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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

род возникают увеличивающиеся с глубиной напряжения оск max. Между оск g, геостатическим q и пластовым рпл давлениями в этих условиях справедливо соотношение:

Оск max = q - ЛРпл, (2.2)

где n - безразмерный коэффициент, равный 0,8 - 0,9.

В районах, где в течение длительного геологического времени происходит осадконакопление, кривая графика зависимости осктах = f(h) выходит из начала координат. Если давления в пластах равны гидростатическим, то скелетные напряжения осктах с глубиной h увеличиваются линейно (рис. 2.1, а).

В разрезах, где напряжения в породах определяются формулой (2.2), открытых трещин и каверн не возникает, а давления в пластах равны или превышают гидростатические.

Область прогибания часто вовлекается в воздымание, и верхняя часть разреза подвергается размыву. Разгрузка пород от геостатического давления приводит к расширению их пустотного пространства за счет деформаций скелета. По указанным причинам давления в верхней части разреза могут установиться аномально низкими.

Вследствие того, что насыщающие поры пород воды имеют низкую сжимаемость, упругое увеличение объема скелета и пор породы сопровождается резким снижением пластового (порового) давления, если пласте! имеют слабую гидродинамическую связь с областью разгрузки или выше- и нижележащими породами. Снижение температуры также способствует возникновению АНПД, так как коэффициент температурного расширения воды в десятки и более раз превышает коэффициент температурного расширения скелета породы. Но процессы упругого разуплотнения пород в различных геологических условиях протекают по-разному.

В областях, где осадконакопление происходило относительно медленно (платформа, плита и т.д.), породы за длительные геологические отрезки времени уплотняются и цементируются так, что при снятии нагрузки упругого разуплотнения плотных и крепкосцементированных пород почти не происходит. В таких районах основная причина возникновения АНПД - снижение температуры пород. К таким областям относятся, в частности, районы Урало-Поволжья (до

600- 1 500 м).

На рис. 2.1, 6 показан график зависимости оск max = f(h) для разреза Шарлыкской площади (Шарлыкский выступ фундамента Восточно-Оренбургского валообразного поднятия),

О 20 40 а„„ МПа О 20 40 с7„„ МПа

1000200030004000-h, м -

1000\-

2000 \-

h, м

1000\-

2000\-

ЗОООУ-

h, м

о 20 40,,ШШ

Рис. 2.1. Зависимость amax = f{h) для пород Восточно-Кубанской впадины с гидростатическими пластовыми давлениями 1а), разрезов Шарлыкской площади [б] и Куландинской опорной скважины [а]

из которого видно, что на этой площади денудированы толщи пород до 700 м. Замеры давлений показывают, что коэффициент их аномальности равен 0,9 - 0,95. Пониженные пластовые давления и широкое развитие открытых трещин и каверн приводят к поглощениям буровых растворов и осложнениям скважин.

Аналогичный вид имеет зависимость асктах = f(h) для разреза Куландинской опорной скважины (Туранская плита, полуостров Куланды в Аральском море) (рис. 2.1, а). Отличие аномально низких пластовых давлений от гидростатических в

таких районах с глубиной уменьшается, так как относительная разгрузка пород от геостатического давления и относительное снижение их температуры вниз по разрезу уменьшаются.

Анализ графиков зависимостей оск max = /(h) для различных областей, литолого-петрофизические исследования кернов и характер поглощений буровых растворов показывают, что открытые трещины и каверны так же, как и АНПД, возникают только в породах, современные нагрузки на которые значительно меньше действовавших на них ранее. Следовательно, АНПД, открытые трещины и каверны генетически взаимосвязаны.

АНПД могут фиксироваться также в артезианских бассейнах. Такие случаи АНПД объясняются тем, что альтитуда устья скважины находится выше линии напора вод от области питания к области разгрузки.

2.1.1.3. ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА

Поглощение буровых и цементных растворов связано также с гидроразрывом пластов (ГРП). Физическая сущность и механизм гидроразрыва изучены главным образом в связи с выявлением возможностей увеличения продуктивности скважин. Давление разрыва и направление развития трещин зависят от вертикального и бокового горного давления, наличия естественной и искусственной трещиноватости, значения давления в поровом пространстве, пористости, проницаемости горных пород и вязкости жидкости разрыва, подачи насосов. Разрыв пласта сопровождается одновременно тремя явлениями: упругой и пластической деформацией горных пород, движением вязкой жидкости или суспензии по трещине, фильтрацией жидкости в горных породах.

ГРП в песчано-глинистых толщах прогибов и впадин на небольших глубинах происходят при давлениях столба бурового раствора, значительно меньших геостатических давлений. С глубиной давления ГРП возрастают и на больших глубинах приближаются к геостатическому давлению (рис. 2.2). Подобное явление наблюдается и в районах спокойного залегания горных пород, где проявление тектонических напряжений маловероятно, и в районах напряженной складчатости. Возрастание давлений ГРП с глубиной различные исследователи объясняют по-разному.