Геология полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Начальное пластовое давление, пластовое и гидростатическое давление

ПЛАСТОВОЕ ДАВЛЕНИЕ -- давление, под которым находятся нефть, вода и газ в недрах. Пластовое давление в начале разработки залежи обычно прямо пропорционально глубине ее залегания (на каждые 10 м глубины пластовое давление увеличивается на 98 кПа)

Пластовое давление -- один из важнейших факторов, определяющих энергетические возможности продуктивного пласта, производительность скважин и залежи в целом.

Под пластовым понимают давление, при котором в продуктивном пласте нефть, газ, вода, а в водоносном -- вода находятся в пустотах пластов-коллекторов.

Если вскрыть скважиной водоносный пласт-коллектор и снизить в ее стволе уровень промывочной жидкости, то под действием пластового давления в эту скважину из пласта начнет поступать вода. Ее приток прекращается после того, как столб воды уравновесит пластовое давление.

Аналогичный процесс -- поступление в скважину нефти, газа -- протекает при вскрытии нефтегазонасыщенного пласта. Следовательно, пластовое давление может быть определено по высоте столбапластовой жидкости в скважине при установлении статического равновесия в системе пласт-скважина:

Р = hЧrЧg

где h -- высота столба жидкости, уравновешивающего пластовое давление, м; r -- плотность жидкости в скважине, кг/м3 g -- ускорение свободного падения, м/с2.

Начальное (статическое) пластовое давление -- это давление в пласте-коллекторе в природных условиях, т.е. до начала извлечения из него жидкостей или газа. Значение начального пластового давления в залежи и за ее пределами определяется особенностями природной водонапорной системы, к которой приурочена залежь, и местоположением залежи в этой системе.

Гидростатическим пластовым давлением (ГПД) называют давление в пласте-коллекторе, возникающее под действием гидростатической нагрузки вод, перемещающихся по этому пласту в сторону его регионального погружения.

В водоносном пласте начальное пластовое давление считают равным гидростатическому, когда соответствующая ему пьезометрическая высота в каждой его точке примерно соответствует глубине залегания пласта. Пластовое давление, близкое к гидростатическому, характерно для инфильтрационных водонапорных систем и приточенных к ним залежей.

В пределах нефтегазовых залежей значения начального пластового давления и статических уровней превышают значения этих показателей в водоносной части пласта при тех же абсолютных отметках залегания пластов. Величина превышения зависит от степени различий плотности пластовой воды, нефти и газа и от расстояния по вертикали от рассматриваемых точек залежи до ВНК.

Разницу между пластовым давлением и гидростатическим (при Рв = 1) на одной абсолютной отметке пласта принято называть избыточным пластовым давлением Ризб.

В инфильтрационных системах вертикальный градиент пластового давления залежей нефти и газа, даже с учетом избыточного давления, обычно не выходит за пределы 0,008--0,013 МПа/м. Верхний предел обычен для газовых залежей большой высоты. Иногда в свободной части газовой залежи, приуроченной к инфильтрационной системе, значение градиента может выходить за названный предел. Повышенное пластовое давление в сводовых частях залежей инфильтрационных водонапорных систем не следует смешивать со сверхгидростатическим давлением.

О соответствии или несоответствии пластового давления гидростатическому (т.е. глубине залегания пласта) следует судить по значению давления в водоносной части пласта, непосредственно у границ залежи, или, если замеров давления здесь нет, по значению давления, замеренного в пределах залежи и приведенного к горизонтальной плоскости, соответствующей средней отметке ВНК или ГВК.

Залежи с начальным пластовым давлением, отличающимся от гидростатического.

Начальное пластовое давление в водоносных пластах, а также на ВНК и ГВК залежей, вертикальный градиент которого выходит за пределы значений этого показателя, характерных для пластового давления, соответствующего гидростатическому, называется давлением, отличающимся от гидростатического. При gradp 0,013 пластовое давление обычно считают сверхгидростатическим (СГПД), при gradp 0,008 -- меньшим гидростатического (МГПД).

Наличие в пластах-коллекторах СГПД можно объяснить тем, что на определенном этапе геологической истории резервуар получает повышенное количество жидкости в связи с превышением скорости ее поступления над скоростью оттока. Сверхгидростатическое пластовое давление характерно для элизионных водонапорных систем. В таких системах напор создается за счет выжимания вод из вмещающих пласты-коллекторы уплотняющихся осадков и пород и частично за счет уплотнения самого коллектора под влиянием геостатического давления, возрастающего в процессе осадконакопления (геостатические элизионные системы), или в результате геодинамического давления при тектонических напряжениях (геодинамические элизионные системы).

В элизионной системе областью питания является наиболее погруженная часть пласта-коллектора. Отсюда вода, поступившая в нее, перемещается в направлении восстания пласта к областям разгрузки, когда имеется связь пласта-коллектора с земной поверхностью, или к границам распространения пласта-коллектора, если такой связи нет. В первом случае принято называть элизионные системы полузакрытыми, во втором -- закрытыми. Вместе с водами, выжимаемыми из породы-коллектора, последним передается часть геостатического давления. При этом пластовое давление повышается по сравнению с нормальным гидростатическим Рпл.г на величину Рдоп.

Рпл= Рпл.г+ Рдоп.

Рдоп.=Vдоп/bвЧVв

Vдоп.- превышение количества поступающей в пласт-коллектор воды над количеством ее, удаляющимся в область разгрузки; bв-- коэффициент сжимаемости воды; Vв -- общий объем воды в пласте-коллекторе.

С увеличением закрытости водонапорной системы и объемов выжимаемой в нее воды Рдоп возрастает и СГПД приближается по величине к геостатическому давлению. СГПД наиболее характерно для пластов, залегающих на больших глубинах между мощными толщами глинистых пород, в межсолевых и подсолевых отложениях.

Образование СГПД связывают также с уплотнением пород-коллекторов в результате цементации, с освобождением дополнительного объема воды при переходе монтмориллонита в иллит, с тепловым расширением воды и другими процессами, протекающими в недрах земли. СГПД, являющееся следствием тектонических напряжений, может быть свойственно пластам-коллекторам в пределах локальных тектонических СГПД или даже отдельных тектонических блоков.

СГПД характерно для районов с повышенной неотектонической активностью и соответственно с высокой скоростью осадкообразования -- для Северного Кавказа, Азербайджана, Средней Азии, Предкарпатья. В этих районах СГПД встречается и на малых глубинах. Градиент СГПД может достигать 0,017-0,025 МПа/м и более.

В пределах элизионных водонапорных систем давление в гипсометрически высоких частях залежей нефти и газа, так же как и в пределах инфильтрационных систем, несколько повышено за счет избыточного давления.

Пластовое давление, меньшее гидростатического, т.е. с вертикальным градиентом менее 0,008 МПа/м встречается относительно редко. Наличие в пластах-коллекторах МГПД может быть объяснено тем, что на определенном этапе геологической истории создавались условия, приводящие к дефициту пластовой воды в резервуаре. Одним из таких условий может быть увеличение пористости, например при выщелачивании или перекристаллизации пород. Возможно также уменьшение объема жидкости, насыщающей пустотное пространство, например вследствие снижения температуры пластов-коллекторов в результате их перемещения при тектонических движениях на меньшие глубины.

Роль начального пластового давления.

Начальное пластовое давление залежи во многом определяет природную энергетическую характеристику залежи, выбор и реализацию системы ее разработки, закономерности изменения параметров залежи при ее эксплуатации, особенности годовой добычи нефти и газа.

Начальное пластовое давление в значительной мере определяет природное фазовое состояние УВ в недрах и, следовательно, также обусловливает определение рациональных условий разработки.

Значение начального пластового давления залежи необходимо учитывать при оценке по керну значений пористости и проницаемости пластов в их естественном залегании. Указанные параметры, определенные по керну в поверхностных условиях, могут быть существенно завышены, что приведет к неправильному определению емкости резервуара и запасов УВ.

Знание значения начального пластового давления залежей и всех вышележащих пластов-коллекторов необходимо при обосновании технологии бурения и конструкции скважин. При этом следует исходить из двух основных требований: обеспечения нормальной проходки ствола скважины (без поглощений промывочной жидкости, выбросов, обвалов, прихватов труб) и повышения степени совершенства вскрытия пластов (минимального загрязнения продуктивных пластов промывочной жидкостью), т.е. предотвращения снижения производительности пласта по сравнению с его природными возможностями.

Природа пластового давления в залежи в значительной мере предопределяет изменение пластового давления в процессе разработки. Соответствие пластового давления гидростатическому может служить показателем приуроченности залежи к инфильтрационной водонапорной системе. В этих условиях можно ожидать, что в процессе разработки залежи пластовое давление будет снижаться относительно замедленно. СГПД свидетельствует о замкнутости элизионной водонапорной системы. Снижение пластового давления в залежах с СГПД происходит быстрее, темпы его падения возрастают с уменьшением размеров водонапорных систем. Таким образом, по значению начального пластового давления можно прогнозировать закономерности падения пластового давления в залежи при ее разработке, что позволяет обоснованно решать вопросы о целесообразности применения методов искусственного воздействия на пласты и о времени начала воздействия.

При составлении первого проектного документа на разработку значение начального пластового давления используют для определения уровней добычи в начальный период разработки залежи.

пластовый давление скважина

2. Прибор для измерения пластового давления

Замер пластового давления. Пластовое давление замеряется автономным манометром на забое скважины в закрытых остановленных добывающих (фонтанных) и нагнетательных скважинах, а также наблюдательных при условии, что давление восстановилось до равного давлению на контуре питания пласта. При регистрации параметров с заданным шагом по глубине (100м -- 200м) или при использовании датчика положения и скорости определяется плотность флюида по стволу скважины и интервалы раздела сред).

Контролируемые параметры:

§ Давление на забое скважины

Результаты:

§ Пластовое давление на глубину приведения

Определение пластового давления

Пластовое давление определяется по замерам статического уровня жидкости уровнемером серии СУДОС в закрытых остановленных добывающих (механизированных) и нагнетательных скважинах, а также наблюдательных при условии, что давление восстановилось до равного давлению на контуре питания пласта.

Контролируемые параметры:

§ Статический уровень

§ Затрубное давление

Результаты:

§ Пластовое давление, рассчитанное на интервал приведения (перфорацию) с учетом фазового распределения флюидов по плотности в заколонном пространстве скважины.

Исследования на установившихся режимах

Исследование методом установившихся отборов проводится на добывающем и нагнетательном фондах скважин с регистрацией параметров не менее чем на 3-х установившихся режимах для определения продуктивности скважины, потенциала пласта и пластового давления в области дренирования вертикальных, горизонтальных скважин.

§ Исследование методом отборов (ИД)

§ Исследование методом закачек (ИД)

Исследование методом отборов (ИД)

Исследование методом индикаторной диаграммы проводится на добывающих скважинах с регистрацией на каждом режиме и при переходных процессах при смене режимов следующих параметров:

§ Давление на забое (динамический уровень) на различных режимах работы скважины

§ Дебит добывающей жидкости на различных режимах работы скважины

§ Обводненности продукции скважины на каждом режиме

Результаты:

§ Продуктивность скважины;

§ Пластовое давление.

Исследование методом закачек (ИД)

Исследование методом индикаторной диаграммы проводится на нагнетательных скважинах с регистрацией на каждом режиме и при переходных процессах при смене режимов следующих параметров:

§ Давление на забое на различных режимах работы скважины

§ Расход закачиваемой жидкости на различных режимах работы скважины

Результаты:

§ Модель течения в пласте;

§ Наличие и параметры техногенной трещины;

§ Проницаемость, гидропроводность, пьезопроводность, пласта;

§ Радиус влияния скважины (радиус исследования);

§ Скин-эффект;

§ Приемистость скважины;

§ Пластовое давление.

Исследования на неустановившихся режимах

Исследование проводится для оценки фильтрационных параметров и потенциала пласта, продуктивности скважины, установления геологических неоднородностей, границ пласта в области дренирования вертикальных, горизонтальных скважин.

§ КВД (КВУ)

§ КПД

КВД (КВУ)

Исследование методом восстановления давления проводится на добывающих скважинах при регистрации давления во времени после остановки стабильно или циклически работающей скважины в режиме отбора

Контролируемые параметры:

§ Давление на забое (динамический уровень) и его восстановление после закрытия и остановки скважины

§ Дебит добывающей жидкости в период работы скважины, до ее остановки

§ Обводненности продукции скважины

Результаты:

§ Модель течения в пласте, параметры для модели течения;

§ Проницаемость, гидропроводность, пьезопроводность пласта;

§ Радиус влияния скважины (радиус зоны дренирования скважины);

§ Скин-эффект;

§ Продуктивность скважины и ее гидродинамическое совершенство;

§ Удаленность границ, модель границ;

§ Полудлина трещины (для скважин с ГРП);

§ Пластовое давление;

КПД

Исследование методом падения давления проводится на нагнетательной скважине при регистрации давления во времени после остановки стабильно или циклически работающей скважины в режиме закачки.

Контролируемые параметры:

§ Давление на забое и его падение после закрытия скважины

§ Дебит закачиваемой жидкости (приемистость скважины) в период работы скважины до ее закрытия и остановки

§ Обводненности

Результаты:

§ Модель течения в пласте, параметры для модели течения;

§ Проницаемость, гидропроводность, пьезопроводность;

§ Радиус влияния скважины (радиус зоны дренирования скважины);

§ Скин-эффект;

§ Приемистость скважины;

§ Удаленность границ, модель границ;

§ Пластовое давление.

Исследование гидродинамической связи по пласту

Целевое назначение: исследование проводится для оценки гидродинамической связи, анизотропии в пласте, установление взаимовлияния скважин для оптимизации системы поддержания пластового давления и вытеснения нефти и газа из пласта.

Гидропрослушивание

Гидропрослушивание проводится между парами скважин, в одной скважине (возмущающей) меняется режим работы, в другой скважине (реагирующей) регистрируется отклик давления от возмущения. Технология исследования предполагает синхронное проведение работ в исследуемых скважинах.

Контролируемые параметры при исследовании:

§ Давление на забое возмущающей и реагирующей скважин

§ Дебит жидкости в период возмущений скважины

§ Обводненность

Результаты:

§ Проницаемость, гидропроводность, пьезопроводность, пласта;

§ Пластовое давление.

Гидродинамические исследования скважин проводятся на добывающих и нагнетательных скважинах эксплуатационного фонда для решения следующих задач:

§ технологического контроля работы скважины и оценки работы элементов подземного оборудования,

§ для контроля за выработкой пластов при вытеснении нефти или газа,

§ оценки состояния продукции скважины в стволе работающей скважины,

§ технического контроля состояния скважины, уточнения положения элементов конструкции

Размещено на Allbest.ru