РОЗДІЛ 5

РЕЗУЛЬТАТИ ЛАБОРАТОРНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ЕКРАНУЮЧИХ

ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОРІД ЕКРАНУЮЧОЇ ТОВЩІ

5.1 Фактори, якi визначають екрануючi властивостi

порiд-покришок

Екрануючi властивостi порiд-покришок залежать вiд багатьох факторiв: тектонiчного, лiтологiчного, товщини покришки, надлишкового тиску в покладi, вторинних змiн порiд, якi складають покришку та iнших, але основними, якi виражають екрануючi властивостi покришок, є: проникнiсть i тиск прориву з врахуванням фактора часу.

Проникнiсть характеризує здатнiсть породи пропускати через себе рiдину i газ. Вона визначається за рiвнянням закону фiльтрацiї Дарсi:

Кпр* S * ?P * t

Q = ---------------- , (5.1)

L *

де Q - кiлькiсть рiдини або газу, яка

профiльтрувалася;

Кпр- коефiцiєнт проникностi середовища.

S - площа поперечного перерізу середовища,

через яке проходить фiльтрацiя;

?P - перепад тиску на вході та виході із

середовища;

t - час фiльтрацiї;

L - довжина дослiджуваного середовища;

- в’язкість флюїду, який фiльтрується (рiдини або газу);

За цим рiвнянням коефiцiєнт проникностi визначається, як:

Q * L *

Кпр = ------------ (5.2)

t * S * ?P

Таким чином, для того щоб виразити кількісно значення проникностi порiд-покришок, як i колекторiв, використовується коефiцiєнт проникностi Кпр, який визначається за рiвнянням Дарсi з врахуванням поправки на ефект ковзання молекул газу [6,15,24,25 та iншi]. Для того, щоб можна було розрiзняти проникнiсть порiд-покришок та порiд-колекторiв, Iванов В.В. [77] запропонував використовувати замiсть Кпр зворотню величину - коефiцiєнт екранування (1/Кпр).

Не менш важливим параметром, який характеризує екрануючi властивостi порiд-покришок, є тиск прориву - Рпр. Математичний опис розрахунку якого наведений в розділі 2 (рівняння 2.1 та 2.2).

Оцiнку екрануючої здатностi необхiдно проводити також і з врахуванням взаємозв`язку динамiчних параметрiв покришки: проникностi, товщини i часу розформування покладу. Математичний опис розрахунку часу розформування покладу наведений в розділі 2 (рівняння 2.3).

Для оцiнки часу прориву Тпр покришки газового покладу рiвняння має вигляд:

2Н * г * m * Sг * Р0

Тпр = -------------------- , (5.3)

Кпр.г ( Р2пк - Р2п)

де Sг - газонасиченiсть колектора;

г - в`язкiсть газу;

Кпр.г - фазова проникнiсть покришки для газу;

Р2пк - надлишковий тиск в покладi;

Р2п - надлишковий тиск в покришцi.

Таким чином, основними факторами, якi визначають екрануючi властивостi порiд-покришок, є проникнiсть, тиск прориву та час прориву.

5.2 Методика лабораторних досліджень екрануючих

властивостей порід

Для експериментального виміру проникності порід-покришок та перепаду тиску прориву серійної апаратури, як зарубіжної, так і вітчизняної, промисловістю не випус-кається. В деяких вітчизняних лабораторіях застосовуються саморобні установки, які призначені для дослідження колекторів [15,24 та інші] та покришок [26,84,85,86]. На такому ж рівні і зарубіжна база [87].

Дослідження низькопроникних порід потребує специ-фічного підходу до проектування установок та допоміжних приладів. Важливою перешкодою в дослідах з породами-покришками є довготривалість експериментів внаслідок вкрай низької швидкості фільтрації робочих агентів, навіть при значних тисках, які важко змоделювати на існуючих експериментальних установках.

В МІНГ ім. І. М. Губкіна, під керівництвом В.М. Добриніна створена експериментальна установка УП-3000, яка призначена для визначення петрофізичних характеристик на зразках гірських порід з моделюванням умов близьких до пластових. Аналогічна установка була створена в ІФІНГ [88], але з її допомогою вимірювали напружений та деформований стан гірських порід.

Нами ця установка дороблена і можливості її розширені. Реєструючий вузол нами виконаний аналогічно [16], але застосування електронного регістратора дозволило більш точніше визначати час початку фільтрації рідини (газу) через водонасичений зразок гірської породи (Рис.5.1).

ПУ 4

Н 1 А 3

К 2 ЕР 5

Рисунок 5.1 - Принципова схема лабораторної

установки УП-3000

Лабораторна установка складається з таких основних вузлів: 1 - насос високого тиску, 2 - камера високого тиску з електронагрівальними елементами, 3 - балон з азотом, 4 - пульт управління з трубопроводами високого тиску, 5 - електронний реєстратор з потенціометром ЕПП-09.

Зразок гірської породи зазнає всестороннього стиснення в установці протягом 12 годин. Після цього подається газ під тиском і одночасно включається стрічкопротяжний механізм електронного потенціометра. Вхідний тиск поступово підвищується по 0.5 МПа. Якщо відбувається прорив то вхідний тиск знижується по 0.5 МПа з попереднім донасиченням зразка і спостереження продовжуються.

Таким чином, для проведення лабораторних досліджень зразків гірських порід екрануючої товщі верхньої крейди Причорноморсько-Кримської нафтогазоносної провінції нами була використана експериментальна установка УП-3000, яка дозволяє в лабораторних умовах моделювати пластові тиск і температуру. Максимальні робочі параметри установки: тиск всестороннього стиснення до 200 МПа, внутріпоровий тиск в досліджуваному зразку до 60.0 МПа, температура до 300 оС.

Такі дослідження на установці УП-3000 нами вже проводились [89], але в тому випадку досліджувався вплив температури на тиск прориву зразка гірської породи, яка складена мергелем.

Карбонатні відклади верхньої крейди складені, в основному, мергелями та глинистими вапняками. Вони, в межах досліджуваного регіону, характеризуються наявністю надгідростатичних порових(пластових) тисків (НГПоТ) та порових(пластових) тисків менших за гідростатичні (ПоТМГ). Відклади майкопу, які перекривають утворення верхньої крейди (Індоло-Кубанський прогин, шельф Чорного моря), характеризуються наявністю НГПоТ і складені теригенними відкладами. Екрануюча товща, яку ми виділяємо в карбонатних відкладах верхньої крейди, є межею поділу зон НГПоТ в майкопських відкладах та відкладах верхньої крейди, і характеризується поровими(пластовими) тисками, близькими до умовного гідростатичного.

Таким чином, для експериментального вивчення екрануючих властивостей відбирались в першу чергу зразки мергелів та глинистих вапняків із інтервалу екрануючої товщі у карбонатних відкладах верхньої крейди, тобто із інтервалу, де тиски, близькі до умовного гідростатичного.

В процесі