзе В.Д. (1955) при давлениях до 7000 кГ/см2, при давлении до 10 000 кГ/см2 - Чилингар Г.В. и Л. Найт (1960), Клубова Т.Т. (1965). Известны результаты экспериментальных работ Богословского Б.П. и Бочевера Ф.М., Савельева В.И., Сорокиной В.И. и др. по обжатию современных илов с малыми нагрузками в ком

1. В геологическом масштабе времени первым этапом постседиментационных - диа и катагенетических изменений глинистых пород являются их уплотнение и отжим воды, далее минеральное новообразование и перекристаллизация. 2. Экранирующие свойства глинистой покрышки залежи УВ определяются толщиной глинистой пачки, геотектоническими условиями; литолого-минералогическими и физико-химическими особенностями глин, а также свойствами органического вещества и свойствами воды. 3. Известные методики выде

Для исследования взаимосвязи напряжений и деформаций горных пород определимся с употребляемой терминологией, опираясь на классические работы Гольдштейна М.Н. и Вялова С.С. [9, 12]. Так, деформация, восстанавливающаяся сама по себе или обратимая деформация, носит название упругой. Деформируя тела, внешние силы совершают работу, которая при упругой деформации обращается в накапливаемую телом потенциальную энергию деформации. При снятии нагрузки эта энергия расходуется на восстановление первонач

В реологии для наглядного представления характера указанных комбинаций фундаментальных свойств различных материалов широко применяются простые механические модели (реологические) [12]. Естественно, что простейшие из этих моделей слишком упрощают действительные свойства реальных материалов, однако приближенные к действительности модели настолько сложны, что теряют свое главное достоинство - наглядность. Идеальные материалы, отвечающие по своим свойствам тем или иным реологическим модел

Для изображения процесса уплотнения водонасыщенной глины, которое происходит за счет выжимания воды из пор и представляет собой объемную деформацию (консолидацию глины) предлагались различные модели [12]. Перечислим некоторые известные реологические модели, адекватно воспроизводящие свойства реальных глинистых грунтов - модель Денисова, модель Тана, модель Мураямы и пр. Все эти модели глинистого грунта предлагались для изображения процесса уплотнения водонасыщенной глины, которое происходит з

Существуют различные способы изучения физико-механических свойств грунтов и горных пород. Среди них выделяют компрессионные испытания, консолидационные испытания, определение сопротивляемости сдвигу [52]. При компрессионных испытаниях определяется зависимость относительной деформации образца £v или его коэффициента пористости Кп от величины нагрузки в условиях компрессионного сжатия. Сжимаемость пород характеризуется величиной изменения их пористости отнесенной к диапазону нагрузки, под к

1. На основе простых фундаментальных реологических моделей можно построить реологическую модель любой степени сложности, описывающую процесс деформирования пористого тела. 2. Полная деформация глинистой породы складывается из четырех составляющих: мгновенной упругой и необратимой, длительной упругой и необратимой. 3. Мгновенная упругая деформация протекает в материалах со скоростью, равной скорости распространения упругих колебаний в данном материале. 4. Мгновенная необратимая деформаци

Известно, что длительная разработка месторождений нефти и газа приводит к нарушению равновесных условий в недрах и вызывает значительные изменения напряженнодеформированного состояния пород. На практике это проявляется в локальном проседании дневной поверхности или морского дна, обрушении морских платформ, искривлении стволов скважин, в смятии и разрывах обсадных колонн, ухудшении качества их цементирования, изменении направления развития трещин ГРП на разных стадиях разработки и пр. [58, 6

3.1 Геолого-геофизическая характеристика объектов исследования Объектами диссертационного исследования являются глинистые покрышки и перемычки нефтяных и газовых залежей, разрабатываемых на режиме истощения со значительным снижением пластового давления в скважинах, эксплуатирующихся на больших депрессиях в течение длительного времени. В этом разделе приведена геолого-геофизическая характеристика объектов исследования, опираясь на литературные данные, опубликованные региональных исследований [

Для оценки уплотнения глинистых пород глинистых покрышек и перемычек по данным ГИС были разработаны несколько вариантов методики, которые, в своей основе, базируются на сопоставлении пористости вмещающих глинистых пород до начала эксплуатации скважины и на текущий момент, т.е. по временным замерам геофизических методов [16, 29, 30]. 59 Если в комплексе ГИС присутствуют одноименные методы оценки пористости, зарегистрированные на разных этапах эксплуатации скважины, то преимущество отдается так

На первом этапе работы был исследован фактор времени воздействия перепада давлений на уплотнение глинистых пород. В качестве объекта исследования выбрано Инчукалнское подземное газохранилище, в котором пласт-коллектор подвергается регулярным (два раза в год) знакопеременным нагрузкам в периоды отбора и закачки газа. Сезонные изменения пластовых давлений составляют 4-6 МПа. Оценка эффекта уплотнения глинистой покрышки выполнялась путем сопоставления одноименных разновременных замеров геофизиче

При разработке продуктивной залежи на режиме истощения пластовое давление в коллекторе снижается, а в низкопроницаемой глинистой покрышке сохраняется начальное поровое давление, в результате чего на границе коллектор - вмещающая порода образуется вертикальный градиент давления. Это приводит к отжиманию флюида из вмещающих пород в эксплуатируемый следующим пласт-коллектор и необратимому уплотнению покрышки. Поэтому этапом работы явилось изучение деформаций глинистой покрышки при длительной

Длительная эксплуатация скважины с пониженным забойным давлением приводит к образованию в пласте-коллекторе воронки депрессии, распространяющейся на десятки и сотни метров от стенки скважины (рис.

3.10). Возникает устойчивый вертикальный градиент давления на границе между вмещающими глинистыми породами с первоначальным поровым давлением и пластом-коллектором с пониженным давлением. Это приводит к отжиманию флюида из вмещающих пород в эксплуатируемый пласт-коллектор, необратимому уплотне

Рассмотрим истощения, на обводнение примере кровельной части залежи, разрабатываемой скважины 770 на режиме Уренгойского контрольно-наблюдательной газоконденсатного месторождения. В течение длительного периода эксплуатации месторождения в соседних эксплуатационных скважинах производились замеры пластового давления. График изменения пластового давления во времени в районе скважины 770 представлен на рисунке

3.17. °o о о ч Ч>. ° 0QOo ^«oo э 4& 4? Время, годы Рис.

<

Неоднородное напряженное состояние пород, возникающее при длительной эксплуатации скважин на больших депрессиях, может оказать значительное влияние и на результаты воздействия на пласт методом гидрорразрыва с целью повышения продуктивности скважины. Рассмотрим пример скважины Б. В анализируемой скважине Б были проведены прямые поточечные измерения пластовых давлений испытателем на кабеле (рис.

3.20, 3-я колонка). Область снижения текущего пластового давления, Рпл, относительно пе

1. 2. Разработана методика оценки уплотнения глинистых пород по данным ГИС. Кратковременные изменения пластового давления на ПХГ практически не влияют на фильтрационно-емкостные свойства покрышек. 3. При длительной депрессии на пласт в глинистых покрышках и перемычках возникает эффект необратимого уплотнения пород, достигающий 3-5% и фиксируемый методами ГИС. 4. Воронка депрессии развивается не только вдоль проницаемого пласта, но и по вертикали через слабопроницаемые перемычки. 5. 6. Эф

4.1. Математическая модель процесса фильтрации и уплотнения глинистых пород Для исследования масштаба и скорости протекания процессов фильтрации и уплотнения вмещающих пород, а также факторов, влияющих на уплотнения глинистой покрышки, предлагается следующая математическая модель [14, 15]. Уравнение вертикального массопереноса в пористой среде можно представить в виде: фильтрации для др dt где ( л д ( дрЛ 9 dz (

4.1) ср - коэффициент пьезопроводности горных пород; р - давле

На основе предложенной математической модели фильтрации в деформируемой пористой среде была разработана компьютерная программа, реализующая разностную схему. Программа названа «Деформации глин». Авторами используемого при расчетах программного средства являются Городнов Андрей Васильевич, к.г-м.н., доцент кафедры ГИС и Митин Алексей Владимирович, ассистент кафедры разведочной геофизики РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина [14, 15]. На рисунке

4.2 показано окно ввода параметров в програм

Рассмотрим результаты моделирования деформации глинистой покрышки при различном изменении входных параметров (в том числе и комплексном) и в динамике оценим их влияние на уплотнение вмещающих пород (оценка уменьшения пористости глин, толщины глинистой покрышки, охваченной дренированием, объема отжатой воды). При этом рабочий набор данных в общем виде выглядит так: начальный коэффициент пористости глин -

0.15, •у сжимаемость пор - 5 • 10" 1 /МПа, сжимаемость воды - 4'10~ 1/МП

Проницаемость является основным, но очень сложным и многофакторным параметром, определяющим экранирующие свойства глинистых пород-покрышек залежей углеводородов. Проницаемость вмещающих глинистых пород может изменяться в широких пределах в зависимости от минералогии глин, значения геостатического давления, минерализации и химического состава флюида, температуры и начального градиента сдвига [8, 11, 36, 40, 45, 54, 59, 66, 73]. Необходимо также принимать во внимание и фактор времени. Для фильт

Ранее было отмечено, что величина начального градиента давления, G0, зависит от радиуса капилляров, минерализации пластовой воды и эффективного напряжения. Покажем влияние начального градиента давления на величину толщины дренируемой части глинистой покрышки, приняв среднее значение коэффициента проницаемости глин в 10" м . На рисунке

4.12 представлено сопоставление результатов расчетов полей давления и пористости глин, сформировавшихся за 30 лет эксплуатации залежи при различных в

Для оценки степени влияния мгновенной сжимаемости глин на процессы уплотнения были произведены расчеты при следующих начальных условиях: коэффициент пористости глин -

0.15, 3 коэффициент проницаемости глин - 10" м сжимаемость воды - 4-10"4 1/МПа, вязкость воды - МО"9 МПас, принятый начальный градиент давления -

0.2 МПа/м. Первоначальное давление во всех узлах сетки - 15 МПа, затем в последней ячейке, соответствующей кровле продуктивного пласта, давление снижается н

При расчетах был задан следующий набор входных параметров модели: коэффициент пористости глин -

0.15, коэффициент проницаемости глин - 10"18 м 2 сжимаемость пор - 510" 2 1/МПа, сжимаемость воды - 4-10"4 1/МПа, вязкость воды - Г10"9 МПас, начальный градиент давления -

0.2 МПа/м. Первоначальное давление во всех узлах сетки - 15 МПа, затем в последней ячейке, соответствующей кровле продуктивного пласта, давление снижается на 10 МПа и 3 МПа. Время воздействия - 30

Рассмотрим задачу, в которой изменяется толщина глинистой покрышки при различных вариантах снижения давления в продуктивном пласте в процессе эксплуатации залежи УВ на режиме истощения. При этом рабочий набор данных будет выглядеть так: время воздействия - 100 лет (36500 суток), с периодом времени для записи в файл - 10 лет (3650 суток). Время воздействия в общем коррелирует со временем разработки месторождения УВ и последующей (запаздывающей) деформацией массива горных пород. первоначальное

Рассмотрим следующий случай, когда одиночная скважина эксплуатируется в течение многих лет с формированием в пласте устойчивой депрессионной воронки давления. При этом также возникает устойчивый градиент давлений между вмещающими глинистыми породами с первоначальным поровым давлением и пластом-коллектором с пониженным давлением. Решим задачу оценки объема отжимаемой воды из глинистой покрышки в пласт в радиусе дренирования одиночной эксплуатационной скважины [14, 16, 17]. При стационарном рад

Разработанные математическая модель и компьютерная программа фильтрации и уплотнения глин позволили количественно оценить степень воздействия снижения давления в пласте на формирование поля давлений в покрышке, толщину вмещающих пород, охваченную дренированием, уменьшение пористости глин за годы разработки залежи УВ. В результате математического моделирования установлено: 1. На величину уплотнения пород покрышки и уменьшение ее толщины, в основном, оказывает влияние величина снижения давлени