3.1 Примеры решения задач

Задача 1.

Цилиндрический керн диаметром d = 4,1∙10^-2 м и длиной l = 12 ·10^-2 м, поднятый из скважины в чистом и сухом виде, имеет массу m=320 г. Масса керна при насыщении на 100 % пресной водой составляет m₁ = 0,34 кг. Требуется определить эффективную пористость керна.

Решение.

При насыщении керна водой заполняются только сообщающиеся между собой поры. Объем этих эффективных пор определяем, считая известной плотность насыщающей жидкости ( ):

.

Общий объем керна (объем цилиндра):

.

Эффективная пористость керна:

.

Задача 2.

Пористый керн диаметром d = 3,210^-2 м, длиной l = 1310^-2 м был подвергнут испытанию на линейную фильтрацию воды. Были получены следующие данные: давление на входе в керн Р₁ = 0,35 МПа; давление на выходе из керна Р₂ = 0,1 МПа; объемная расход жидкости составил Q = 610^-6 м³ /с. Найти проницаемость породы.

Решение.

Определяем из формулы (3.2):

.

.

.

Приняв вязкость воды  = 1,05ּ10^-3 Пас, вычисляем:

.

4 Пластовая энергия

Пластовое давление – один из важнейших факторов, определяющих энергетические возможности продуктивного пласта, производительность скважин и залежи в целом.

Под пластовым понимают давление, при котором в продуктивном пласте нефть, газ, вода, а в водоносном – вода находятся в пустотах пластов-коллекторов.

Если вскрыть скважиной водоносный пласт-коллектор и снизить в ее стволе уровень промывочной жидкости, то под действием пластового давления в эту скважину из пласта начнет поступать вода. Ее приток прекращается после того, как столб воды уравновесит пластовое давление.

Аналогичный процесс поступление в скважину нефти, газа – протекает при вскрытии нефтегазонасыщенного пласта. Следовательно, пластовое давление может быть определено по высоте столба пластовой жидкости в скважине при установлении статического равновесия в системе пласт-скважина:

, (4.1)

где h – высота столба жидкости, уравновешивающего пластовое давление, м;  – плотность жидкости в скважине, кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Начальное (статическое) пластовое давление — это давление в пласте-коллекторе в природных условиях, т.е. до начала извлечения из него жидкостей или газа. Значение начального пластового давления в залежи и за ее пределами определяется особенностями природной водонапорной системы, к которой приурочена залежь, и местоположением залежи в этой системе.

В зависимости от степени соответствия начального пластового давления глубине залегания пластов-коллекторов выделяют две группы залежей углеводородов:

– залежи с начальным пластовым давлением, соответствующим гидростатическому давлению;

– залежи с начальным пластовым давлением, отличающимся от гидростатического.

В геолого-промысловой практике принято называть залежи первого вида залежами с нормальным пластовым давлением, второго вида – залежами с аномальным пластовым давлением. Подобное разделение следует считать условным, так как любое значение начального пластового давления связано с геологическими особенностями района и для рассматриваемых геологических условий является нормальным.

Возникновение аномального давления в пластах объясняется рядом причин. Наиболее часто оно обуславливается проявлением давления подпирающей залежь минерализованной воды этого же пласта (первая причина), реже – проявлением давления вышележащих горных пород (вторая причина), а ещё реже – постепенным погружением или подъёмом запечатанной, изолированной ранее залежи.

Особым случаем является также вмораживание в многолетнемерзлую породу отдельных газовых, газоконденсатных линз. Сейчас многие месторождения разрабатываются методом поддержания давления, при котором давление в разбуриваемом пласте может оказаться не только значительно выше гидростатического, но и выше начального пластового давления.

В нормальных условиях на глубине h давление флюидов приблизительно равно гидростатическому давлению столба воды Р_в плотностью ρ_в =1000 кг/м³ от кровли пласта до поверхности:

. (4.2)

Этой формулой можно пользоваться при разведочном бурении на малоизученных площадях, когда нет возможности установить действительную величину Р_пл по динамическому уровню жидкости в скважине, поскольку последние еще не пробурены.

Коэффициент аномальности пластового давления определяется по следующей формуле:

. (4.3)

В нормальных условиях k_a ≈ 1. Если k_a > 1,2, то имеется аномально высокое пластовое давление (АВПД). При увеличении глубины вероятность встречи с АВПД возрастает. Значения k_a < 0,8 характеризуют аномально низкое пластовое давление (АНПД).