2.2.3.1 Непроницаемые перегородки

а) Происхождение непроницаемых перегородок

Непроницаемые перегородки имеют седиментологическое и тектоническое происхождение. Они вызываются следующими явлениями:

• накопление осадков мало проницаемых или непроницаемых отложений (глины, эвапориты, уплотненные известняки и пр.). В ходе оседания нижезалегающие отложения опускаются без возможности отвода вмещаемых вод. В случае эвапоритов перегородка будет непроницаемой и долговременной, если не вмешаются значительные тектонические изменения.

• тектоническая активность, которая может вызвать нарушения и складки, перекрывающие зоны утечек флюидов. Однако, в некоторых случаях нарушения могут служить дренажом, способствующим миграции флюидов.

Обильное осаждение также может вызвать нарушения, называемые сбросом и складками.

• явления диагенеза (цементация, рекристаллизация) и латеральные изменения фации в природе отложений за время осаждения одного пласта (латеральные изменения фации) приводят, главным образом, к латеральным перегородкам.

б) Качество непроницаемой перегородки и переходная зона

В зависимости от качества непроницаемой перегородки следует различать два случая :

• идеальная герметичность. Возникает резкое изменение порового давления на входе в пласт при аномальном давлении.

• неидеальная герметичность. Существует переходная зона, в которой поровое давление повышается постепенно.

Герметичность перегородки весьма относительна. Она зависит от породы, а также от флюидов в ловушках (одна порода может быть относительно непроницаемой для нефти и проницаемой для газа).

Если поровое давление превышает давление гидроразрыва породы, образующей перегородку, возникает гидроразрыв, обеспечивающий утечку части содержащихся флюидов и тем самым уменьшающий давление.

б1) Идеально герметичная непроницаемая перегородка

Это касается соли, ангидрита и некоторых нетрещиноватых глинистых известняков (см. рис. 2.5).

Существует внезапное изменение порового давления между породой кровли и пластом с аномальным давлением. Ниже перегородки градиент порового давления может быть нормальным. Он зависит от плотности флюида в пласте.

Плотность глин резко снижается у кровли недоуплотненной зоны, а затем постепенно повышается вместе с глубиной в соответствии с нормальным градиентом.

Рис. 2.5 Случай идеально герметичной породы кровли

Необходимо повысить плотность бурового флюида, чтобы осуществлять проходку в зоне аномального давления. Дифференциальное давление на входе в эту зону будет минимальным, повышаясь постепенно по мере углубления скважины. Такое положение влечет за собой опасность потерь циркуляции, загрязнения продуктивных зон и кольматации в результате дифференциального давления на нижних уровнях. Эти опасности существуют также и на верхних уровнях, если не спускать обсадную колонну для разделения различных зон.

б2) Не идеально герметичная непроницаемая перегородка

Этот случай касается трещиноватых глин и покрывающих пород. Возникают перетоки из зоны с аномальным давлением в зоны с нормальным давлением. Вероятно наличие переходной зоны между пластами (рис. 2.6).

Возможны два случая :

• глинистая порода покрывает проницаемые пористые недренированные породы под аномальным давлением. В этом случае пластовые флюиды породы под аномальным давлением будут стремиться к уходу через глины. Это вытеснение все меньше и меньше будет затрагивать уровни, удаленные от зоны аномального давления, учитывая увеличение уплотнения глин.

• недоуплотненный глинистый слой окружен проницаемыми пористыми дренированными породами. Находящиеся на периферии недоуплотненной зоны уровни будут стремиться к дополнительному уплотнению, вытесняя часть своих флюидов. Частичное дополнительное уплотнение глин позволяет им выдержать более значительную часть геостатического давления, уменьшая тем самым поровое давление. Уменьшение пористости и проницаемости вследствие дополнительного уплотнения затормозит вытеснение новых флюидов.

Рис. 2.6 Случай переходной зоны

Существование переходной зоны проявляется инверсией градиента уплотнения глин и увеличением порового давления согласно градиенту выше плотности вмещаемого флюида.

Как и в предыдущем случае, необходимое увеличение плотности бурового флюида вле-чет за собой риск потери циркуляции, загрязнения продуктивных зон и кольматации в результате дифференциального давления в верхних и нижних зонах.

Толщина переходной зоны может колебаться в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен метров. Наличие такой зоны способствует обнаружению зон аномальных давлений.