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

лярном направлении к напластованию меньше, чем в параллельном. Поэтому в данном случае наиболее вероятно образование горизонтальных трещин по плоскостям напластования. Могут, разумеется, образовываться трещины и в других направлениях, если прочность пород в этих направлениях уступает прочностп их в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Учитывая изложенное, можно предположить, что при мощных взрывах в глубоких скважинах образуются одновременно вертикальные и горизонтальные трещины: вертикальные преимущественно в нижней части ствола скважины, а горизонтальные - в верхней части. Критическая глубина расположения вертикальных и горизонтальных трещин, по-видимому, может быть приближенно определена из выражений (272) и (273), если известны мош,ность взрыва и механические свойства горных пород. Возможность определения этой глубины не исключает возможность решения и обратной задачи, т. е. определения мощности взрыва, если известны расположение вертикальных и горизонтальных трещин и механические свойства горных пород.

В принципе изложенные соображения не противоречат действительности. Например, в статье В. А. Блажевича [23] приводятся результаты определения давления разрыва на Туймазинском нефтяном месторождении в семи скважинах в зоне залегания угленосного пласта Cf, в 64 скважинах на глубине залегания пласта Дх и в шести скважинах в кровле пласта Дц. Плотность пород для расчетов была принята ио геофизическгад данным равной 2,6 г/см* над угленосной свитой и 2,56 г/см - над пластами Дх и Дц. Максимальная величина отношения PpJPr оказалась равной для пласта Cl 0,84, для пласта Дх - 0,9, для пласта Дц - 0,73.

По данным А. И. АкУл1шина и М. Е. Торяник [4], на нефтяном месторождении Ключевое ири гидроразрыве I и II горизонтов средне-майкопских отложений, представленных перемежающимися песчаниками, глинами, а.левролитами и глинистыми иесчаниками, на глубине 2100-2350 м, отношение давления разрыва к геостатическому давлению PpaJPr при илотности вышележащих пород 2,0 г/см*, в СКВ. 40, 183, 302 и 307 получилось равным соответственно 0,96; 1,15; 0,98; 0,98. В абсолютных величинах превышение давления разрыва над горным давлением достигало 71 кгс/см, а превышение горного давления над давлением разрыва - 66 кгс/см.

В нефтеносных районах Азербайджана в отложениях ПК и КС, залегающих на глубине 2100-2350 м, при гидроразрыве, по данным А. Д. Амирова [8], давление разрыва на устье скважины было в 1,5 раза больше давления столба жидкости на забой. Лишь в нескольких случаях оно было в 1,1 - 1,2 раза больше этой величины. Если принять плотность жидкости в скважине равной 1 г/см, а среднюю плотность горных пород - 2,0 г/см или несколько бо.льше, то нетрудно определить, что величина давленпя разрыва в данном случае была близка к величине эффективного горного давления.

Из-за недостаточной полноты информации о гидроразрыве и о механических свойствах пород трудно судить об их прочности на раз-

рыв, о величине коэффициента Пуассона, о характере распределения треш,ин в горной породе и, наконец, о действительной величине отношения давления гидроразрыва к горному давлению. Из информации, приведенной в книге А. Д. Амирова [8], следует, что только в 19-20% скважин гидроразрыв оказался эффективным. Возможно, что часть этих неудач обусловлена недостаточным превышением давления разрыва над полным горным давлением.

Если допустить, что коэффициент Пуассона в рассматриваемых случаях равнялся v = 0,3, то, используя выражение (272), можно найти, что при рраз = (0,73*=»0,9) и залегании пластов Д1 и Дц Туймазинского месторождения на глубине около 1700 м предел прочности их на разрыв равен ориентировочно 130-200 кгс/см. Аналогичные расчеты для среднемайкопских отложений, залегаюш,их на глубгше -2200 м, показывают, что Ораз 230 кгс/см. При этом в обоих случаях должны создаваться вертикальные треш,ины. Полученные вел11Ч1шы, по-видимому, не очень далеки от истинных, еслп иметь в виду, что с увеличением всестороннего давления прочность горных пород многократно увеличивается.

Допустим, что в горной породе имеется система естественных треш,нн и поэтому предел прочности ее на разрыв Ораз = О, так как расслоение ее может происходить по этим треш;инам. Используя те же данные о величине давления разрыва по Туймазинскому месторождению и по месторождению Ключевое, из выражения (272) можно заключить, что там, где «гидроразрыв» был достигнут прп Рраз <Pri коэффициент Пуассона получается равным 0,420 -0,495. Следовательно, горная порода вела себя как упругое тело Гука. При этом раскрытию должны были подвергаться только вертикальные тре-ш;ины, поскольку р <Рг-

К сожалению, отсутствие наглядной информации о характере распределения естественной и искусственной треш,иноватости в объекте, подлежаш;ем гидроразрыву, не позволяет получить однозначного ответа на вопрос, насколько изложенное соответствует действительности. Анализ фотографий стенок скважин показывает, что распределение естественных треш;ин различно: иногда преобладают горизонтальные, иногда вертикальные треш,ины.

Появление признаков расширения или образования новых тре-ш;ин в процессе гидроразрыва при давлениях, меньших полного геостатпЧеского давления, послужило предпосылкой появления гипотезы С. А. Христиановича и Ю. П. Желтова [72, 255] о разгрузке пласта горной породы вблизи скважины. Уменьшение горного давления вблизи скважины по сравнению с полным горным давлением связывается с тем, что имеюш,иеся над продуктивным пластом пластичные глины в процессе бурения разрушаются, структура пх на некотором расстоянии от скважины нарушается и вследствие этого напряжение в ней падает.

Не исключая возможности подобного механизма расширения п образования горизонтальных треш;ин вблизи скважин в процессе гидроразрыва, нельзя, однако, рассматривать его в качестве единственного и тем более постоянно суш,ествуюш,его фактора. В дальней-

шем показано, что изменение раскрытости трещин при работе сква--жин может происходить при иных условиях и при небольших изменениях внутрипластового давления.

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТРЕЩИНОВАТЫХ ПОРОД

В главе VI приводятся уравнения (212) и (247) изменения коэффициентов трещиноватости, проницаемости и иродуктивностп скважин, обуслов.ленные трещиноватостью коллектора, в зависимости от давления в пласте. Подобно (212) из соотношений (244) следует, что изменение раскрытости трещин с изменением давления описывается уравнением

bo\b k

(274)

100 dp,Kic/cM

где foo и Ъ - начальная и текущая раскрытость трещин; р-коэффициент сжимаемости трещин; hp - разность между начальным и текущим давлениями в пласте.

Изменение раскрытости трещин по формуле (274) происходит так же, как и изменение коэффициента трещиноватости, описываемое формулой (212), а изменение коэффициента проницаемости, как и коэффициента продуктивности. Таким образом, ио изменениям раскрытости трещин и коэффици-

Рис. 61. Зависимость от давления: относительной раскрытости трещин (а) и относительного коэффициента продуктивности, обусловленного трещиноватостью коллектора (б), при коэффициентах сжимаемости трещин Рт (кгс/см2)-1:

1 - 1-10-2; 2 5.10-3; з - МО-з

ента продуктивности можно судить

об изменениях коэффициентов трещиноватости и проницаемости, обусловленной трещиноватостью. На рис. 61 приводятся результаты исследований формул (274) и (247) при трех значениях коэффициента сжимаемости трещин р,.. На оси абсцисс отложены изменения давления в пласте, а на оси ординат - изменение относительной раскрытости трещин bflb и относительного коэффициента продуктивности Г]о/Т].

Кривые рис. 61 свидетельствуют о том, что наибольшее влияние на относительную раскрытость трещин и продуктивность скважин прн изменении давления в пласте \р оказывает коэффициент сжимаемости трещин Рт: с увеличением Рт отношения Ъ1Ъ и tIq/t] увеличиваются [128]. При этом характер изменения их с увеличением Ар при разлгганых значениях Рт различен. Например, при соответствующей кол1бинации величин Рт и Ар индикаторная линия, построенная по результатам исследования скважин методом пробных откачек в трещиноватом коллекторе, может быть прямой, выпуклой кривой