Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

[ 0 ] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199

разработка трещиноватых коллекторов

согласно разным точкам зрения, можно дать различные определения трещин, но со строго геомеханической точки зрения трещина представляет собой поверхность, по которой произошло нарушение сплошности или потеря сцепления материала. процессом, в результате которого происходит потеря сцепления данного материала (породы), является разрыв, следовательно, трещина представляет собой результат разрывного нарушения. в общем случае трещина, по которой отмечается относительноесмещение пород, может классифицироваться как разлом или нарушение, в то время как трещина, по которой не наблюдается заметных смещений, может классифицироваться как просто трещина или макротрещина (рис. 1.1, а, б).

трещина также может быть определена в более широком смысле как следствие нарушения сплошности пласта. в этом случае породы разбиты на блоки трещинами, разломами, разрывами и плоскостями сочленения и непрерывность простирания отложений нарушается, но какие-либо перемещения по поверхности разрыва отсутствуют.

чем следует считать трещину - разломом, нарушением, плоскостью! сочленения или просто трещиной, это зависит от масштаба исследования. в наиболее общем случае то, что называется трещиной, может рассматриваться как плоскость сочленения.

1.1.2. Происхождение трещин

ссылаясь на определение разрыва как потерю сцепления материала вдоль плоскостей, которые разделяют породу на отдельные части, необходимо отметить, что при распространении этого объяснения на осадочные породы земной коры можно встретиться с определенными трудностями [2]. это связано прежде всего с тем, что в развитии трещиноватости пластов горных пород исключительно важную роль играет геологическая обстановка.

так, если из трех пластов а, б, в (рис. 1.2) пласт б может растрескиваться при меньших напряжениях, чем пласты айв, то, очевидно, что, когда в пласте б образуются многочисленные трещины, пласты айв могут оставаться целыми, выдерживая действующие напряжения. и хотя в этом случае единичный пласт б подвергается растрескиванию, вся эта пачка осадочных пород не будет считаться трещиноватой.

рис. 1.1. схематическое изображение сброса а) и трещин без смещения пластов (б)

рис. 1.2. нетрещиноватые слои а, в трещиноватый слой б между ними

Происхождение трещин и их взаимосвязь со структурно-тектоническими условиями много обсуждаются в литературе, причем особое внимание уделяется интенсивности трещин и их роли при образовании ловушек.

Стирнс и Фридман [2] различают два класса трещин: трещины, генетически связанные со складкообразованием, и трещины, связанные с образованием локальных структур (региональные трещины).

Хадсон на основе результатов проведенного в штатах Аризона и Юта изучения разрозненных трещин и плоскостей сочленения в пластах отвергает теорию генетической связи трещин, представляющих собой плоскости сочленения, и складчатости. Он считает, что эти трещины были сформированы на ранней стадии седиментогенеза в результате усталостного разрушения пород под действием приливов и отливов.

Прайс полагает, что, даже несмотря на наличие разрозненных трещин в ряде относительно молодых осадков, трудно поверить, чтобы ранее сформировавшиеся трещины могли сохраниться при последующем уплотнении осадков и их диагенезе.

Кук [5], изучая осадки Сиднейского бассейна, пришел к выводу, что ранее сформированные разрозненные трещины могли сохраниться в течение более поздних геологических стадий развития, таких как захоронение и консолидация осадков.

Харис, анализируя зависимость между плотностью трещин и мощностью пласта, установил наличие прямой корреляции между ними.

На основании полевых наблюдений можно сделать вывод о том, что структурно-трещинные зависимости необходимо связывать с подразделением трещин на две различные категории:

а) трещины, связанные с геометрией структуры, - это такие трещины, которые имеют постоянную ориентацию и упорядоченную систему распространения на всей площади наблюдений. Эта связь трещин со структурой относится к особенностям локальных участков доскладчатого периода;

б) трещины, не связанные с геометрией структуры, - это трещины, включающие неправильные или изогнутые разрывы при отсутствии какой-либо закономерности в их ориентации. Такие трещины связаны с различными поверхностными явлениями (оползнями, оседанием пластов под действием силы тяжести и т. д.) [1].

1.2. Геологические условия трещинообразования

всестороннее изучение известных трещиноватых пластов показало, что трещинные коллекторы наиболее вероятны в хрупких породах с низкой пористостью, залегающих в областях, где проявлялись благоприятные с точки зрения растрескивания тектонические подвижки [2]. образующиеся в таких условиях крупные очень большой протяженности трещины называются макротрещинами. если порода менее хрупкая и имеет высокую межгранулярную пористость, трещины характеризуются в основном ограниченной протяженностью и относительно небольшой раскрытостью и поэтому называются микротрещинами, или трещинами разрыва.

трещины, образовавшиеся в результате действия напряжений, и уменьшения сцепления между частицами породы, могут быть связаны с различными геологическими условиями, такими как:

а) деформация пород в случае образования складок или дизъюнктивных нарушений;

б) глубокая эрозия перекрывающих пород, которая вызывает неодинаковые напряжения по ослабленным плоскостям;

в) сокращение объема породы в результате потери воды, содержащейся в глинистых сланцах или глинистых песчаниках;

г) уменьшение объема при изменении температуры в изверженных породах.

1.2.1. Механика горных пород и трещинообразование 1.2.1.1. Основные уравнения

в пластовых условиях элементарный объем породы находится в напряженном состоянии, обусловленном давлением вышележащих пород (геостатическим давлением), боковым сжатием, давлением флюида (поровым давлением), и кроме того, действием тектонических сил. если принять обычное изображение сил в трех взаимно перпендикулярных направлениях и обозначить направления главных напряжений тремя перпендикулярными векторами, то компоненты 01, 02, сгз будут соответственно наибольшим промежуточным и наименьшим напряжениями (рис. 1.3). чаще всего из этих трех главных напряжений вертикальное 0i соответствует горному давлению, обусловленному весом вышележащих пород, в то время как горизонтальные 02 и 03 могут быть нагрузками сжатия или растяжения.

взаимосвязь нормального 0 и тангенциального (сдвигового) t напряжений, действующих в плоскости, перпендикулярной к 01 и 03, выражается как функция угла if) между направлением наибольшего главного напряжения 01 и плоскостью АВ (рис. 1.4). равновесие сил, действующих на треугольную призму с основанием АБС, выражается следующим образом.