К оглавлению журнала

 

УДК 553.98.061.4

© Коллектив авторов, 1995

ЗАВИСИМОСТЬ ПРОЦЕССА ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ В КОЛЛЕКТОРАХ ОТ РАЗМЕРОВ КАНАЛОВ ПЕРФОРАЦИИ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

И.Ф. Попов (Сургутнефтегеофизика), В.М. Тебякин, В.В. Иваненко, З.Б. Стефанкевич (ВНИПИвзрывгеофизика)

Для увеличения притоков нефти из пласта используются различные методы интенсификации, среди которых за последнее время получили большое распространение методы импульсного воздействия. Одна из особенностей данного метода заключается в том, что воздействие на породы прискважинной зоны пласта импульсом (волной) давления происходит через каналы перфорации, размеры которых могут быть различными в зависимости от пробивной способности зарядов перфораторов и физико-механических свойств самих пород [2].

Экспериментальными исследованиями, проведенными во ВНИПИвзрывгеофизике на установках высокого давления, выявлено, что давление гидродинамического импульса Pимп.тр, при воздействии которого в породах начинается процесс трещинообразования, зависит не только от свойств коллекторов, но и от размеров каналов перфорации, состояния и свойств их поверхности. Обычно канал перфорации заполнен раздробленной частью породы (зона дробления), а вокруг канала образуется небольшая зона уплотнения. Зоны дробления и уплотнения определяют состояние канала перфорации. Поверхности канала присущи некоторые свойства, определяющие его фильтрационную способность: суммарная просветность (пористость), размеры пор и их пропускная способность.

В зависимости от значения Римп.тр. действующего на терригенные коллекторы, отличающиеся физико-механическими особенностями, а также от размеров каналов перфорации процесс трещинообразования может начинаться непосредственно от поверхности каналов перфорации, внутри пород у каналов перфорации или процесс трещинообразования может вообще не произойти.

Рассмотрим, как влияют размеры каналов перфорации на значения Pимп.тр.

При обработке результатов исследований в качестве модели породы принята модель, фильтрационные свойства которой определяются уравнением Пуазейля [I]. С помощью данной модели нами рассчитаны средние диаметры пор при фильтрации газа (воздуха) dист и жидкости dэф.

Минимальные значения dист и dэф получены для слабопроницаемых образцов пород с низкими значениями коэффициента пористости, максимальные значения этих параметров - для высокопористых хорошо проницаемых образцов. Значения средних диаметров пор находятся в следующих пределах:

Полученные расчетным путем значения dист и dэф хотя и являются условными, представляют большой интерес при обобщении результатов исследований.

В частности, на рис. 1 представлены зависимости римп.тр.,. при котором начался процесс трещинообразования, от диаметра канала перфорации dк (длина канала Lк = const). Эти зависимости построены при трех значениях dэф, мкм: 5 (кривая 1), 50 (кривая 2) и 500 (кривая 3). Как видно, при dэф = 5 мкм = const с увеличением диаметра канала перфорации dк от 6 до 15 мм значение Pимп.тр уменьшается от 46 до 41 МПа (см. кривую 1 на рис. 1). При dэф = 500 мкм Римп.тр. наоборот, повышается с увеличением диаметра канала перфорации (см. кривую 3 на рис. 1).

В первом случае уменьшение значений Pимп.тр с ростом можно объяснить тем, что для нача ла процесса трещинообразования при малом dк необходимо, чтобы Римп.тр было больше предела прочности пород. С увеличением dк и, следовательно, его поверхности усиливаются, по-видимому. отдельные неоднородности, дислокации на поверхности каналов и пр., что способствует образованию трещиноватости при меньших значениях Римп.тр.

В рассматриваемом случае средний диаметр породы составляет 5 мкм. Поэтому повышение суммарной просветности на поверхности каналов перфорации с ростом dк будет мало влиять на Pимп.тр. так как весь объем пор может быть занят прочносвязанной водой. При dэф = 500 мкм роль суммарной просветности с увеличением dк значительно возрастает. В этом случае часть реагента давления импульса быстро проникает в поры породы, в результате чего амплитуда импульса быстро падает. Поэтому для получения желаемого результата давление импульса необходимо увеличить (см. кривую 3 на рис. 1).

Высокопористые породы обычно характеризуются как слабоглинистые, менее прочные по отношению к низкопористым отложениям. Поэтому при dк = 6 мм = const. где влияние суммарной просветности и ее пропускной способности небольшое, на Pимп.тр основное воздействие оказывают прочностные свойства пород. Отсюда при dэф = 5, 50, 500 мкм Римп.тр будет равно соответственно 46, 38 и 31 МПа.

С размерами пор, особенно их диаметрами, тесно связан коэффициент пьезопроводности c, характеризующий скорость распространения (передачи) давления в упругой пористой среде, насыщенной жидкостью [4]. Он определяется коллекторскими свойствами породы (пористостью и проницаемостью) и деформационными свойствами как породы, так и ее порового пространства и насыщающей жидкости [3]:

где Кпр(в) - коэффициент проницаемости, мкм2;

m - вязкость жидкости, мПа*с;

bж , bп - коэффициенты сжимаемости жидкости и пор, МПа.

При расчетах коэффициента пьезопроводности принято, что вязкость жидкости (водного раствора соли NaCl ) равна 1 мПа*с, а ее коэффициент сжимаемости bж = 3,9*10-3 МПа. По коэффициенту пьезопроводности исследованные образцы имеют большой диапазон (0,02 см2/с <= c <= 7143 см2/с). Небольшие значения c характерны для низкопористых слабопроницаемых пород, большие -для высокопористых хорошо проницаемых пород.

Коэффициент пьезопроводности в процессе трещинообразования играет важную роль. На рис. 2 приведены зависимости Римп.тр от c. Рассмотрены три зависимости dк, мм: 6 (прямая 1), 10 (прямая 2) и 15 (прямая 3). В логарифмическом масштабе эти зависимости представляют собой прямые. При низких значениях c в образцах пород при dк = 6 мм (Iк = const) для образования трещиноватости Римп.тр должно быть примерно в 1,3-1.5 раза больше, чем при dк, = 15 мм.

С улучшением коллекторских свойств пород, т.е. с увеличением c, прямые зависимости Pимп.тр = f (c) при dк = 6 и 15 мм сближаются и при c = 2 см2/с они пересекаются. При дальнейшем увеличении c прямые расходятся.

Значения c исследованных пород позволили провести некоторые расчеты. Эти расчеты показывают, что для увеличения пластового давления (Рпл = 20 МПа) на 2 МПа на расстоянии 10 мм от стенки канала при Римп.тр = 40 МПа потребуется время t ~ 4 с при c = 0,5 см2/с, а при c = 1000 см2/с - всего лишь t ~ 0,002 с. Увеличение внутрипорового давления на 10 МПа произойдет при тех же условиях: при c = 0,5 см2/с за t ~ 31 с и c = 1000 см2/с за t ~ 0,02 с. Эти расчеты еще раз указывают, что при низких значениях c давление импульса будет направлено в основном на процесс трещинообразования. При c >=1000 см2 воздействие Римп.тр будет ослаблено за счет очень быстрого проникновения реагента давления в поровое пространство пород.

Увеличение Iк (пробивной способности) при прочих равных условиях приводит к повышению суммарной просветности и, следовательно, ее пропускной способности, что должно вызвать рост Римп.тр, необходимого для образования трещиноватости.

Экспериментальные исследования показывают, что увеличение Iк от 30 до 50 мм мало влияет на значение Римп.тр. При дальнейшем увеличении Iк растет и Римп.тр. В частности, при увеличении Iк от 30-50 до 80-100 мм (dк =const) для начала процесса трещинообразования в породах Римп.тр необходимо увеличить в 1,30-1,35 раза. Такое увеличение Римп.тр получено при значениях dк = 6-15 мм. На рис. 3 приведены зависимости Римп.тр от скорости распространения упругих продольных волн Vp, при dк = 30-50 мм (см. кривые 1 на рис. 3,а,б) и dк = 80-100 мм (см. кривые 2 на рис. 3,а,б).

Таким образом, приведенные данные указывают на значительное влияние размеров каналов перфорации, состояния и свойств их поверхности на процессы трещинообразования при импульсном воздействии. Для эффективного использования метода импульсного воздействия необходимо учитывать эти факторы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бабалян ГА О роли пристенных слоев жидкости в процессах фильтрации и взаимовытеснения из пористой среды смешивающихся и несмешивающихся между собой жидкостей // Тр. совещания по развитию НИР в области вторичных методов добычи нефти. - Баку, 1953.

2. Григорян Н.Г. Вскрытие нефтегазовых пластов стреляющими перфораторами. - М.: Недра, 1982.

3. Добрынин В.М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа. -М.: Недра, 1970.

4. Эксплуатация нефтяных месторождений /А.И.Жуков, Б.С.Чернов, М.Н.Базлов и др. -М.: Гостоптехиздат, 1954.

Рис.2. ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ КОЭФФИЦИЕНТА ПЬЕЗОПРОВОДНОСТИ

Рис.3. ЗАВИСИМОСТЬ ДАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН ПРИ ДИАМЕТРЕ КАНАЛА ПЕРФОРАЦИИ 6 (а) И 15 (б) мм

Сайт создан в системе uCoz