Фильтрационные явления при распространении упругих волн в насыщенных пористых средах

• Автор: Гафуров, Рустэм Равилевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМА ОЦЕНКИ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ГОРНЫХ ПОРОД
1.1. Способы определения проницаемости
1.2. Теоретическое моделирование
1.3. Сейсмоакустические исследования
1.4. Использование волновых методов для определения
проницаемости
2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СПОСОБА ОЦЕНКИ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА С ПОМОЩЬЮ СЕЙСМОАКУСТИЧЕСКИХ ЗОНДИРОВАНИЙ
2.1. Эффект фильтрационных перетоков на фронте упругой волны в пористой среде
2.2. Динамика смещений поровой жидкости при волновом воздействии
2.3. Особенности процесса совместного деформирования твердой и жидкой фаз пористой среды
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН ПО НАСЫЩЕННОЙ ПОРИСТОЙ СРЕДЕ
3.1. Установка для измерения физических и емкостных
параметров образцов горных пород ИФЕС-
3.2. Измерения приращения интервального времени рас-
пространения упругих волн по кернам с различными фильтрационно-емкостными характеристиками при увеличении амплитуды воздействия
3.3. Особенности экспериментальных исследований по
оценке фильтрационных характеристик горных пород сейсмоакустическими методами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ

Для выделения продуктивных коллекторов, пространственного моделирования месторождений, оценки запасов, составления проектов разработки месторождений нефти, газа и подземных газохранилищ, прогноза продуктивности и ее динамики, поведения коллекторов в процессе разработки, контроля за разработкой необходимо знать множество количественных параметров. Таких, например, как динамическая и эффективная пористости, проницаемость, нефте-, газонасыщенность, параметры, характеризующие морфологию коллекторов: гранулометрический состав, содержания различных глинистых минералов и др. В информативном плане очень важным является знание с достаточной точностью величины проницаемости горных пород.
Из практики ГИС известно, что лабораторное определение на образцах пород их фильтрационно-емкостных характеристик недостаточно для исследования пластов, так как не позволяет исследовать объект непосредственно на месте залегания. Стандартные геофизические методы решают лишь часть проблемы из-за того, что дают информацию лишь в точках, вскрытых скважинами, в то время как особенно важна характеристика межскважинных интервалов. Поэтому большой интерес представляет применение с этой целью методов, основанных на волновом зондировании объектов исследования, которыми служат горные породы различного состава и происхождения. Последние сильно отличаются друг от друга литологией, структурой порового пространства, коэффициентами пористости и проницаемости, характером насыщенности и т.д. /9/, следствием чего является различие их модулей упругости, а значит и кинематических характеристик упругих волн, распространяющихся по различным пористым средам. Упругие модули пористой среды, имеющей сложное строение, являются эффективными, и их теоретическое определение через

аналогичные модули составляющих фаз и их относительное содержание не всегда возможно /16/.
Отличительной чертой сейсмоакустического каротажа и большим преимуществом его перед другими видами каротажа является возможность изучения физических параметров горных пород в неразрушенном состоянии. Но слабая изученность метода приводит к неоднозначной интерпретации результатов зондирования и отрицательно сказывается на его практическом использовании при разведке и разработке нефтяных месторождений. Поэтому использование этого уникального и нетрудоемкого способа каротажа очень часто сводится лишь к определению литологического состава горных пород, типа коллектора и т.д. В настоящее время, например, известен способ определения типа флюида, насыщающего пласт. Он основан на выявлении изменений акустических параметров породы при воздействии, изменяющем акустические свойства насыщающих ее флюидов, и включает возбуждение и прием зондирующего акустического сигнала и измерение его параметров /1/. При этом воздействие на исследуемую среду осуществляют непосредственно в процессе многократного изменения акустических параметров пород путем возбуждения в них дополнительного акустического сигнала, мощность которого изменяют ступенчато. Однако при этом остается открытым вопрос о величине проницаемости пласта, информация о которой является весьма важной для более эффективной разведки и рациональной разработки нефтегазовых месторождений.
По частоте источника волнового сигнала можно выделить два основных вида сейсмоакустического каротажа — сейсмический и акустический. Акустическое зондирование является высокочастотным, проводится в основном в килогерцовом диапазоне и обеспечивает дифференцированное исследование околоскважинной зоны пласта радиусом лишь в несколько десятков сантиметров. Сейсмическое зондирование является низ-
так как на образование поверхностных волн уходит большая (почти 90%) часть энергии возбуждаемой волны.
Но на практике при определении проницаемости по различным характеристикам трубной волны необходимо делать поправки на качество бурения скважины, толщину цементного кольца и т.д., так как сама трубная волна, по определению, генерируется при взаимодействии продольной волны не только с пластом, но и со стенками скважины, и с буровым раствором и т.д. Кроме того, горная порода исследуется в узком интервале и, несмотря на то, что оценивается также и азимутальная анизотропия проницаемости, полученные данные являются косвенными и могут оказаться ошибочными на широком интервале горных пород. Также на практике могут возникнуть сложности из-за необходимости различной реализации способа для больших и малых значений проницаемости, сам критерий дифференциации которых точно не сформулирован.
Способ определения проницаемости по КВД в несовершенных скважинах может применяться пока лишь для газовых коллекторов. Кроме того, делаются следующие допущения: предполагается, что кровля и подошва пласта непроницаемы, а вскрываемый пласт достаточно однороден.
В основе способа оценка величины проницаемости по уравнению среднего времени лежит утверждение, что вариация интервального времени прохождения сейсмической волны в заполненной водой пористой среде для разных сред обусловлена изменением усредненной величины радиуса пор каналов или косвенно проницаемостью такой среды. Но проницаемость, как известно, не может быть задана однозначно квадратом радиуса поровых каналов, а 10%-ная ошибка в оценке интервального времени распространения сейсмической волны, которую заведомо дает уравнение среднего времени оставляет мало возможностей для точной оценки параметра проницаемости. Кроме того, слабо учитываются упругие свойства