Delist.ru

Научно-методическое обоснование тектонодинамических и техногенных факторов формирования природных резервуаров УВ (на примере подземных хранилищ газа ЮФО) (15.08.2007)

Автор: Гридин Владимир Алексеевич

3.1 Тектонодинамические критерии формирования природных резервуаров

Детальный анализ результатов площадной интерполяции значений проницаемости на ряде хорошо изученных бурением структур показывает, что в формировании колебаний проницаемости коллекторов доминирующим фактором являются периодические (импульсные) возмущения напряженности тектонических полей напряжений, приводящие к вторичному изменению коллекторских свойств пород.

Очевидно, что величина деформаций зависит от энергии тектонодинамических процессов, формирующих структуру геологических тел. В одном случае эти процессы приводят к образованию или существенному росту складок и разломов, в другом, при меньшей тектонической активности, недостаточной для заметного дислоцирования значительных массивов горных пород, происходит растрескивание или дилатансионное разуплотнение пород без существенного увеличения их объема. Перераспределение напряжений, их активизация или затухание приводит к деформациям пласта, а в последующем - к образованию микроразрывов без смещения или со смещением и формированию зон повышенной проницаемости (флюидопроводимости) коллекторов. Петрофизически эти зоны представлены сложной внутрирезервуарной сетью каналов - фильтрационных тоннелей. Существование подобных тоннелей подтверждается публикуемыми результатами гидродинамических и газодинамических исследований на газовых и нефтяных месторождениях. По этим данным скорость прохождения флюида в гранулярных терригенных коллекторах может до 200 раз превышать расчетные, сделанные на основе проницаемости, определенной по керну.

3.2 Тоннельно-фильтрационная модель коллектора

Проведенные комплексные гидродинамические и трассерные исследования на ряде месторождений и ПХГ показывают, что на отдельных направлениях между пробуренными скважинами в пласте существуют участки, напоминающее тоннели с аномально высокими значениями проницаемости. Скорость фильтрации в них на порядок больше, чем в остальной части продуктивной толщи.

Мы пришли к заключению, что в коллекторе существует сложная система фильтрационных каналов-тоннелей с повышенными значениями проницаемости, благодаря которым осуществляется дренирование пласта добывающими скважинами. После прекращения активного воздействия главных тангенциальных напряжений в массиве резервуара формируются явно выраженные разрывные дислокации в виде трещин скола или отрыва и мелких разрывов, а также завуалированные дилатансионные полосовидные трассы. Внедряющиеся в пласт химически активные подземные флюиды, мигрируя по зонам повышенной трещиноватости, за счет процессов выщелачивания и растворения, "промывают" их, образуя фильтрационные тоннели (рисунок 1).

Под фильтрационными тоннелями мы понимаем сложную древовидную пластовую систему высокопроницаемых каналов, формирование которых обусловлено сово-купностью диагенетических, постдиагенетических и техногенных процессов.

Глава 4 Техногенные факторы, влияющие на емкостно-фильтрационные

свойства природных резервуаров

4.1 Классификация техногенных факторов изменения ЕФС

природных резервуаров

Исходя из анализа системообразующих факторов природно-техногенной системы «природный резервуар», можно предположить, что в формировании его емкости доминирующее значение имеют следующие факторы: седиментогенные, тектоногенные, техногенные.

Эти процессы, в свою очередь, протекают на фоне периодической тектонической активизации, литификации пород, гидрогеологической эволюции бассейнов. Поэтому попытка рассмотрения того или иного процесса в отрыве от общей направленности развития геологической системы (или ее части) совершенно некорректна и зачастую приводит к неверным выводам и предположениям.

Рассматривая объект «залежь» с точки зрения анализа ее системообразующих факторов, можно предположить, что интересующую нас систему контролирует ряд системообразующих факторов: энергия геодинамического поля напряжений Земли или отдельно взятого тектонокомплекса (Eз); энергия матрицы резервуара (Ем); энергия водонапорной системы (Ев); энергия насыщающего флюида (Еф). Конечно, таких факторов может быть значительно больше, но вышеперечисленные, видимо, обеспечивают макроуровень пространственно-временного положения залежи.

Эволюционные изменения численных значений одной из энергетических ординат непрерывно (в масштабах геологического времени) нивелируются компенсационными поправками по другим. Система «природный резервуар» и система «залежь» за время эволюционного развития достигли равновесного состояния, т.е. ее энергетические составляющие (энергия напряженной матрицы породы, энергия пластового флюида и др.), определяющие пластовую энергию (пластовое давление), находятся в весьма хрупком равновесии.

Компенсационное пластовое равновесие, достигнутое в ходе эволюционного периода, нарушается бурением первых поисковых и разведочных скважин, забои которых становятся точками локальной разрядки напряженности окружающей матрицы пласта. Наступает период проявления внутрипластовых сил техногенного генезиса. Под техногенными мы понимаем группу факторов, влияющих на изменение ФЕС резервуара и проявляющихся с момента открытия залежи УВ (вскрытие продуктивного пласта бурением) до окончания разработки.

Существование этих факторов в настоящее время у большинства исследователей не вызывает сомнений, однако рассматриваются они в отрыве друг от друга и, что, пожалуй, самое главное - без изучения механизма их проявления. Классифицируя эти факторы, необходимо остановиться на причинах возникновения и проявления некоторых процессов, оказывающих влияние на изменение ЕФС коллектора (таблица 1).

Особое место занимают факторы, определяющие изменение ЕФС в резервуарах ПХГ. Здесь, кроме перечисленных, существенное влияние оказывает скоротечный (в течение 5-6 месяцев) механизм «формирования залежи» и ее разработки в циклах закачки и отборов газа. Большинство из перечисленных факторов в той или иной степени изучены, определены критерии применимости различных методов, обобщены опыт и результаты их использования в целях повышения эффективности разработки залежи и эксплуатации ПХГ.

4.2 Изменение ФЕС природного резервуара при вскрытии и испытании

продуктивного пласта

Рассматривая природный резервуар (продуктивный пласт) как единую систему, необходимо признать, что после бурения первых (и последующих) скважин полноправными элементами этой системы становятся сама скважина, околоскважинная и межскважинная зоны. Известно, что большинство технологических операций, проводимых на этапе строительства скважины, в той или иной степени способствуют ухудшению начальных ЕФС коллектора. Изменение фильтрационных параметров происходит в процессе бурения, цементажа, вскрытия пласта перфорацией и др.

В результате вскрытия в призабойной зоне формируется объемная роза деформаций, которая проявляется в виде изменений структуры порового пространства, образования зон разуплотнения, трещин растяжения или скола, зона распространения которых может исчисляться несколькими сантиметрами или десятками, а иногда и сотнями метров вокруг скважины. В каждой последующей скважине, вскрывшей резервуар, будет формироваться описанная зона деформаций, которая в значительной степени определяет размеры зарождающейся депрессионной воронки вокруг скважины и, в целом, морфологию дренажной системы резервуара.

Ее пространственная конфигурация и глубина структурных преобразований коллектора обусловлена остаточным энергетическим потенциалом залежи, конкретным местоположением скважин, их привязкой к той или иной тектонодинамической зоне резервуара и степенью литолого-фациальной неоднородности этой зоны.

Несомненно, что локальные изменения структуры поля напряжений вызовут перераспределение напряжений во всей системе «залежь» и приведут к «разрастанию» первичных трещин и образованию сложной древовидной сети фильтрационных тоннелей. Последующая фильтрация флюида к забоям скважин развивает дренажную систему, которая была в значительной степени обусловлена первичной «розой» деформаций.

Доказано, что по мере углубления скважин под действием осевой нагрузки и Т а б л и ц а 1 - Классификация техногенных факторов определяющих изменение ФЕС природного резервуара

Факторы Возникающие

причины следствие

Первичного вскрытия резервуара Геодинамического поля напряжений разрядка напряжений

снижение поровых давлений - деформации в ПЗП

-изменение кругового сечения ствола скважины, перераспределение матричных напряжений, ослабление межзерновых связей

Механического воздействие долота осевая нагрузка, боковое скалывание магистральные и радиальные трещины

Гидравлические силы:

промывочной системы

тампонажной системы -проникновение фильтрата бур.р-ра в пласт

- кольматация

- репрессия и депрессия при спуско-подъемных операциях

- значительная репрессия, увеличение поровых давлений в ПЗП

набухание глинистых минералов (снижение проницаемости), микрогидроразрывы, удлинение трещин (образование трещинной емкости)

Вскрытие, опробование и освоение резервуара Вскрытие перфорацией пробой колонны, цементного кольца и части ПЗП образование каналов и оперяющих трещин

Вызов притока и опытно-промышленная эксплуатация депрессия (иногда очень значительная) разрушение глинистого цемента, отрыв мелкоалевритовой фракции от матрицы. Увеличение диаметра перфорационных каналов

загрузка...