1.2. Горное и пластовое давления. Аномалии пластового давления

Горные породы находятся в естественном напряженном состоянии, называемом горным давлением. Это давление создается весом вышележащих пород (рис. 1.1). Вертикальная компонента называется геостатическим давлением р_г, а горизонтальная – боковым давлением р_б:

р_г = ρgz; (1.1)

р_б = λ р_г, (1.2)

г де ρ – плотность горных пород (ρ = 1900…3000 кг/м³); g – ускорение силы тяжести; λ – коэффициент бокового распора, зависящий от упругих свойств горной породы; z – глубина залегания горной породы.

Рис. 1.1. Компоненты горного давления

Жидкости и газы (флюиды) в порах горных пород находятся под естественным давлением, близким к гидростатическому. Давление в порах непроницаемых горных пород принято называть поровым, а в коллекторах - пластовым.

Для описания давлений широко используется понятие относительного давления, равного отношению действующего давления к давлению столба воды на той же глубине. Например, относительное пластовое давление р_по равно:

р_по = р_п /р_в,

где р_п и р_в – пластовое давление и давление столба воды на глубине залегания пласта. Величину р_по нередко называют индексом давления, а также коэффициентом аномальности, что одно и то же.

Аномалии давления. Если величина р_по < 0,8, то говорят, что в пласте имеет место аномально низкое пластовое давление (АНПД), а если р_по > 1,2 - аномально высокое пластовое давление (АВПД). Соответственно, если относительное давление лежит в пределах от 0,8 до 1,2, то такое давление считают нормальным.

1.3. Залегание нефти и газа в осадочных горных породах

Рис. 1. 2. Типы

залежей

Флюиды в горных породах располагаются в порядке увеличения их плотности. Это заставляет их двигаться по проницаемым пластам (мигрировать) до тех пор, пока на их пути не встретится ловушка. Наиболее часты структурные ловушки, представляющие собой приподнятый участок пласта-коллектора 1, перекрытого сверху непроницаемым пластом 2, как показано на рис. 1.2,а. В таком пласте самое верхнее положение занимает газ, ниже располагается нефть, а еще ниже – вода. Промышленное скопление нефти и газа называется залежью, а совокупность залежей, приуроченных к одной территории, – месторождением.

На рис. 1.2,а вверху показана залежь с газовой шапкой, а внизу без газовой шапки (весь газ растворен в нефти).

Рис. 2.1. Типы залежей

На рис. 1.2,б,в показаны другие экранированные типы ловушек. Наклонные пласты сформировались в один отрезок времени, а позднее они были перекрыты более молодыми непроницаемыми породами (стратиграфически экранированная ловушка (рис. 1.2,б). Наклонные пласты могут быть перекрыты непроницаемыми породами в результате образования поверхности разрушения и смещения по ней одних пластов относительно других (тектонически экранированная ловушка (рис. 1.2,в)).

Тема 2. Механические свойства горных пород

2.1. Понятие о механических процессах, механических свойствах

и показателях свойств твердых тел

К механическим процессам относятся деформирование, разрушение и изнашивание твердых тел, которые происходят без изменения их агрегатного состояния. Специфичные признаки твердых тел, которые проявляются в механических процессах, называются механическими свойствами.

При деформировании проявляются упругие свойства, а также свойства пластичности и вязкости.

При разрушении проявляются прочностные свойства.

При изнашивании проявляются износостойкость и абразивность.

Поскольку при испытании материала оценивается не само свойство, а лишь его проявление в условиях испытания, то для описания свойств используются показатели, определяемые в стандартных условиях. Например, основными показателями упругих свойств твердых тел (материалов) являются модуль Юнга и коэффициент Пуассона.

При изучении горных пород используются методы одноосного сжатия, одноосного растяжения, сдвига со сжатием, всестороннего сжатия и вдавливания инденторов. Стандартными для горных пород являются два метода – метод одноосного сжатия и метод статического вдавливания цилиндрического штампа с плоским основанием.