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

Рис. 2.2. График изменения плотностей р поглощения промывочных жидкостей Западно-Туркменской впадины:

а - Котур-Тепе; б - Барса Гельмес; , - Челекен

По многим данным, боковые составляющие напряжений в породах ox, Оу меньше вертикальной составляющей oz на значение коэффициента бокового распора:

а О z

Величина а зависит от коэффициента Пуассона v для рассматриваемой породы.

Предполагается, что с глубиной под действием больших геостатических давлений и температур породы становятся более пластичными, и ox, Оу и oz постепенно выравниваются, что может обусловить увеличение давлений ГРП. Согласно этой точке зрения, образующиеся в пластах трещины гидроразрыва должны быть преимущественно вертикальными.

С.А. Христианович, Ю.П. Желтов и Г.И. Баренблатт считают, что ГРП при давлении меньше геостатического происходит при изменении напряженного состояния горных пород в приствольной зоне скважины. Вскрытие скважиной глинистых пластов приводит к выдавливанию глин в скважину силами упругого сжатия их скелета и поровых вод. В результате этого напряжения вблизи скважины уменьшаются. Из-за уменьшения влагонасыщенности глины с глубиной становятся менее пластичными и не выдавливаются в скважину. Поэтому первоначальное напряженное состояние горных пород в приствольной зоне скважин изменяется мало, и давления ГРП

с глубиной возрастают и приближаются к геостатическому давлению. Трещины гидроразрыва могут быть горизонтальными.

Рассмотренные причины ГРП при давлениях меньше геостатических позволяют объяснить многие особенности ГРП в осадочных толщах. Так, в монолитной однородной толще пород напряжения в приствольной зоне скважины почти не меняются, и для ее гидроразрыва необходимо создать давление в скважине, близкое или превышающее геостатическое. Если ствол скважины длительное время не закреплен колонной, то деформации глинистых пластов увеличиваются, напряжения в породах вблизи ствола скважины снижаются, что приводит к уменьшению давления ГРП.

Напряженное состояние горных пород в различных тектонических зонах различно не только по площади, но и по разрезу. Это во многом определяет значения давлений и механизм ГРП. В зонах сжатия давления ГРП при прочих равных условиях могут быть больше, чем в зонах растяжения горных пород.

При визуальных наблюдениях результатов ГРП на нефте-шахте № 3 Ярегского месторождения Коми установлено, что трещина гидроразрыва может иметь раскрытость до 20 мм и достигать длины нескольких десятков метров. Развитие трещин происходит по плоскости естественных нарушений.

На значение давления ГРП большое влияние оказывают реологические свойства жидкостей: чем больше значения динамического напряжения сдвига и структурной вязкости жидкости, тем при меньших давлениях возникают ГРП. Связано это с тем, что слабофильтрующиеся жидкости оказывают большее гидродинамическое давление на стенки трещин разрыва, чем менее вязкие и легко фильтрующиеся в породы жидкости.

Буровые и цементные растворы создают повышенное давление на пласт, что иногда приводит к ГРП и поглощению жидкости.

Буровые и цементные растворы по своим физическим, структурно-механическим свойствам в процессе расширения трещины значительно отличаются от жидкостей разрыва, применяемых в нефтедобыче. Они также являются вязкопла-стическими жидкостями, но имеют высокую водоотдачу.

Водоотдача цементного раствора может быть в десятки раз больше водоотдачи бурового раствора на водной основе.

Цементные растворы при наличии пористой (трещиноватой) проницаемой среды склонны не только отфильтровы-

вать свою, но и пропускать через себя постороннюю воду. Цементные растворы обладают способностью загустевать, схватываться и превращаться в прочный камень. Все эти свойства находятся в тесном взаимодействии между собой. Водоотдача цементных растворов, особенно не обработанных химическими реагентами, очень высока и зависит от природы самого вяжущего вещества, его удельной поверхности, условий, в которых они находятся, водоцементного отношения и других факторов. Через цементное тесто может профильтровываться такое количество воды, которое в несколько раз превышает его объем. В то же время общая потеря цементным раствором воды приводит к более быстрому его загустеванию и схватхванию, создавая таким образом барьер, препятствующий дальнейшему проникновению раствора в трещину.

ГРП вызывают и другие технологические факторы. Так, спуск бурильного инструмента в скважину с повышенной скоростью приводит к возникновению дополнительных гидродинамических давлений в стволе скважины, что нередко является причиной раскрытия трещин в породах и поглощения бурового раствора.

Таким образом, на давления ГРП влияют как геологические особенности разрезов, так и технологические факторы. В таких условиях прогноз давления ГРП в бурящихся скважинах связан со значительными трудностями.

При бурении разведочных скважин и отсутствии достаточного количества промысловых данных о гидравлических разрывах пластов можно пользоваться значением модуля градиента давления гидравлического разрыва пластов близлежащих площадей.

2.1.1.4. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОГЛОЩАЮЩЕГО ПЛАСТА

Поглощение бурового раствора в скважинах обусловливается проницаемостью, пористостью, прочностью коллектора, пластовым давлением, объемом закачиваемого бурового раствора и его качеством.

При превышении давления в стволе скважины над давлением в пласте, вскрытом при бурении, раствор из скважины, преодолевая местные гидравлические сопротивления, будет проникать в поры, каналы и трещины пород. Снижение давления в скважине по сравнению с пластовым приводит к