Возникновение и прогнозирование зон АВПД, понятие о D-экспоненте

Горному давлению пород противодействует как давление пластовой жидкости в

порах, так и механический сдвиг на контакте зерен. По мере вытеснения жидкости из

порового пространства погребенной породы происходят уплотнение породы и сниже-

ние ее пористости. Такой процесс происходит при контакте глинистых пород с мощ-

ными сообщающимися коллекторами (песчаниками, алевролитами и др.).

Давление в коллекторах приближается к гидростатическому, условно называемым

нормальным.

Если мощная глинистая толща содержит коллекторы ограниченного объема, про-

исходит неполное вытеснение жидкости из глин, что ведет к повышению их порис-

тости и вызывает возникновение аномально высоких поровых давлений (АВПД).

Аномально высоким пластовым давлением флюида принято считать такое давление,

которое превышает более чем на 20% гидростатическое давление столба пресной воды

на данной глубине.

Создание АВПД возможно также и за счет тектонических усилий, которые сопро-

вождаются поднятием и взбросом блоков или прогибов бассейнов, что ведет к изоля-

ции отдельных участков земной коры от нормальных путей миграции.

Методики прогнозирования АВПД базируются на том представлении, что под влия-

нием геостатического давления глины, уплотняясь, отдают связную воду, и их порис-

тость с глубиной уменьшается по экспоненциальному закону:

где:

Kп и Kо – пористость глин на заданной глубине и на поверхности;

b - константа, характеризующая степень уплотнения глин с глубиной

Рэ – эффективное давление

Рэ = Рг – Рпор

Рг = rп × g × H – геостатическое давление; rп – средняя плотность

пород по разрезу

Рпор = rв × g × H – поровое давление; rв – ср.плотность воды по

разрезу

Рэ = (rп - rв) × g × H

Ln Kп = Ln Kо - b×Рэ = Ln Kо - b×H×g×(rп - rв),

так как b×H×g×(rп - rв) = const, обозначим ее A, получим:

Ln Kп = Ln Kо - А×H, т.е. из этого следует, что при нормальном уплотнении

глин между величиной Ln Kп и глубиной их залегания существует практически прямо-

линейная зависимость.

Наличие в породе АВПД приводит к некоторой разгрузке скелета, снижению Рэ и

увеличению Кп. В результате зависимость Ln Kп = f(H) в зоне АВПД отклоняется от линейной. Именно это явление и легло в основу различных методик прогнозирования зон АВПД и количественной оценки давлений в пласте.

Одной из признанных методик является метод Ds – экспоненты (Dexp), разработан-

ный Американским нефтяным институтом. В несколько измененном виде он вошел в

где:

rо – средневзвешенная плотность пластовых вод (принимается

равной – 1,05 г/см3)

rэ – эквивалентная плотность бурового раствора в процессе

циркуляции с учетом потерь давления в кольцевом

пространстве [г/см3].

Приближенно эквивалентную плотность можно определить по следующей формуле:

где:

H – глубина скважины [м]

Pвх – давление нагнетания [кГ/см2]

Vмех – мех.скорость бурения [м/час]

Wд – нагрузка на долото [т]

Dдол – диаметр долота [мм]

При подходе к пласту-коллектору с АВПД в глинистой покрышке будет существо-

вать зона разуплотнения (так называемая переходная зона). Мощность переходной

зоны иногда достигает более 100м. Напряженность пород здесь понижена, а буримость

повышена. Показатель Dexp резко начнет уменьшаться.

За счет увеличения пористости глин – плотность их в переходной зоне также понижена

Определив плотность глин и величину Dexp можно количественно оценить величину

где:

G – градиент Рпор, [кГ/см2/м]

где:

rгл – плотность глин на рассматриваемой глубине, [г/см3]

Таблица 1.

Плотности горных пород

Поиск по сайту: