Оценка деформаций глинистых пород в процессе разработки месторождений нефти и газа по данным ГИС и математического моделирования

• Автор: Давыдова, Ольга Петровна
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Состояние изученности деформации глинистых пород
1.1 Процесс формирования глинистых пород
1.2 Роль глин в качестве покрышек залежей УВ
1.3 Роль глин как индикатора порового давления
1.4 Выводы
Г лава 2. Деформации глинистых пород
2.1 Основные понятия, термины
2.2. Реологические модели: простые и сложные
2.3. Деформации глинистых пород и их реологические модели
2.4 Лабораторные исследования физико-механических свойств глинистых пород
2.5 Выводы
Г лава 3. Оценка необратимых деформаций и изменения напряженного состояния
глинистых пород в процессе разработки по данным ГИС
3.1 .Геолого-геофизическая характеристика объектов исследования
3.2 Методика оценки деформаций глинистых пород по данным ГИС
3.3 Оценка деформаций глинистых пород при циклической эксплуатации пласта 62 (ПХГ)
3.4 Оценка деформаций глинистых пород при эксплуатации пласта на режиме 65 истощения
3.5 Оценка деформаций глинистых пород при длительной эксплуатации скважины 69 на депрессии
3.6 Эффект обводнения кровли залежи
3.7 Влияние процесса разработки на изменение напряженного состояния пород и 79 формирование трещины ГРП
3.8 Выводы
Г лава 4. Моделирование процесса уплотнения и фильтрации в глинистых породах
4.1. Математическая модель моделирования процесса фильтрации и уплотнения
глинистых пород

4.2. Компьютерная программа моделирования фильтрации и деформации 86 глинистых пород во времени
4.3. Моделирование деформации вмещающих пород
4.3.1. Исследование влияния проницаемости глинистых пород на уплотнение 92 покрышки
4.3.2. Исследование влияния начального градиента давления
4.3.3. Исследование влияния мгновенной сжимаемости глин
4.3.4 Исследование влияния времени запаздывания деформаций и медленной
сжимаемости
4.3.5. Оценка изменения толщины глинистой покрышки во времени
4.4. Оценка объема отжимаемого флюида из покрышки в радиусе дренирования
эксплуатационной скважины
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Большинство газовых и часть нефтяных месторождений в мире разрабатываются на режиме истощения со снижением пластового давления при низкой активности краевых и подошвенных вод. В результате на границе коллектор - вмещающая порода образуется вертикальный градиент давления, приводящий к отжиманию флюида из вмещающих пород в эксплуатируемый пласт-коллектор и необратимому уплотнению вмещающих глинистых пород.
Длительная разработка месторождений нефти и газа на режиме истощения приводит к нарушению равновесных условий в недрах и вызывает значительные изменения напряженно-деформированного состояния пород. На практике это проявляется в локальном проседании дневной поверхности или морского дна, обрушении морских платформ, искривлении стволов скважин, в смятии и разрывах обсадных колонн, ухудшении качества их цементирования, изменении направления развития трещин ГРП на разных стадиях разработки месторождений и др.
Похожая ситуация возникает и для отдельной скважины при длительной ее эксплуатации на больших депрессиях, когда воронка депрессии распространяется на десятки и сотни метров от стенки скважины. При этом также создаются условия для формирования неоднородно напряженного состояния пород в околоскважинном пространстве.
Исследованию деформационно-механических свойств глинистых пород и грунтов посвящены многочисленные работы в области инженерной геологии, где изучаются преимущественно рыхлые и слабосцементированные отложения за короткие промежутки времени. Опыты в лабораторных условиях ограничены техническими возможностями и проводятся в течение нескольких часов и дней, реже — месяцев, хотя известно, что в естественных условиях реологические процессы в грунтах протекают десятки и сотни лет. Другой областью исследования деформаций глинистых пород является изучение характера их уплотнения в течение длительного геологического времени (миллионы лет) для прогноза и оценки аномальных поровых давлений.
Представленная работа посвящена мало исследованной области деформаций глинистых пород, которые развиваются в течение десятков лет в процессе разработки месторождений нефти и газа. Эффект необратимого уплотнения глин может достигать нескольких абсолютных процентов изменения пористости и охватывать большие по толщине объемы вмещающих пород. Это необходимо учитывать при проектировании разработки месторождений нефти и газа с целью прогноза изменения напряженного- деформированного состояния пород. Для газовых объектов эта задача становится особенно актуальной, т.к. правильно обоснованные темпы

Характерной особенностью пластического тела Сен-Венана является независимость деформации от скорости загружения. Работа, затраченная на пластическую деформацию, идет на преодоление внутреннего трения и полностью рассеивается, обращаясь в теплоту.
У ряда тел при пластической деформации наблюдается постепенное увеличение сопротивления деформации - так называемое упрочнение. Это явление может быть условно представлено серией моделей Сен-Венана, соединенных свободных от натяжения нитями, непрерывно включающими в работу по мере сдвига одну модель за другой Рис. 2.4.

Рис. 2.4. Пластическое тело с упрочнением Вязкое тело Ньютона
Если для поведения твердых тел под действием нагрузки характерны упругие и пластические деформации, то для жидкостей характерно вязкое течение, которое начинается при бесконечно малых сдвигающих напряжениях. Скорость вязкого течения пропорциональна величине этих напряжений.
Рис.2.5 Течение между двумя параллельными пластинами