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

Y – коэффициент относительного сопротивления породы; для песчаников и

алевролитов с пористостью 0,2-0,35 принимается равным 4,8.

На основании этого были рассчитаны значения удельной поверхности и проницаемости по данным гранулометрического состава пород, характерным для отложений зеленой свиты.

Анализ показывает, что проницаемость основной массы образцов (›95%) не превышает 1,5–4 мкм2. Около 40% всех образцов имеет проницаемости меньше 0,054 мкм2. Такая проницаемость характерна для глинистых и сильно глинистых алевролитов крупнозернистых, в которых отсутствуют частицы крупнозернистой псаммитовой размерности, а содержание мелкозернистых песчаных зерен составляет в основном доли процента. Примерно 30% образцов имеет проницаемость 0,15 – 0,54 мкм2. Это характерно для слабоглинистых (содержание глинистых частиц - 9-10 %) пород, в которых появляются крупнозернистые псаммитовые частицы (в количестве до 5 %). И единичные образцы, имеющие проницаемость больше 54 мкм2, представлены хорошо отсортированными крупнозернистыми алевролитами, содержание глинистых частиц в которых не превышает 5 – 6 %. Проведенные нами расчеты показывают, что значения максимальных радиусов пережимов в ненарушенной процессами разработки толще изменялись от 2,11 до 7,9 мкм, составляя в среднем 4,3 мкм. Это позволило сделать вывод о возможности и необходимости оценки изменения радиусов пережимов, удельной поверхности и проницаемости пород с учетом последовательного выноса в процессе разработки межзерновых частиц различных размеров (от < 1 мкм до 50 мкм). Такие расчеты ранее никем не производились, поэтому в начале нами был произведен пересчет значений радиусов, удельной поверхности и проницаемости для породы, из которой были удалены самые мелкие глинистые частицы размером меньше 1 мкм, которые беспрепятственно могли выноситься газовым потоком.. полученные данные представляют интерес не только с практической, но и методической точки зрения. Так, после гипотетического удаления глинистых частиц (размером < 1 мкм2) распределение проницаемости стало более однородным. Если образцы с проницаемостью меньше 1,5 мкм2, рассчитанной по грансоставу кернового материала до начала разработки, составляли примерно 97,6 %, и только 2,4 % имело проницаемость 1,5 - 5 мкм2, то после удаления глинистых частиц проницаемость резко увеличилась: нет образцов с проницаемостью меньше 1,5 мкм2, а образцы с проницаемостью 1,5 – 5 мкм2 составили 75 %, т.е. их количество увеличилось почти в 30 раз. После удаления всего межзернового материала основная масса образцов (95 %) характеризовалась проницаемостью 5 –15 мкм2.

Полученные данные анализов гранулометрического состава твердого остатка из индивидуальных замерных устройств скважин и сепараторов ГРП показывают, что из скважин выносится и осаждается на забое и в сепараторах не только пелитовый и мелкозернистый алевритовый материал, который по нашим расчетам свободно удаляется через сформировавшиеся поровые каналы, но и крупнозернистый алевритовый (50 – 100 мкм), и даже, что особенно важно, мелкозернистый псаммитовый (100 - 250 мкм), размеры которого в 10 и более раз превышают диаметры поровых каналов, образовавшихся в результате выноса межзернового материала.

Глава 5 Обоснование емкостно-фильтрационных свойств природных

резервуаров по комплексу геолого-промысловых данных

5.1 Локальные и региональные закономерности формирования

газодинамического поля подземных хранилищ газа

5.1.1 Кущевское ПХГ

Одним из основных параметров, характеризующих фильтрационную способность пласта, является коэффициент проницаемости. Нами была изучена проницаемость пластов I( и I пачек, которая определялась по материалам ГИС. Были обработаны материалы практически по всем вертикальным скважинам, пробуренным в пределах ПХГ. С каротажных диаграмм по интервалам с наиболее высокими параметрами ФЕС снимались значения переменных, необходимых для вычисления Кпр.max. Поэтому полученные значения проницаемости характеризуют максимальную проницаемость каждого из рассматриваемых пластов. Значения Кпр.max по всем анализируемым пластам варьируют в очень широких пределах. По I(1 пласту проницаемость изменяется от 0,1 до 33 мкм2, по I( - от 0,2 до 146 мкм2, по I1 - от 0,4 до 140 мкм2, по I2 - от 0,2

до 111 мкм2, по I3 - от 0,8 до 157 мкм2, по I4 - от 0,01 до 98 мкм2. Сопоставление вычисленных значений проницаемости с результатами лабораторных исследований керна показало их достаточно хорошую сходимость. Коэффициент корреляции по пластам составил 0,5-0,8.

Распределение выявленных участков с различной проницаемостью коллекторов имеет, на первый взгляд, хаотичную картину. В зоне скважин поле высоких значений проницаемости дробится полосовыми фрагментами участков с низкими значениями этого параметра, что, безусловно, отражается на характере заполнения резервуара в период закачки и перераспределения пластовых давлений и, соответственно, на формировании доминирующих направлений движения газового фронта. Языковые прорывы фронта газа, по-видимому, маркируют зоны повышенных значений проницаемости, обусловленных наличием сложной внутрирезервуарной сети каналов - фильтрационных тоннелей. Именно по ним фронт газа, огибая участки слабопроницаемых коллекторов, устремляется в разряженную зону с относительно низкими пластовыми давлениями.

Таким образом, несмотря на некоторую долю субъективности комплексного анализа закономерностей изменения пластовых давлений и неоднородности фильтрационных свойств коллекторов резервуара хранилища, в его пределах достаточно четко фиксируются, как минимум, три относительно обособленные зоны. Первая - сводовая часть структуры (зона скважин), вторая - ее южная и юго-западная периклинали. Разделены эти два поля небольшой по ширине, но, по сути, окаймляющей свод структуры, зоной низкой проницаемости коллекторов I1-I3 пластов. Этот естественный барьер, по-видимому, является основной причиной замедления движения газового фронта из зоны скважин в южную и юго-западную части хранилища.

В южной части хранилища большинство скважин имели небольшие, но достаточно устойчивые дебиты. Часть из них характеризуются активным перераспределением газа после закачки с падением пластового давления до 0,4-0,95 МПа. В остальных скважинах, с менее активным флюидодинамическим режимом (19,39), падение Рпл. составило не более 0,2 МПа. Все эти скважины расположены в зонах повышенной или максимальной проницаемости по 1-3 пластам (I1-I3).

Таким образом, проведенный комплексный анализ распределения зон повышенной и пониженной проницаемости и показателей эксплуатации ПХГ в 1998 - 1999 гг. (пластовое давление и производительность скважин) показал наличие коррелятивных связей между ними. Установлено, что большинство зон с максимальной проницаемостью в I1-I3 пластах имеют хорошую сообщаемость с фильтрационными тоннелями, по которым, в первую очередь, осуществляется движение газа и его перераспределение в хранилище. На отдельных участках хранилища определены доминирующие направления активного движения фронта газа. В пределах ПХГ выявлены две относительно обособленные зоны с повышенной флюидопроводимостью, разделенные зоной низкой проницаемости коллекторов I1-I3 пластов, наличие которой является основной причиной замедленного движения газового фронта из северной в южную и юго-западную части хранилища. Аналогичный, но не столь ярко выраженный, эффект обособления флюидодинамически активных участков хранилища отмечается и в зоне скважин.

5.1.2 Северо-Ставропольское ПХГ (зеленая свита)

Исследования однородности функционирования эксплуатационных скважин на территории ПХГ осуществлялись путем парной корреляции временных рядов изменений удельных дебитов за многолетний период отдельно по циклам закачек и отборов. Нами была использована сеточная модель, которая обеспечила пространственную дифференциацию скважин на площади с одновременной оценкой примерного объема резервуара, находящегося в зоне влияния той или иной скважины.

Хорошая газодинамическая связь вдоль тоннельных путей миграции обуславливает быстрые и синхронные колебания многих параметров эксплуатационных скважин, расположенных вблизи этих путей, что находит подтверждение в высоких значениях получаемых коэффициентов корреляций временных рядов вариаций этих параметров.

Анализируя хронологическую изменчивость некоторых параметров работы эксплуатационных скважин (удельные дебиты, депрессии и др.) во времени, можно сделать вывод; что в их работе можно выделить периоды с квазистационарными режимами. В большинстве случаев изменчивость параметров скважин во времени на отдельных его промежутках хорошо аппроксимируется линейными функциями с тем или иным трендом, характеризующим нестационарный процесс изменчивости газодинамического поля. Анализируя усредненные параметры уравнений, описывающих трендовые зависимости изменений удельных дебитов скважин во времени можно сделать следующие выводы.

1 Скорости изменений удельных дебитов скважин во времени растут, при этом из года в год возрастает амплитуда их колебаний. Нестационарный режим функционирования скважин связан с ростом массопереноса газа как в пространстве, так и во времени.

2 Из года в год уменьшаются начальные удельные дебиты скважин, что связанно как с ростом отборов газа, так и с увеличением абсолютных значений величин перетоков.

3 Начальные дебиты определяются емкостно-фильтрационными свойствами коллектора в непосредственной близости от скважины.

Проведенный анализ геолого-промыслового материала позволил наметить локальные и региональные закономерности формирования единого газодинамического поля в условиях циклического функционирования ПХГ.

К локальным закономерностям относятся:

- в зоне влияния (дренирования) каждой скважины постоянно находится определенный объем активного газа, который формирует (обеспечивает) начальную приемистость или продуктивность ее;

- кроме этого, определенного и относительно постоянного объема газа, к забою скважины происходит приток дополнительного газа за счет его перераспределения по объему резервуара ПХГ;

- между указанными объемами газа существует тесная связь и вполне определенные численные соотношения, которые обеспечиваются особенностями строения дренажной системы вокруг скважины и, в конечном счете, обусловлены закономерностями распределения емкостно-фильтрационных свойств природного резервуара.

Указанные локальные закономерности сохраняются при любых циклах (закачка, отбор), но в зависимости от цикла количественно меняют свои значения.

К пространственно-временным (региональным) закономерностям следует отнести:

- значения начальных параметров (приемистости, продуктивности, а также удельных притоков и оттоков) закономерно изменяются по площади ПХГ. Максимальные значения параметров наблюдаются в виде двух зон в центральной и западной частях ПХГ. Хорошо фиксируется закономерное изменение параметров к периферийным частям ПХГ;

- эксплуатационные скважины, пробуренные в начале создания ПХГ, характеризуются повышенными значениями параметров;

- значения параметров по скважинам, введенным в эксплуатацию в разное время, претерпевают закономерные изменения, а именно: абсолютные значения притоков и оттоков увеличиваются, а начальные значения приемистости и продуктивности – уменьшаются. В какой-то степени этот факт может быть объяснен наращиванием объема активного газа в ПХГ.

5.2 Комплексная геолого-промысловая оценка эксплуатационных

характеристик резервуара зеленой свиты Северо-Ставропольского ПХГ

В процессе эксплуатации Северо-Ставропольского ПХГ происходит определенная техногенная эволюция емкости пород-коллекторов - поровая емкость трансформируется в порово-трещинную. Предпосылками сделанного заключения являются:

- частая смена циклов, приводящая к структурным изменениям коллектора;

- отжатие пластовых вод при формировании буферного газового объема, которое сопровождалось многочисленными гидроразрывами;

- дифференциация полей проницаемости.

Таким образом, в процессе разработки или эксплуатации ПХГ при любом из циклов дебит скважины складывается из двух составляющих: газа, фильтрующегося по трещинам, и газа, поступающего из матрицы. На основании проведенных расчетов мы попытались подтвердить это заключение.

загрузка...