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

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) d_ист и жидкости d_эф.

Минимальные значения d_ист и d_эф 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:

В частности, на рис. 1 представлены зависимости римп.тр.,. при котором начался процесс трещинообразования, от диаметра канала перфорации d_к (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 d_к 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 dк 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/с воздействие Римп.тр будет ослаблено за счет очень быстрого проникновения реагента давления в поровое пространство пород.

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).

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.