- Характеристика пласта

ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЕ   ХАРАКТЕРИСТИКИ                                       ПЛАСТА-КОЛЛЕКТОРА

ХАРАКТЕРИСТИКА   ПЛАСТА

В геологическом определении пласт (слой) — это тело оса­дочной горной породы в толще земной коры более или менее одно­родное по составу (с рядом общих признаков), ограниченное двумя приблизительно параллельными поверхностями, толщина (мощ­ность) которого намного меньше его протяженности.

Пласт, из которого существующими методами можно добывать углеводороды в промышленных объемах, называют продук­тивным.

Продуктивные пласты встречаются на глубинах от нескольких сотен до нескольких тысяч метров. При решении оперативных тех­нических задач в качестве глубины залегания пласта используют расстояние от устья скважины до кровли пласта по стволу сква­жины.

В процессе бурения скважины обычно известны мощность пласта по стволу скважины (h), угол между осью скважины и кровлей (подошвой) пласта (а), угол залегания пласта — угол уклона кровли (подошвы) пласта к горизонту (b), истинная мощность пласта

h_M = hcosa.                       (1.1)

Мощность пласта по вертикали

Рекомендуемые материалы

h_b=                        (1.2)

Истинная мощность продуктивного пласта колеблется от десят­ков сантиметров до десятков метров.

Площадь простирания продуктивного пласта может составлять десятки, сотни и тысячи квадратных километров, а его объем - десятки  и сотни  кубических километров.

Структура пласта изображается с помощью геологических профилей (вертикального разреза толщи земной коры, секущего пласт в выбранном направлении) и структурных карт 146], где пласт (его кровлю или подошву) показывают в виде изогипс - линий сечения рельефа кровли (подошвы) пласта (в м) горизонталь­ными плоскостями, через равные интервалы по вертикали, как по­казано на рис. 1.

Самая распространенная форма продуктивного пласта — антиклиналь (структура с приподнятой центральной частью (сводом) и опущенными краями (крыльями)  (см. рис.1). Эта форма  наиболее благоприятна для  накопления  и сохранения углеводородов.

Осадочная толща земной коры разделена на комплексы пород (и единицы геологического  времени) по определенному сообществу  отложенных   в  них  животных   и   растительных   организмов, характерному   только    для    данного    комплекса. Возрастная характеристика пла­ста в геологических единицах времени является его стратиграфи­ческой характеристикой.

Основная часть продуктивных пластов приурочена в убываю­щей очередности к отложениям каменноугольного, пермского, де­вонского и мезозойского возраста 1501.

Пористость. Осадочные горные породы обладают пористостью—                     сстоты. Пористость оценивают через коэффициент по­ристости т — отношение суммарного объема пустот породы (об­разца) К„ ко всему объему образца V в долях единицы или про­центах:

m---=V,,/V.                       (1.3)

Различают пористость общую (абсолютную), когда учитывают объем всех пор, и пористость эффективную (открытую), когда учи­тывают только поры, сообщающиеся между собой. Объем и раз­меры пор породы определяют ее коллекторские свойства. Поры пласта служат резервуаром для накопления (содержания) углево­дородов, а по каналам между порами углеводороды перемещаются (фильтруются) по пласту.

В зависимости от размеров пор, [20 1 различают (по И. М. Губ­кину) сверхкапиллярные7гГоры (диаметром более 0,5 мм), в кото­рых жидкость может свободно перемещаться, капиллярные поры (от 0,5 до 0,002 мм), в которых на характер перемещения жидкости п газа влияют эффекты поверхностного (контактного) взаимодей­ствия стенок пор и жидкости, а также субкапиллярные поры (с диа­метром менее 0,002 мм), в которых действие* молекулярных сил имеет определяющее значение и жидкость практически не переме­щается.

Чем однороднее пласт по составу, по размерам слагающих ча­стиц, тем выше его пористость. Чем крупнее частицы, слагающие пласт, тем больше размеры пор. Пористость продуктивных пластов (терригенных и карбонатных) колеблется от 5 до 40%. Колебания пористости у карбонатных продуктивных пластов обычно тире, чем  у терригенных.

Трещиноватость пласта. Помимо пористости, на коллекторские свойства пласта аналогичным образом влияет его трещинова­тое! ь. Массовое распространение в пластах имеют микротрещины. По величине раскрытия (ширине) микротрещины делятся 149 | на капиллярные (до 0,01 мм), субкапиллярные (от 0,01 до 0,05 мм) и волосные (от 0,05 до 0,15 мм и более). Емкость микротрещин в пласте обычно не превышает 3% объема пласта. Трещинная часть продуктивного пласта обычно не превышает 10% общей его емкости.

Характер насыщения пласта. Вода — обязательный компонент всех проницаемых пород. Продуктивные пласты могут содержать свободную воду (законтурную, подошвенную) и обязательно со­держат связанную воду, которая не может быть удалена при раз­работке пласта. Связанная вода в порах субкапиллярного типа удерживается капиллярным давлением и в виде мениска в местах контакта частиц породы между собой, в порах — моле­кулярными силами в виде пленки на поверхности пор в гидрофильных (смачивающихся) породах. Содержание связанной воды в неф­тяных пластах колеблется от 6 до 70% и тем больше, чем меньше проницаемость пласта и размеры его пор, но больше удельная по­верхность пор.

Вследствие миграции подвижная пластовая вода может замещатся (газом). Содержащееся связанная вода в пласте при этом остается неизменным, и пласт может разрабаты­ваться как чисто нефтяной (газовый). При замещении нефти водой (в результате разработки пласта или миграционных. процессов) в пласте остается остаточная неподвижная нефть. Содержание оста­точной нефти и характер его изменения в общем случае аналогичны описанным для остаточной воды.

Проницаемость пласта. Свойство пласта пропускать через себя жидкость, газ или их смесь при наличии перепада давления называют его проницаемостью.

Величину проницаемости оценивают коэффициентом проницае­мости /е_пр) который определяет характер пропорциональности ско­рости фильтрации и_ф градиенту давления Д/7, вызывающему эту фильтрацию:

Ар/Д/

Уф = frnp       — ,      (1.4)

*

где  Д/ — единица  пути фильтрационного потока;   н — вязкость фильтрующегося  флюида. Из формулы  (1.4)  следует:

(,    ,    jt-фИиИДЛ __ LT-*ML-*T-4_
^l*^npl -    ~Тд7Р                                       mlt*l~*

т. е. проницаемость пласта имеет размерность площади.

Поскольку

i> = Q//^r,                            (1.6)

то

*        ^QA/|t                                       м 7i

"^р" Тд7~'

где Q — дебит (расход) фильтрующегося флюида;  F — площадь фильтрации.

В промысловой практике единицей измерения проницаемости является дарси Д. Один дарси — проницаемость, при которой обеспечивается расход жидкости в 1 см³/с вязкостью в 1 сП через сечение пласта площадью в 1 см² при перепаде давления 1 кгс/см² на длине 1 см. Более мелкая единица проницаемости — милли-дарси (мД), 1 дарси = 1000 миллидарси = 1СГ" см².

Различают [79 I а б с о л ю т н у ю (общую) проницаемость — при фильтрации однородной жидкости или газа и фазовую (эффективную) проницаемость — оценку фильтрации нефти, воды или газа (одной из фаз), по пласту, имеющему многофазовое (много­компонентное) насыщение. Коэффициент фазовой проницаемости пропорционален коэффициенту абсолютной проницаемости и за­висит от удельного содержания данной фазы в общем объеме насы­щения, соотношения вязкостей фаз насыщения и от градиента давления (при существенных его изменениях).

В условиях испытания необсаженной скважины возможно четырехкомпонентное насыщение продуктивного пласта (газ, нефть, пластовая вода и фильтрат промывочной жидкости). Графическое изображение возможных компонентов фильтрации при насыщении пласта нефтью, газом и водой для фиксированных значений де­прессии в зависимости от процентного содержания каждого из ком­понентов в пласте показано на рис. 2, из которого видно, что филь­трация нефти прекращается.при удельном содержании ее в пласте менее 25%, газа — менее 30% и воды — менее 17%. Приток одно­временно всех компонентов имеет сравнительно ограниченную об­ласть распространения.

В лекции "3.2. Принципы и организация сети Интернет" также много полезной информации.

Проницаемость трещинных коллекторов разделяют на поровую (межгранулярную, матричную) и трещинную. Трещинная прони­цаемость горных пород (известняков, доломитов, глинистых слан­цев, алевролитов и песчаников) обычно на порядок и более выше их матричной проницаемости.

Трещинная проницаемость [261 может определяться из равен­ства

frnp. _Tp--=8,5-!0⁴-S²m,           (1.8)

где В — ширина трещины, мм; т — пористость в долях единицы. Установлено, что проницаемость повышается с увеличением пористости горных пород. Однако у различных пород с одной и той же пористостью проницаемость может быть разной. Такие от­клонения обусловлены прежде всего размерами пор (например, у глин, имеющих субкапиллярные поры, пористость может быть до 40%, а проницаемость практически равна нулю), величиной удельной поверхности пор, степенью сцементированности породы, составом ионов породы (поверхность пор с ионами натрия менее проницаема, чем поверхность пор с ионами кальция) и водонасыщением пористой среды.

Проницаемость — важнейшая характеристика продуктивного пластаТТЭсадочные горные породы делятся [79] на проницаемые, полупроницаемые и практически непроницаемые. Клщоцицаемым относят гру^ооблрмрчнме„.^ор_ады^гДЛ£^1Ш1к^_д41а£а1Й), слабЪсце-" ментированные и хорошо отсортированные песчано-глинистые породы (пески__>_д£сча_н_ики, алевролиты, крупнопористые лёссы). кавернозные, закарстованные и трещинные карбонатные породы. Эти породы имеют пористость от 20% и выше, сверхкапиллярные и капиллярные поры, как правило, равномерно распределенные по объему, низкое содержание связанной воды. Коэффициент прони­цаемости этих пород колеблется^от десятк£в до тысяч миллидарси.

К полупроницаемым разностям относят плохо отсортированный глинистые пески и песчаники, мелкопористые алевролиты и алевриты, мелкотрещинные песчаники и доломиты. Большая часть пор этих пород субкапиллярного типа. Эти породы обычно характери