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

пласте направление аз. Падение антиклинальной складки в этом случае определяется направлением аь а простирание - направлением Оз.

б. Система треи{ин 2 (рис. 1.17)

Такая система трещин по.хожа на систему 1, когда действует перпендикулярно к поверхности пласта, а ai и аз - в его плоскости. Единственным отличием является то, что наибольшее главное напряжение о\ действует в направлении, параллельном оси складки (по простиранию), а оз - по падению пласта. В результате возникают серии сопряженных трещин, соответствующие действию аь т. е. ориентированные в направлении простирания.

В этих двух случаях будет происходить сокращение антиклинальной складки по длине или увеличение ее по простиранию. Под действием о\ уменьшаются ширина складки при системе трещин 1 и длина при системе 2, соответственно в этих случаях увеличиваются ее длина и ширина. В направлении, перпендикулярном к напластованию, при всех системах трещин не будет происходить никаких изменений - ни сокращения, ни удлинения складки.

Стирнс и Фридман [2] приводят несколько примеров существования этих двух систем трещин и делают следующие заключения:

а) обе системы расположения трещин могут образоваться в одном и том же пласте;

б) система трещин 1 в основном предшествует системе трещин 2 (подразумевается, что складкообразование развито в такой степени, что могут образовываться трещины). В этом случае трещины будут размещаться перпендикулярно к простиранию антиклинали;

в) трещины системы 1 часто распространяются на большие расстояния в виде единичных разрывов. В основном это трещины значительных размеров с однородной ориентацией, способствующие распространению флюидов на большие площади;

г) трещины системы 2 характеризуются меньшей протяженностью- от нескольких сантиметров до метров. Они располагаются согласно с осью складки и обычно включают трещины всех трех основных направлений;

д) трещины растяжения системы 1 могут заканчиваться поперечными трещинами (левыми или правыми), а трещины скалывания могут переходить в трещины растяжения или в сопряженные трещины. Очевидно, что среди трещин системы 1 имеется больше единичных трещин значительной протяженности, однако густота

Рис. 1.17. Схема 2 ориентации систем трещин.

Си Оз - напряжения, действующие в плоскости пласта (аз - по падению пласта, ai - по простиранию); Стг - напряжение, перпендикулярное к напластованию [2]

рис. 1.18. кривые зависимости деформации 8i от дифференциального напряжения cti-(тз при различных значениях бокового давления Оз.

типы пород: а - первый, б - второй; породы: / - пластичные, 2 - хрупкие

трещин системы 2 может оказаться более эффективной с точки зрения распространения флюидов;

е) в случае трещин системы 1 возможны три направления со-общаемости между скважинами по трещинам. В случае трещин системы 2 наиболее вероятная сообщаемость между скважинами будет в направлении, параллельном простиранию структуры.

1.2.3. Влияние характеристик горных пород на процесс образования трещин

Кривые деформации, полученные для различных пород в зависимости от изменения дифференциального напряжения {а\-аз) и всестороннего сжатия аз, показывают неодинаковое их поведение. Результаты испытаний позволили разделить породы на два типа. К первому отнесены породы, которые выдерживали большое постоянное напряжение перед появлением трещин, ко второму -породы, в которых после достижения предела прочности наблюдалась постоянная деформация (рис. 1.18).

Как было замечено, поведение пород первого типа в области высоких давлений не характеризует прочность материала, поэтому закон Куломба к ним неприменим. Но, поскольку почти все поро ды-коллекторы относятся ко второму типу, критерий Куломба можно использовать для предсказания появления трещин по поведению пластов, сложенных этими породами.

1.2.3.1. Хрупко-пластичное переходное состояние

Как уже отмечалось, породы могут переходить из хрупкого состояния в пластичное, когда всестороннее давление существенно повышается и наступает состояние, при котором имеет место деформация без образования трещин (см. рис. 1.9). Однако резкого перехода от хрупкого состояния к пластичному не существует. Установлено, что в основном изменения в механизме деформации для пород-коллекторов второго типа связаны с катакластическим течением, которое соответствует разрушению зерен и образованию трещин вдоль границ зерен. Для различных состояний пород максимальная деформация неодинаковая. Так, для хрупкого состояния деформация (относительная) меньше 3%, для пластично-

го - больше 5%. Для переходного состояния максимальная деформация колеблется от 3 до 5%. Механизм деформации горных пород изучался на рснове исследования изменения объема образцов пород. Эти исследования показали четкое различие двух рассматриваемых состояний породы, особенно при низкой ее пористости. Увеличение объема образцов соответствует катакластической деформации, а уменьшение указывает на внутрикристаллическое пластичное течение. При испытании высокопористых пород за счет дилатансии при катакластической деформации может уменьшиться объем пор пород, соответственно исказив получаемые результаты.

1.2.3.2. Деформационные свойства

Чтобы использовать результаты исследования пород в лаборатории для изучения процесса трещинообразования на месторождении, необходимо знать влияние на этот процесс целого ряда факторов, в том числе фактора времени, выраженного через скорость нагруже-ния, пластовой температуры, бокового давления и типа породы. Необходимо также установить соотношение хрупких и пластичных типов пород, поведение которых будет различным при одних и тех же изменениях условий залегания.

а. Скорость нагружения

В общем случае уменьшение скорости деформации будет вызывать увеличение пластичности, но скорость деформации сама является функцией механизма деформации горных пород, температуры и бокового давления. Лабораторные наблюдения показывают, что прочность песчаника и плотного известняка при испытании пород в течение длительного времени не будет значительно отличаться от данных измерений в процессе обычных лабораторных экспериментов.

б. Влияние температуры

Влияние температуры было детально изучено Хандином [10J. Он исследовал образцы пород в лаборатории при температуре от 25 до 300°С. В результате многочисленных экспериментов был сделан; вывод о том, что с возрастанием температуры происходят в основном уменьшение прочности пород, предельного напряже-

рис. 1.19. зависимость изменения напряжений при образовании разломов с изменением температуры при различных давлениях бокового сжатия

25 100 гОО 300 Температура,"с