7 Упругие изменения свойств коллекторов в процессе разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

К оллекторы разрабатываемых месторождений находятся под воздействием двух видов давлений – горного давления (давление на скелет твердой фазы за счет веса вышележащих пород) и пластового давления (давление флюида в порах горных пород). Важное значение при эксплуатации месторождений имеют деформации горных пород, происходящие при изменении пластового давления, которое может уменьшаться при отборе флюида и восстанавливаться при искусственных методах поддержания давления.

Для выяснения механизма воздействия пластового давления на напряженное состояние горных пород выделим элемент породы .как на рис, заключенный в непроницаемую эластичную оболочку. Как видно из рис до начала эксплуатации залежи давление р направлено против горного давления  и, следовательно, способствует уменьшению нагрузки, передающейся на скелет породы от веса вышележащих пород (если кровля пласта непроницаема), т.е. в этом случае на скелет породы действует эффективное давление _ЭФФ:

(33)

При извлечении нефти из коллектора пластовое давление р в нем падает, а давление на скелет породы _ЭФФ - увеличивается.

Выявлено, что при уменьшении пластового давления объем порового пространства уменьшается по следующим причинам:

1. упругого расширения зерен (в сторону пор), за счет снижения р;

2. возрастание сжимающих усилий _ЭФФ , передаваемых через твердый скелет (также вытеснение частиц в сторону пор);

3. б олее плотной упаковки зерен из-за возрастания _ЭФФ.

Часть этих процессов обратимы (упругое расширение зерен породы), часть – необратимые (перегруппировка и раздробление зерен породы). В результате необратимых процессов пористость пород полностью не восстанавливается при восстановлении начального пластового давления.

Объем породы V равен сумме объемов твердой фазы V_T и пор – V_П:

(34)

поэтому при изменении нормального напряжения  (горного давления) и пластового давления Р происходит изменение всех трех объемов – V, V_П, V_Т. Соответственно объемная деформация пород при всестороннем сжатии описывается тремя коэффициентами сжимаемости, которые определяются следующими соотношениями (, _П, _Т – коэффициенты сжимаемости породы, пор и твердой фазы соответственно):

(35)

Размерность []=[_П]=[_T]=Па^-1

Объемная деформация коллекторов в реальных условиях при всестороннем сжатии зависит одновременно от разности (-р) и от давления в порах р. Эффективное напряжение (-р) определяет деформацию внешнего скелета породы, а изменение давления в пласте р – деформацию твердой фазы.

Между , _П, _Т существует связь:

(36)

где m – пористость коллектора.

В.Н.Щелкачев показал, что при эксплуатации нефтяных, газовых месторождений и вононосных горизонтов особое значение имеет коэффициент объемной упругости _С:

(37)

Коэффициенты сжимаемости пор _П зависят от _ЭФФ (табл.2)

Таблица 2.

Коэффициенты сжимаемости пор (_П) осадочных пород.

Породы	Коэффициент сжимаемости пор П, ГПа
	ЭФФ=8.0Мпа, n300–500м	ЭФФ=16,0МПА, n650-1000м	ЭФФ=32Мпа n1300-2000м	ЭФФ=64МПА n2500-4000м	ЭФФ=96МПа n4000-6000м
Песчаники, сцементир. глин. цементом	1,15	0,95	0,45	0,35	0,25
Песчаники, алевроллиты крепко сцемент. глин.-карбон. цементом	2,75	1,50	0,70	0,32	-
Аргиллиты сильно сцементир.	2,45	1,45	0,75	0,32	-

Как видно из таблицы 2, коэффициент сжимаемости пор _П зависит от эффективного давления _ЭФФ (_П уменьшается при увеличении давления _ЭФФ). В соответствии с этим коэффициент упругости _С зернистых коллекторов изменяется в широких пределах: _С = (350) ТПа^-1 в интервале внешнего давления от 0 до 100 МПа.

Коэффициент объемной упругости _С можно определить двумя способами:

1. Лабораторным (по керну для зернистых коллекторов, для трещиноватых коллекторов – керн не представлен);

2. по результатам разработки залежи с учетом ее объема, количества извлеченной жидкости и падения пластового давления.

Заключение

В реферате было рассмотренные коэффициенты сжимаемости горной породы, нефти и пластовой жидкости, а также упругие деформационные и прочностные свойства горных пород все рассмотренное выше имеет большое значение и их надо учитывать при разработке и эксплуатации месторождений нефти и газа. А также причины влияющие на коэффициент сжатия веществ и последствия их воздествия.

Список используемой литературы

1. Гиматудинов Ш. К /Физика нефтяного и газового пласта/ Ш. К. Гиматудинов, Л. И. Ширковский // Недра 1982.

2. Кобранова В.Н./ Физические свойства горных пород / В.Н. Кобранова // Гостоптехиздат, 1962.

3. Мирзаджанзаде А.Х./ Физика нефтяного и газового пласта / А.Х . Мирзаджанзаде , М. М. Аметов, А. Г. Ковалев // М.: Ижевск, 2005.

4. Ржевский В.В. / Основы физики горных пород / В.В. Ржевский // М.: Недра, 1978

21