Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Экспериментальные исследования фильтрационно-емкостных свойств глубокозалегающих терригенных пород-коллекторов западного борта Южно-Каспийской впадины при высоких термобарических параметрах

ВАК РФ 04.00.17, Геология, поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальные исследования фильтрационно-емкостных свойств глубокозалегающих терригенных пород-коллекторов западного борта Южно-Каспийской впадины при высоких термобарических параметрах"

АКАДЕМИЯ НАУК АЗЕРБАЙДЖАНА ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ГЛУБИННЫХ НЕФТЕГАЗОВЫХ ИВСТОРОХДЕНИй

На правах рукописи

МАМЕДОВ ВИДАДИ САБИР огл* *

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ,ФИЛЬТРАЦИОННО-ЁМКОСТНЫХ СВОЙСТВ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЩИХ ГЕРРИГЕНШХ ПОРОД-КОЛЛЕКТОРОВ ЗАПАДНОГО БОРТА ШНО-КАСПИЙСКОЙ ВПАДИНЫ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕР150БАРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ

Сппциальност*: 04.00.1? - Теология, поиски н разводка нефтяных

и газовых местороидони!!

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

лэдидато геоло1'о-!г!!шрчлогпч?сш!х на

Работа выполнена £ Институте проблей глубинных нефтегазовых месторождений Академии наук Азербайджана

- доктор геолого-ыинералогических наук, профессор А.А.Пианов

Официальные оппоненты:

- член-корр. АН Азербайджана, д.г.-м.н., профессор И.С.Дкафаров;

- доктор геолого-цинералогичоских паук Ш.А.Балакиаибейли

Ведущая организация: ГосНИПИ "Гипроиорнефтегаз"

Защита состоится » ^РМ&О Р1992 г. в 9 ^часов

на заседании специализированного Совета Д 004.22.01 в Институте проблей глубинных нефтегазовых месторождений АН Азербайджана (370143, г.Ба^су, пр.Азизбекова, 33).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблей глубинных нефтегазовых ыесторокдений АН Азербайдкана.

»

Научный руководитель:

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

Э.Х.Азииоа

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность работы

Основные перспективы нефтегазоносности Азербайджана в настоящее время связывают с глубокоззлегащими терригенными коллекторами. В связи с этим, весьма актуальны!.«! являются экспериментальные исследования фильтриционно-ёмкостних свойств пород при высоких термобарпчсских параметрах, характерных дли больших глубин. Результаты этих исследований позволяют научно-обоснованно прогнозировать наличие скопления нефти и газа, оценивать фильтрационно-ёмкостные свойств;) Пород, наконец, повысить эффективность поисков, разведки и подсчета запасов глубокопогруженных залежей нефти и газа.

Большое значение для получения в достаточном объёме надежной информации в условиях дефицита кернового материала приобретает установление эмпирических связей между фильтрационно-ёмкостными, прочностными и грануломинералогическиии характеристиками пород, используя для этого современные методы планирования экспериментов и статистические методы обработки экспериментальных данных.

Особенно актуальны, указанные исследования для 'месторождений западного борта Южно-Каспийской впадины, где перспективы нефтегазоносности залежей нефти и газа по прогнозным данным обоснованы до глубин 8-9 км.

Цель работы

Исследование деформаций пород-коллекторов при высоких давлениях и температурах и построение ыатекатических коделей, устанавливающих связь меяду терыобаричеекиии,., коллекюрскими и прочностными параметрами горных пород.

Основные задачи исследования

I. Изучение гранулоиинералогических характеристик пород-кол-

лекторов из глубоких сквааин к разработка методики исследования $иль;рационно-ёшсостных и прочностннх свойств пород в пластовых условиях.

с. Изучение особенностей и оценка величины изменения филь-. траиионно-ёмкостних, прочностных свойств пород под действием эффективного и внутрипорового давлений и определение величины соответствуют!) /ериод11наи;;чсских поправок. J

3. Изучение влияния грануломинералогических характеристик пород на их физические свойства и построение математических моделей взаимосвязей коллектореких, прочностни,'. и термобарических параметров.

Составление классификации' пород-коллекторов '¿ападного борта.Шно-Каспийской впадины по коэффициенту максимальной сжимаемости пор и.нетрофигическим свойствам на основе изучения их

деформационного поведения. "

■ «

Научная новизна

1. Составлена классификация пород-коллекторов западного борта ¡Сйгно-Каспийской впадины по коэффициенту максимальной сжимаемости пор и петрофизическим свойствам с учётом Пластовых условий.

2. Усовершенствована методика изучения проницаемости горных пород, отличающаяся условиями создания перепада давлений при. фильтрации жидкости,.изучено изменение проницаемости пород-коллекторов .западного 0орта Юкно-Каепийской впадины при высоких давлениях.

3. Изучены прочностные и пластические свойства пород-коллекторов и пород-экранов западного борта И*но-Каспи0ской впадины в

, условиях эффективного давления к тегпературы.

Ь. Установлен эффект влияния дифференциального давления на филмрационно-ёмкостные, прочностные и пластические свойства

- 5 -

пород при внутрипоровом давлении до IOJ ЦПа.

5. Построены математические мод ли зависигостс:; коллекторс-ких, прочностных параметров гор их пород от териобарических и грануломинералогических факторов.

6. Определены поправочиые коэффициенты в величины пористости, проницаемости и твердости пород под влиянием эффективного давления и температуры, построены ноисграиш, позволлодие вносить поправку в величины фильтрационно-емхост.чых и прочностных параметров о учетом коэффициента аномальности пластовых давления.

Личны.1 вклад ссискзтеля

Соискатель непосредственно участэовал в постановке рассмотренных в работе зздлч и в проведении экспериментальных исследованиЯ;

- обработке и анализе экспериментальных дшннх;-

- составлении классификационной Схеме пород-коллекторов по максимальная сжимаемости пор и петрофазическим свойствам;

- исследовании э^екта влиянии внешнего и лорового давлений на фильтрационно-емкостные CBOiiCi'ba пород;

- разработке математических подслоя зависимости флльтрациони.,-ёмкоепшх, прочностных параметров пород от термобараческих и грануломинералогических факторов.

Практическая значимость работы

Полученные результаты могут быть использованы для решения различных задач, лызанных с поисково-разведочными работами на нефть и газ, прежде всего для количественной оценки упругих изменений физических свойств коллекторов в пластовых условиях и подсчета геологических запасов нефти и газа.

Предложенная классификация пород-коллекторов позволяет оценить коэффициенты максимальной сжимаемости пор по данным о грану-

- в -

лометрическом и минералогической составе образцов пород.

Построенные многомерные статистические, модели позволяют прогнозировать коллекторские и прочностные параметры горных пород в условиях их естественного залегания.

Полученные ноцограымы для терригенных пород Шно-Касиийской впадины позволяют вносить поправки в величины подсчетных параметров физических н механических свойств пород с учетом термодинамических факторов.

* Полученные опытные данные позволяют, не прибрал к сложным экспериментам, определять проницаемость' пород-коллокторов по жидкости через абсолютную проницаемость по газу в условиях, близких к Пластовым.

Реализация работы в проны^леипостп

Результаты исследований 4пльтрацпинно-ёцкостных и прочностных свойств пород в нормальных т^рмобарическлх условиях, и условиях, близких к пластовым, были внедрены в ГосНИПП "Гипроморнеф-тегаз" ПО "Каспморнефтегаз" и использованы при подсчете запасов УВ X горизонта балаханской свиты, свиты "перерыва", а Тикге при проектировании строительства поисково-разведочных скважин на месторождениях Гюнешш и Бахар.

Результаты'исследовании физических и прочностных свойств были использованы в трех хоздоговорных ¡аботих, внедренных ь ПО "Каспыорнефтегаз".

Фактический материал • ;

Для решения поставленной задачи ав'горои проведено Золее 303 опытов (80 - при изучении фильтрационно-смкостных, более 253 -при изучении прочностных свойств) на образцах пород западного борта Южно-Каспийской впадины. Для решения методических вопросов были использованы данные около 50 опытов. Гранулошшералогпческому ана-

лизу били подвергнуты более 100 образцов, С целью изучения термобарической обстановки региона использованы и обобщены более 250 замериь температур и 120 замеров пластовых давлений.

Апробация работы и публикации •

Основное содержание и результаты диссертации были доложены

на республиканской научной конференции аспирантов (Баку, 1984), i . .

на республиканской научной теоретической конференции молодых ученых и едециалистов, посвященной проблема»* и перспективам освоения УВ ресурсов Азербайджана (Баку, 1985), на ХП Всесоюзном совещании по физическим свойствам горных лород цри высоких давлениях и температурах (Ереван, 1985), на 1У Всесоюзной научно-технической конференции "Разрушение горных пород при бурении скважин" (Москва, I9S6), на научно-практической конференции "Проблемы освоения шельфа Каспийского моря" (Баку* 1991), на научных семинарах Института проблем глубинных нефтегазовых месторождений АН Азербайджана.

-Структура и объём работа . " ■

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, и приложения, изложенных на. 180 страницах машинописного текста, включая.27 таблиц и 52 рисунка ..Список использований литературы включает 110 наименований.

Работа выполнена в соответствии с пленом научно-исследовательских работ ИПГНГМ АН Азербайджана в области естественных' наук по направлению "Развитие теоретических основ и создание методов изучения месторождений нефти и газа на различных этапах разведки и разработки".

Автор глубоко признателен научному руководителю - д.г.-м.н., профессору А.А.Иманову - за постоянное внимание и болыаую помощь за весь период выполнения работы.

Автор выражает особую благодарность д.г.-м.н. Р.Д.Длеванширу

ва ценные советы по проблемам прогнозирования коллекторских свойств гор.ник пород.

Автор выражает искреннуо благодарность к.г.-и.н. Р.Ю.Алиярову, к.ф.-и.н. Н.М.Джафаровой и к.т.н. Г.У.Эфендиеву за помощь в работе и Осуждение результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

#Во введении обсуждается актуальность диссертационной работы, да£гся её краткая характеристика.

Первая глава посвящена краткой геологической характеристике месторождений западного борта Южно-Каспийской впадины, являющихся основными объектами исс. здований и анализу состояния изученности -рассматриваемой в работе проблемы.

Изученные образцы пород приурочены к отложениям продуктивной толщи (ПТ) среднего плиоцена. Акали ■ данных более чем 300 образцов показали, что в пределах данного региона фильтрационно-ёмкостные свойства пород изменяются в широком диапазоне. Коэффициент открытой пористости варьирует в пределах от единиц до 36-40,', проницаемость от 0,4 до 450,10"15м2 и более.

Диалогическая неоднородность пород-коллекторов ПТ, даке одно-возрастных отложений, обусловлена изменением минералогического (кварц от 5 до 90 £), гранулометрического (глинистая фракции от единиц до 48 %) составрв, типом и составом цемента (карбонатность от 1,5 до 30%), степени их отсортированност/1. Продуктивная толща Бакинского архипелага и Нижнекуринекой впадины характерис,, зтсн, по сравнению с Апшеронским архипелагом, значительным погружением пластов третичного возраста, повышенным содержанием глинистых пород, достигающих в раареае 85-90 %. В направлении от Апшеронского полуострова» к Бакинскому архипелагу происходит заметное уменьшение пес-

чЕлиотости пластов и увеличение иощности глинистых толщ и значений пластовых давлений.

Квчалыше пластовые давления в недрах на различных месторождениях Юяно-КаспиНекой впадины превышают условные гидростатические давления для соответствующих глубин и достигают 70 НПа я более. Градиент пластовых давлений изменяется от 0,0102 МПа/ы до 0,0130-0,0140 МПа/u. «йш:•■ "Саспийская впадина характеризуется также низкими п.-.астовыии теипзратураыи. Для изученных образцов пород на глубине их залегания температура не превышает I00-II0°C.

В настоящей главе приводится также обзор работ", посвященных изучению петрофизических и дефорйацйонио-прочностных свойств пород-коллекторов нефти и газа в условиях больиих глубин.

* В изучение петррфизичеекпх свойств горных пород,в условиях близких к. пластовым, в разные годы болызой вклад внесли Г.М.Авчян, Д,А.Антонов, Е.И.Банк, М.П.Воларович, Р.С.Гимаев, И.Ф.Глумов, В.Mi Добрынин, Н.в.Дортнан, Б.Н.Куликов, М.К.Калиико, Т.Т.Клубова, A.M. йарморштейи, Я.Р.Морозович, Л.П.Орлов, Н.Н.Павлова, З.Н.Пархоиеяко, Е.А.Поляков, Г.Я.Летневич, Г.Д.Ушаков*А.А.Ханин, А.А.Фомин, Г.Н. Юрель, а также зарубежные ученые М.Браядт, П.Бриджцвн* Р.Манн, И.фетт, Х.Холл. В этих, работах исследовались упругие и не братиша деформации скелета пор, коэффициенты сжимаемости, пористости, проницаемости при высоких давлениях и температурах. Установлены общие закономерности изменения свойств различных типов пород о ростом термобарически:: параметров, получены петрофизические связи физических параметров со структурными и вещественными характеристиками пород.

В Азербайджане этим вопросам посвящены работы Р.Ю.Алиррова, Ш.А.Балакишиева, Л.А.БуряковСкого, И.С.Джафарова, Р.Д.Джеваншира, А.А.Кманова, Р.Д.Кулиева, Н.В.Пашалы, Т.М.Салехли, Н.Ю.Халилова,

Ы.Б.Хеирова и др. Однако изучение петро,физических свойств осадочных пород в этой регионе» ограничиваете» в основной исследованиями удельного электрического сопротивления, скорости пробега упругих волн, параметра пористости. Вместе с тем, пористость, проницаемость, коэффициент снимаекости пород, отобранных из глубокозале-гающих ааленеЯ,' при различных териобарических условиях, изучены недостаточно.

' Весьма ограничены экспериментальные данные по проницаемости. •Анализ литературных источников показывает, что в 'гориобз^ичоских условиях проницаемость пород изучена без учета внутрипорового давления оли при низких их значениях. Изучение прочностных сьо»!ств пород-коллекторов и лород-экранов проводилось так«:е без учета • внутрипорового давления.

Ори постановке исследований особое внимание било оорауено на изучение коллекторекпх свойств город в комплексе с прочностными свойствами, с целью моделирования геологических процессов при 'трансформации их на больаие глубины, оценке влиннин довыленни.ч внутрипоровых давлений и температур на физические а лрочиоотнио • свойства пород, получение взаимосвязей мелАу коллекторекими парц-метрами пород с их литологическици характеристиками, а так.-:е кол-лекторских и прочностных свойств пород с тергидинаиичсек.ш!'. фак--торами.

Во второй главе приводятся описании аппаратуры и методика проведения экспериментальных -исследовать/.

Изучение коллекторекпх и прочностных свойств порея ь пластовых условиях проводилось на установках "АС;!!'"-! и "АСЛЦ"-1 сконструированных £ секторе экспериментальных 'исследований физико-моха-нических свойств горных пород ИПГНГМ АН Азербайджана. Эт:1 установки дозволяют изучать коллекторские, упругие и электрические сини-

- ь -

стиа на образцах пород диаметром 35 и высотой 45 мм, а также прочностные свойства на образцах пород размером 41,5x45 ым в условиях, внешнего давления до 500 ЫПа, внутрипорового до 300 МПа и температуре до 250 °С. При определении объёма пор суммарная относительная погрешность составляет 1,34-2,38 а проницаемости -3,9-8,6 %.

Установки снабжекы автоматической системой изменений и регистрирующими-показывающими приборами давлений и температуры. Давление в камере и поровом пространстве создается при по-ощи ручного и электрического насосов, соответственно, до 350 и 500 МПа. Контроль осуществляется при помощи образцовых манометров.

Нагрев рабочего агента в камере осуществляется внутренним нагревательным элеыенгом, а регулирование температуры осуществляется позиционным регулятором прибора КПП 1-50Е. Измерение температуры производится термопарой ХК и показывающим потенциометром.

Описанные экспериментальные установки и разрасотанные методические подходы позволили изучать комплекс фильтрационных* коллекторских и прочностных свойств пород в условиях, близких к Пластовым.

В третьей главе содержатся результаты экспериментальных исследований фильтрацйонно-ёнкостных и прочностных свойств пород в условиях, • моделирующих пластовые. ;

Для получения достаточной и.полной информации о свойствах пород геологического разреза районов Южно-Каспийской впадины использована представительная коллекция образцов пород продуктивной толщи (ПТ), отобранных с глубин 3500-6200 м.

. Объектами исследований стали коллекторы залежей нефти и газа морских месторождений Апиеронской нефтегазоносной облаетич(у!есча-ный,# Бахар, Гюнешли, Кяпаэ, Чырах), Бакинского архипелага (Д/ван-

ньгйг Харй-Зирв, Булла-дениз, им.6 Марта), Нижнекуринекой впадины

V •

(Юфовдаг, Каробаглы).

На собранных коллекциях образцов пород экспериментально он-ре'елсНи исходные объёмы порового пространства ( Vn ), суммарное > »(flVn ) и относительное (aVn/Va) изменение объёма пор, ко'^ффици-нты сжимаемости пор (JJn ), пористости (Кп ) в зависимости от эффективных давлений, соответствующих глубине залегания образцов.

В работе приводятся закономерности изменения fin и ДКп|Кп в зависимости от эффективного давления до 100 11Па. Показано, что изменение fin и flKnjKn варьирует в весьма широких пределах, имея, одна.;.), один и тот же характер зависимости от эффективного давления. По мере увел.исния эффективного давления диапазон значения максимального коэффициента сжимаемост:. пор (Рв= 2,5 ЫПа) изменяется от (0,4*18,3) 10" до (0,I4í0,56)I0~5Una-1 при Рэ = IOO МПа. Относительное снижениг коэффициента пористости составило от 1<0 до 20 Г

С целью выяснения г. ичи.и столь широкого диапазона изменения

fin и Кп пород, каждый испытанный образец породы был подвергнут

i

гранулометрическому, минералогическому анализу, определялись начальные их пористости, тип и состав цемента. В результате проведенных анализов установлены закономерности изменения коэффициента максимальной сжимаемост/. пор>( f>yu.n ) лри Рэ = 2,5 11Па в зависимости от-со.'зркания минералов кварца и получена эмпирическая зависимость в виде: >

JVn = 38,7 - 8,56 tn fa.

t

где 38,7 и 8,56 - коэффициенты уравнений регрессии; - содержа-Hi¡») минералов кварца.

Для получения данной зависимости использован керновый иате-.., риал с широким диапазоном изменения пористости от б до 30 --яр-

нистостн от 4 до 40 содержанием минералок кварца от 10 до 89 Ц.

Установлено, что с уменьшением содержания минералов кварца в образцах пород JWn увеличивается, что связано, главным образом, с ростом глинистости.

Показано,- ч. - fin.л достаточно чг.гко характеризует литолого- г минералогический состав пород, а язлучешши сьнзи могут бить рекомендованы в качестве.экспресс-изто/,и длн -цепки J^m p по дышим о минералогическом и гранулометрическим составе..

На основании анализа .i оЗоЗдон.ы вн^слриьедошшх исследования породы западного Оирта 1йсн0-Кэсп.1;'0ксЛ зпадлиы по коэффициенту максиг'льнсй слимаеиости пор и но цигро^иолчвеким свойствам, с учетов их деформационного поведений ь уолоыых, близких к пластовым, разделены на три группы.

I группа. Хорошо отсортированные слодосцемеатированныс пески и песчаники срсдне- и крупноьорнистие, кьарциьи- ( K¿ = 60-90 ?<¡) преимущественно высокопарногыо (Kn= Id-2ñ с глинистостьи 20-25 ,í, коэффициентам.; макс ямал мой скииаецостк пор (J,<i-3,0)I0~^H[¡a"**.

П группа. Средне- и .¡лохоотсорглронаннио песччники и алевриты тонко- и мелкозернистое киарцеао- и полсао-ааатовыи (Ki = ílj-óü ), с нористостьв 10-17 глинистостью от 20 до 35 коэффициентами максимальной сжимаемости пор (от 3,0 I3,¿ )I0~"* МПа~Ч

О группа. Плохоотеортировашше сильноглинистие, мелкозернис--тие песчаники и алевриты с содержанием кьарцевых минералов до 2025 ,5, пористостью'5-10 глинистостью б^лее 35 % , коэффициентами максимальной сжииаеиостн нор (9,3-18,3)10"^ МПа~*.

Для образцов первой группы с ростом эффективного давления до IG3 ¡¿Па уменьшении коэффициента максимальной сжимаемости пор происходит от (0,4-2,52)10"^ МПа-1 до (0,15-0,28)10~5 МПа"1, а относительное уменьшение пористости составляет 1,0-4,4 %,

Для образцов второй группы уменьшение ßjuMсоставило от (2,92-I3.,2)I0~5 una"1 до (0,12-1,2)Ю"5 ЫПа"1, уменьшение пористости - 5,3-10,8 а для образцов третьей группы, соответственно, от (9,3-18,3)10"^ una"1 до (0,12-0,75)Ю"5 МПа"1 и 8,3-19,6%.

В работе ь виде таблиц приводятся.относительное и абсолютное изменение коэффициента пористости пород-коллекторов рассматриваемых площадей при эффективных давлениях,! соответствующих глубине их залегания.

Показано, что на глубине залегания образцов (отобранных с глубин 3IUJ-6I98 и) относительное уменьшение коэффициента пористости составило от 1,0 до 20,5 а абсолютное - 0,16-2,35 при широком диапазоне изменения глинистости (7,2-43,5 ,1) и минералов кварца (9,5-87,9 Д).

В работе рассматриваются.такке особенности изменения объема порового пространства И коэффициента пористости ДЛЯ трел классов песчаников при различных соотношениях внешнего давления (до 160 МПа) и внутрипорового (до 60 Ulla),с цель» выяснения степени (эффекта) их влияния :на свойства пород на больших глубинах.

Установлено, что для образцов первого класса при различиях постоянных значениях аффективного давления & 4 .60 Ulla и всестороннего давления до 80 МПа, Pic и Рп в одинаковой степени влияют на коллекторские свойства пород. При. высоких значениях Pío 60-100 МПа и постоянных эффективных давлениях Р» ^60 Ш1а наблюдается незначительное повышение эффекта' порового давления над внешним и аначение ДКп/Кп при постоянных эффективных давлениях уменьшается.

Сопоставление влияния P¿c » Рл » Рэ давлений на изменение дКп/Кл показывает, что для образцов П класса при различных постоянных значениях 40 Ulla и Pfc а 60-70 ЬЕЛа, влияние порового давления на коэффициент пориоюоти меньше, чем внешнего давления.

- 15 -

и при постоянных значениях аффективного давления до 40 i./, лКп|((п увеличиваете». При высокий значениях внешнего давления более 60-70 ИПа и 40 МПа аффект порового давления приблиаа-ется к эффекту внешнего давления, а затеи превосходит его.

Для образцов 12 класса до Pie- ¿ W и Pit Ш1а эффект внвш- с него давления превышает эффект норового давления и значениядКп/Кп увеличиваются. При значениях Pêc ^ 40-50 УПа и 40 ЫПа

фект порсвого давления превышает, эффект всестороннего (внешнего) давления и при различных постоянных значениях эрфективного давления болое 40 МПа значение ¿KnjKti уменьшается.

Результаты этих исследований могут быть использованы для прогнозирования коллекторких свойств пород ;а больших глубинах а оценки их свойств в условиях аномально высоких пластовых давлений. ,

В работе приводятся закономерное m относительного изменения коэффициента пористости от пластового давления при различных постоянных значениях всестороннего давления. Показано, что при низких значениях ьнешего давления изменение лКп/Kn т пластового давления происходит болге интенсивно, однако, по мере роста внешнего давления эта интенсивность сникаетсн, а хара-тер изаенеыя криьых ùKnjKn- f(Pn) чзрехадиг от олерезаэдего темпа к линейному. .

Б ¡ьстон^ей главе рассматривается гакже изменение проницае-мост;: аарод-коллектороь ¡йжно-даспийской впадины при филиации газа (воздуха) и жидкости ^керосина) при эффективных давлениях до 8J МПа.

Изучение абсолютной проницаемости пород-коллекторов при фильтрации газа проводилось в диапазоне изменения их начальной проницаемости в атмосферных условиях (от до 100»

- к -

м^ и более).

До проведения опытов образцы пород были сгруппированы по их литологическому составу согласно классификации, приведенной выше.

Приводятся изменения абсолютной проницаемости пород при фильтрации воздуха в"зависимости от эффективного давления до 80 Ша. Показано, что с увеличением элективного даалешы до ЗС ЫПа у всех образцов наблюдается резкое уменьшонпе проиицаеиооти. При «дальнейшем увеличении давления проницаемость умзн-лается неьначи-тельно.

Анализов экспериментальных данных установлено, что максимальное уменьшение пронгчаеиости .'.ри увеличении эффективного давлесин происходит у образцов с глинистым цементом, входящих ь третьи группу,- При Рэ = 83 ЦПа проницаемость (Кп^г) их умекьиаетсн в 2,0-2,7 раза, адКпр.г/Кпр.г. ни 44-53 %.

ипшыальное изменение происхо„..т у образцов с карбонатным цементом, входящих в первую группу, при этом умоньисние Кпр.г. составило 1,4-1,64 раза, а дКлр.г./Кпрг - 26-32 Гэ. Для цисчаникоь ' и алевритов, входящих во вторую группу, с глинисто-карбонатным цементом, уменьшение проницаемости составило 1,7-2,0 раза, а относительное изменение 35-44 ¡3.

Установлена связь между исходной и относительной проницаемостью пород. Показано, что с увеличением значении начальной проницаемости относительное изменение проницаемости уменьшается линейно, что является косвенным проявлением влияния на величину проницаемости относительной глинистости, наибольшими значениями которой, как правило, характеризуется низкопроницаеыые и низкопористие породы.

Исследование проницаемости пород-коллекторов проводилось и

при фильтрации жидкости (на керосине с плотностью 0,80 г/си^ и вязкостью 1,62 спз).

П^и проведении экспериментальных исследований особое внимание уделено методическим вопросам. В процессе разработки методики

проведения опытов было установлено, что при начениях давлений

р

флюида на выходе образца ггР/ тг ( Р| - ¡авление флюида на входе образца) проницаемоств породы практически не изменяется при конкретном паровом давлении. Когда перепад давления приближается к давлению флюида, на выходе образца наС-вдается сущес^енное различие в изменении проницаемости при зал?ином пластовом давлении, что, на наш взгляд, вызвано нарушением ламинарности потока флюида. Талиы образом, экспериментально установлено, что, при изучении пронйцаемости пород в условиях высоких поровых давлений, для соблюдения закона Дарси, необходим такой ламинарный режим потока флюида через образец породы, чтобы давление на выходе образца всегдь1 превышало половину величины давления на его входе.

В работе приводятся кривые и табличные данные по изменению проницаемости пород-коллекторов в зависимости от всестороннего давления до 130 МПа при различных постоянь х значениях порового давления до 60 И Па.-

Установлено, что при внешнем давлении до 60 МПа и эффективном давлении до 40 МПа эффект внешнего давления превышает эффект порового давления, а при значениях всестороннего давления более 60 МПа и постоянных значениях эффективного давления более 40 МПа эффект порового давления превышает эффект внешнего давления- в результате чего проницаемость пород существенно повышается.

Разработана методика определения проницаемости при фильтрации жидкости через абсолютную проницаемость по газу для образцов разного лйтологического состава.

С этой цель» проведена серия экспериментов по определении проницаемости при фильтрации газа и жидкости на одних и тех хе образцах пород с исходной проницаемостью по газу, изменяющейся от 9 8 до 115-1СГ15 м2.

« Установлены закономерности изменения безразмерного коз^и-Ц| нта Л (равного отношению Кпр,ж. /Кпр.г ) в зависимости от эффективного давления до 100 ЫПа. Показано, чп/с ростом эффективного давления до 100 11Па значение А снижается от 0,34 до 0,123, при этом показано, что для изученных пород при фиксированном значении эффективного давления, значения Л близки друг другу, что дало возможность определять проницаемости пород-коллекторов при фильтрации жидкости, чер:з абсолютную проницаемость по газу по формуле ¡(пр.эн. = А'Кпр-Г .

В работе рассматриваются закономерности.изменения мехзничер*-ких характеристик горных пород в^услов^ях, моделирующих пластовые. Эксперименты проводились при различных значениях внешнего давления до 120 ИПа и пороврго до ВО МПа для пород-коллекторов и пород-экранов разного диалогического состава по схеме, аналогичной той, по которой изучались коллекторские свойства пород.

Даны качественные и количественные изменения параметров механических свойств пород в зависимости от внешнего, перового, эффективного давления и показано, «о получение закономерности и особенности ивме зния твер.таоти,; Предела текучести и пластичности согласуются с закономерностями, полученными, при изучении коллвсторс-хих свойств и могут быть использованы для установления связей между физическими и механическими свойствами пород.

• Сделано заключение, что неучет влияния порового давления при экспериментальном изучении прочностных и пластических свойств_йо-род внооит существенные погрешности в их значения и следователь^,

и определение режимных параметров глубоких и особыно сверхглубоких скважин.

В четвертой главе описали результаты моделирования колдоктор-ских и прочностных параметров при высоких давлениях и температурах.

В задач-у исследовании входило оптимизировать условии проведения экспериментов, получения различи;;}, моделей ко л лекторских и прочностных параметров с использоампеи истодов планирования экспериментов в условиях, цодслируи^.л цлаето^ыи. л частности, моделирование взаимосвязей пористост.: и твердости с мрмоди.:тическиии факторами и гранулометрическими, минералогическими особенностями горних пород при наименьшем количестве опытов.

Все расчеты выполнены ь везразморн;;* координатах для относительных величин Д Ко /¡(а , дРт4/Рг& - как отноленаа данного параметра при явлениях С Р-* = КМСи ИЯа), температурах (6 » 53-135 °С) о"различным содернаииеи глинистости. (/% » о-43 ,£). минералов кварца в 6-75 ,5) к значаайв этих же параметров при комнатной темпер;1 гуре и"давленая, риьнси йПа.

Значения вход ни: факторов,- ах уровни и ссьтаетствукцие значения выходных параметров (ДКп/Ка н 4 РтС/РтС) ириаьдони в матрицах планирования л приводятся ь р^осте.

Вначале-строились частные зависимости. Для эХого значения относительного изменения выходного'параметра дКл/Кп а дР осреднялись при каждом постоянном значении рассматриваемого фактора и получен ряд значений одного фзктора и соответствующие средние

значения Л Ко/Кп алР^/Ягб.

В результате корреляционного анализа, выполненного с помощью, соответствующей'программы на ЗВЦ, получены частные зависимости и входящие в них коэффициенты.

. - 20 -

Иосле умножения частных зависимостей были получены следующие 4'ат1 штические модели:

для коэффициента пористости получена двухфакторнак модель вида; ;»

Ф = 0,12 ( I + 0,798^ )(0,054^ + I) Кп

=*1>»5( + 1)(1 - О.Шх/РЬ1 )

Кп . "

Для твердости получена трехфлкто]ша модель вида;

песчано-алевриговые породы с глинистостью <,-20 %

Ф* = 0,35(0,908^1 р|с+ - 0,0ь/Рп )(Г- 0,12£п* )

гтЬ

песчано-алевритовые породи с глинистостью > 20 /5

2,09(1 + 0,334Ш(1 + 0,06#£)(1 - С,134 ) ' глинистые породы

^ = 0,8(1 + 1,49^1 Р6с)(1 - 0,021 Рл )(1 - С, 19 1г\Ь). Рть

Показано, что ка«. длп песчано-алеяритових, так и глинистых пород с ростом всестороннего давления параметрувеличш<и-ется по параболическому закону, причем основное увеличение пуоис- ■ ходит 10 Ш1а. После этого давления ''интенсивность роста твердости уменьшается. Рост температуры и пластового давления приводит к ыеныиению параметра л Ртб/ГЛ|.

Анализ вышеприведенных исследований показывает, что при наличии сравнительно небольшего количества ооытов с учетом соблюдении требований, предъявляемых в теории планирования экспериментов, монно получить довольно точное математическое описание влияния Лгерцобарических и литологи'нских факторов на деформационное поведение того или иного $изико-иеханического параметра пород.1 Полу-

пенные модели рекомендуется для использования при введении термодинамических поправок с учетом лятол р/ического оостиэа пород, характерного для больших глубия.

Пятая глава посвящается использования результатов зксиеримен-тальных исслед-аа»!'..а для решении иракт/чееких задач.

На основе обобщения экспериментальных данных построены номограммы, позволяющие экспресс-методом оп.'^ллягь термодинамические понразкл в величины пористости, проницаемости и твердости, определенных в атмосферных условиях, для пород л'.-лю-НаспиЛекои ¿падины в любом диапазоне,изменения градиента но^ых давлении.

Разрг 1отанш.;| комплекс номограмм ми.«? бить исиолазсаан при подочете запасов, лроектиговзаии строитольет":] скаааин, установлении связей между термодинамическими лонршоии, полученными в условиях, близких к пластовым.

В связи с подсчетом запасов нефти и газа и проектировании строительства сквэхин на площади Гвнеали вынолнеи комплекс экспериментальных исследований"" но определению коллокторских свойств пород в условиях, близких к пластовым.

Основными нефтегазоносными объектак.1 ьд.Гсиешш нвляытсл X горизонт балаханской свиты, свита "перерыва", НКЛ, ПК, КаС. В результате анализа 93 образцов пород, отобранных из 60 интервалов глубин, показана предельные и средние значения изменении пористости, проницаемости, содержания кварцевых минералов и карбонатности вышеуказанных за^еЛ неути и газа в нормальных териобарических условиях.

С целью получении термодинамических поправок в величины пори^ тостн на 30 образцах указанных обьектов были проведены опыты в у-словиях, близких к пластовым. Показано, что, для пород-коллекторов указанных объектов, относительное уменьшение пористости соот-

ветствущих глубин залегания составило 1,8-15,5 а абсолютное значение - 0,5-1,7 при этом наибольшее изменение пористости происходит у образцов с високин содержанлеи глинистости и низким удержанием кварцевых минералов.

Аналогичное исследование пронодилось по.^зучешш пр'очност-лых и плистических свойств пород для всего геологического разреза пл.Бахар, Гюне^ли. Полученные .экспериментальные данные по прочностным и пластическим свойствам пород сведены в виде таблиц и приводятся в работе.

Результаты экспериментальных исследований, приведенных в настопще!: главе, были, использовани ГосНИПИ "Гипроморнефтегаз" ПО "Каспморнефтегаз"'при подсчете зчпасов и проектировании строительства скважин на указанных площадях и воили в хоздоговорные работы К> 2/85 от 10.01.С5г., 15/91 от 14.11.1991г. и К? 15/92 от 10.01.1992г. ,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ"

1. Установлены закономерности изменения коэффициентов сжимаемости пор и пористости глубокозалегаищих песчано-алевритовых пород в широком диапазоне изменения пористости, глинистости, минералогического состава в зависимости от эффективного давления до

100 МПа и соответствующих глубине залегания образцов пород. Выведены эмпирические зависимости изменения коэффициентов максимальной сжимаемости порс-'д от содержания кварцевых минералов и зависимости содержания кварцевых минералов от глинистооти.

2. Составлена классификация пород-коллекторов западного борта Южно-Каспийской впадины по коэффициенту максимальной сжимаемости пор и по петрофизическим свойствам, с учетом их деформационного поведения при высоких термзбарических условиях.

3. Усовершенствована методика изучения проницаемости П"уод,

отличающаяся условиями создания перепада давлении и изучено извинение проницаемости пород-коллекторов западного борта ЮжноКаспийской впадини при фильтраты жидкости и газа в условиях, близких к пластовым.

4. На о'снове обобщения больного объёма экспериментальных исследований опредолены опытные коэффициенты, позволяющие оцецать проницаемость пород-коллекторов по жидкосги через абсолютную проницаемость по газу в условиях элективного давления.

5. Установлена эффект влиянии дифференциального Давления на фильтрационно-ёмкостные и прочностные свойства пород при всестороннем давлений до 150 1Ша и поровом до 70 ЫПа.

6. Построены матеиатические модели коллектором* и прочностных параметров с учётом совместного влияния внеиного, пороиого давлений, температуры и гранулоШ1 нералогической характеристики пород и рекомендованы для онределениа поправочных коэффициентов за влияние пластовых факторов.

7. Для поро;, западного борта Южно-Каспийской впадины экспериментально определены лопраиочаыз коэффициенты в величины пористости, проницаенисти и гьердссти за влияние аффективного дарления и температуры и построены номограиш, позволяющие вносить поправку в величины фильтрационно-eu.-iocTHux и прочностных параметров

до глубины 7 кц с учётом коэффициента аномальности поровых давлен.in .

8. Экспериментально определены фидьг^ациокно-е'мкостиые и прочностные свойства поуод месторождений Гюнешли и Бахар в пластовых условиях, результаты которых использовались при подсчете запасов и проектировании строительства поисково-разведочных скважин.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

- 24 -

Г.Иамедов B.C. Исследование закономерности изменения температуры. с'глубиной // Республиканская научная конференция аспирантов,- Баку; Злм, 19Э4,- с.174-174.

2. Иманов A.A., Ахундов У.Х., Ыамедов B.C. Механические свойства горных пород, стратиграфических свит месторождения Бахар// Республиканская научно-теоретическая конференция молодых ученых

и специалистов. Проблемы и перспективы освоения углеводородных ресурсов Азербайджана. Баку; Злм.- 1985.- с.63.

3. Иманов A.A., Ахундов У.Х., Мамедов B.C. Влинние всестороннего и порового давлений на процесс деформации и разрушения горных пород // УП Всесоюзное совещание "Физические свойства горных пород при высоких давлениях и температурах".- Ереван, 1985.- с.92-93^.

4. Иманов A.A., Ахундов У.Х., Ыамедов B.C. Особенности деформации и разрушения глинистых пород при всестороннем и поро-вом давлениях // 1У Всесоюзная научно-техническая конференция "Разрушение горных пород при бурении скважин",- U., 1986.

5. Мамедов B.C., Иманов A.A. Петрофизические свойства пород-коллекторов продуктивной части разреза месторождения 28 Апреля (Гюнешли) в нормальных термобарических и пластовых условиях // П.- ВИНИТИ, 20,08.90, № 4700-В.90.

6. Иманов A.A., Керимов P.A., Мамедов B.C. О фильтрационных свойствах глубокозалегащих пород-коллекторов в пластовых условиях.// Научно-практическая конференция "Проблемы освоения шельфа Каспийского моря".- Баку, 1991.- с.18-22. ■

7. Иманов A.A., Иамедов B.C., Сулейманов Т.Х, Коллекторс-кие свойства пород глубокозалегаюцих залеяей нефти и газа Ю.<но-Каспийской впадины рри высоких термобарических условиях // Научно-практическая конференция "Проблемы освоения шельфа Каспийски-