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

Ду - УСЛОВНЫ!! радпус влияния скважины;

Лб - радиус батареи скважин;

Ддр - радпус дренирования скважины;

R„p - пр1!веденный радиус влияния сква-жпньг;

Re - параметр Рейнольдса;

R - универсальная газовая постоянная;

г - радиус окружности; 5 (р) - масса газа, растворяющегося в единице объема жидкости;

5 - ширина залежи; 5 - параметр, характеризующий призабойную зону («скин-эффект»);

s - параметр преобразования Лапласа;

S - насыщенность порового пространства;

t - время;

t+ - время, за которое область влияния дойдет до границы пласта; in - время, соответствующее точке перегиба на кривой гидропро-слушивания; Т - температура; пл - температура пласта; Гст - стандартная теше-ратура; W - доля воды в потоке; и, V, W - скорости движешш жидкости или скорости распространения волн; V, и, и - функции давления; X, у, Z - координатные оси; г - коэффициент сверхсжимаемости газа; z - безразмерная величина;

а - коэффициент изменения гндропровод-ностп;

ао - мера интенсивности обмена жидкостью между системами блоков и трещин; Рс - коэффициент сжимаемости среды; Ртв - коэффициент сжимаемости твердой фазы;

Г - газовый фактор; Г»7 - суммарные напряжения; Уп - Удельный вес породы; 7г - относительный

удельный вес газа (по воздуху); Уь - удельный вес воды; ei, 62 - комплексные параметры для характеристики трещино-ватопористых сред; б - безразмерное время; и - коэффициент пьезопроводности; к - безразмерный дебит; Р£ - молекулярный вес г-го компонента; Phi Иг, Рв - вязкости нефти, газа и воды; I - коэффициент, характеризующий несовершенство вскрытия пласта; рн, Рг, Рв - плотности нефти, газа и воды; а - половина расстояния между скважинами в ряду; Oij - истинные напряжения в скелете среды; a{j - фиктивные напряжения; af = е- = -(a{i + +

+ (зз)/3 - фиктив-вое давление;

т - характерное время запаздывания;

Ф - функция давления;

Q - запасы газа (объем порового пространства) .

Глава IV

ИСХОДНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ НРЕДНОСЫЛКИ УПРУГОГО РЕЖИМА ФИЛЬТРАЦИИ

§ 18. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГЛУБИННЫХ КОЛЛЕКТОРОВ. УПРУГИЙ РЕЖИМ ФИЛЬТР.4ЦИИ

Нефтегазонасыщенные пористые горные породы расположены на большой глубине и находятся под нагрузкой вышележащей толщи осадочных пород, причем результирующее горное давление в рассматриваемой нористой среде не является простым гидростатическим - вертикальная и боковая составляющие могут существенно различаться. Ограничимся здесь рассмотрением малых возмущений напряженного состояния горной нористой породы, возникающих при отборах (нагнетании) жидкости в пласт.

Фиктивные напряжения of/ связаны (см. § 1, 5) с неременными напряжениями Оц, норовым давлением и суммарным напряжением Тц в нористой среде следующими соотношениями:

Г If ={i-m) Oif - mpbif = af,f ~ pbf (18.1)

В состоянии нокоя компоненты тензора Тц являются составляющими горного давления. Если выбрана главная система координат тензора Г,. (в полого залегающих пластах ось z этой системы должна быть направлена но вертикали к н.тасту, а оси х, у расно.тожены в плоскости пласта; при сложных геологических условиях расположение главных осей далеко не так определенно), то его ненулевая диагональная компонента Г отождествляется с вертикальным, а компоненты Гд = Г - с боковым горным дав.пением.

При бистром воздействии на иласт (например, прп взрыве в горной породе) по всей толще осадочных пород, в том числе по насыщенной пористой среде распространяются ударные, а затем сейсмические волны. Во время прохождения волн меняются не только фазовые напряжения, но и суммарные. Однако возбуждающее воздействие (давление в каверне прп взрыве) спадает весьма быстро (за тысячные доли секунды), а вознпкщпе волны рассеиваются как из-за многократных отражений от границ слоев, так и вследствие присущих грунту и горным породам диссипирующих свойств. В результате снова устанавливается стационарное горное давлеппе (в области малых возмущении равное первоначальному).

При весьма медленном способе приложения нагрузки от возмущающей границы также в каждый момент времени излучаются волны, однако в течение пренебрежимо малого интервала времени в толще пород устанавливается стационарное распределение напряжений, соответствующее имеющимся граничным условиям. В данном случае возбуждающая нагрузка не исчезает (в отличие от условий взрыва) за характерное время выхода на установившееся состояние, а сохраняется неизменной.

Такая картина наблюдается прп обычном изменении режимов отбора (нагнетания) в нефтяных или газовых скважинах. Действительно, например, временный масштаб изменения забойного давления при этом составляет минуты, а характерное время окончания волновых процессов оценивается как L/c, где с ~ 10 м/сек - скорость звука; L - 10 м - характерный масштаб окружающей толщи осадочных пород, т. е. L/c - сек.

Обратим Внимание на определенную аналогию с поведением грунтовых вод прп воздействии различных типов. В самом деле, прн взрыве заряда, заложенного ниже зеркала грунтовых вод, последнее является для распространяющихся сейсмических волн неподвижной гранпцей. Как было показано в § 5, соответ-ствующий процесс перераспределения порового давления описывается уравнением волн в релаксирующей среде. Однако при медленном изменении порового давления в каждый момент времени реализуется стационарное состояние, omi-сываемое, как известно, уравнением Лапласа, процесс в целом протекает квази-стацпонарно п контролиру-ется изменением во времени положения внешней границы. В частности, в некоторых наиболее простых случаях для описания неустановившегося движения грунтовых вод эффективным оказывается приближенное уравнение Бусинеска, учитывающее продвижения во времени внешней границы области движения - самого зеркала грунтовых вод.

При медленных изменениях забойных давлений условия на внешних границах окружающей пористый пласт толщи горных пород остаются неизменными, а сами они также практически не смещаются. Тем не менее сами горные породы могут деформироваться, и этот эффект, по-видимому, играет определяющую роль для закона перераспределения норового дав.тения в пористом, находящемся под внешней нагрузкой пласте.

Примем противоположное предпо.гожение, что кровля и подошва насыщенного пористого пласта идеально жесткие.

Эта гипотеза ранее была сформулирована в работе Ю. П. Желтова ii С. А. Христиановича [66] в задаче о нахождении напряженного состояния мягкого пласта в otcj-тствпи разгружающего вышележащего пласта пластичных глин (деформациями зерен по сравнению с деформациями переупаковки пренебрегалось).

Предположение о жесткости кровли н подошвы эквивалентно гипотезе о плоской деформации пласта (ег = 0), а поэтому изменение давления на границе пласта приведет к возбуждению плоских волн, описываемых спстемой уравнений (5.1) - (5. IV), (5.VII) при = = О (если температурные эффекты несущественны).

Как было показано выше в §§ 5, 8, регистрируемые изменения давления в слабо сцементпрованных пористых средах происходят только на более быстрой волне давления, поскольку вторая волна (волна переупаковки зерен среды) быстро затухает, а при нагрузке типа «жидкий поршень», т. е. передаваемой через жидкость, изменения давления на второй волне вообще е-малые величины .

Заметим, что изучение волн в сильно сцементированных горных породах представляет самостоятельную задачу. Тем не менее можно сказать, что хотя различие в скоростях распространения волн первого и второго рода уменьшится с ростом цементации среды, однако затухание амплитуды второй волны будет существеннее, поскольку за ее фронтом твердые и жидкие частицы приобретают противоположно направленные скорости.