Сторінка 26 з 50
Деформації й осідання земної поверхні
Деформації й осідання земної поверхні виявляються лише при досягненні ними небезпечних (критичних) значень або за результатами впливу на об'єкти і системи облаштування родовища - смятие, злам свердловин, пориви нафтопроводів, деформація будівель і ін. Початкові стадії таких процесів виявляються лише за результатами спеціального моніторингу. Сукупність умов, яка може привести до виникнення аномальних деформацій земної поверхні в процесі відбору УВ, включає:
- наявність АВПД і темпів їх зниження в процесі розробки родовищ;
- схильність резервуарів до сильної стисливості;
- наявність високої пористості порід продуктивних (теригенних) колекторів - до 30-35%;
- значну сумарну потужність продуктивних горизонтів;
- наявність зон розмивів слабопроницаемих пластів в многопластових залі жах.
В основі прогнозних оцінок деформацій земної кори при інтенсивній експлуатації покладів нафти лежить припущення про те, що ущільнення порід в розрізі може спричинити таку ж величину осідання поверхні землі. Для наближеної оцінки осідань Б.В. Боровським та ін. (1989) запропонована наступна формула:
де S - величина осідання землі, м; ; - зміна ефективного напруги, МПа; ас - коефіцієнт ущільнення порід колекторів, МПа; m - мощ- ність (товщина) пласта-колектора, для якого проводиться оцінка можли ного осідання, м.
Зміна ефективного напруги () розраховується як різниця між гірським, або геостатічеських (тиск вищерозміщених порід), і плас товим тиском. Коефіцієнт ущільнення порід (ас) визначається по дан ним компресійних випробувань грунтів в непорушеному стані або на основі розрахункових даних (табл. 5.17), як це рекомендується в роботі [31].
Для глинистих порід при складанні прогнозів просідання рекомендується використовувати коефіцієнт ущільнення (2,0-3,0) * 10 -4 МПа, значення якого варіюють в залежності від глибини залягання. Просадні явле-ня, як зазначено вище, залежать від багатьох причин, і для більш точних оцінок потрібно облік комплексу чинників і постановка спеціалізованого геоді- наміческіх моніторингу.
Слід зазначити, що при інтенсивному законтурному заводнении процес осідання земної поверхні проявляється незначно або припиняється. При експлуатації покладів в карбонатних породах, як правило, сильних проса дочних явищ земної поверхні (більш перших дециметрів) не виникає.
Одна з сучасних проблем розробки та експлуатації родовищ - збереження колекторів в процесі видобутку УВ. Багаторазове розтин пластів за рахунок повторної перфорації та інших видів впливу призводить тер-модінаміческую систему "колектор - насичують флюїди" до неравновес- ному стану. В такому випадку краще говорити про геолого-технічних нафтогазових системах (ГТНГС), реакція яких на зовнішні впливи не є строго детермінованою, залежить від багатьох чинників і носить су- нням стохастический характер.
Стохастична природа прояви вихідних параметрів ГТНГС обумовлена насамперед їх гетерогенним будовою. В іншому випадку ми мали б однотипну реакцію елементів систем на зовнішній вплив, наприклад ППД та ін.
Таблиця 5.1 - Коефіцієнти ущільнення порід колекторів
Ефективне напруга, МПа Глибина по- вантаженим, м
Розглядаючи структуру ГТНГС як взаємодіє безліч одне рідних елементів (умовно неподільних), об'єднаних спільними функціями (наприклад, вміщати і утримувати певні обсяги флюїдів) при за- випікання загальних цілей розвитку систем, можна стверджувати, що вона гетероген на і має такі властивості.
1. Межі в просторі чітко окреслені і в значній мірі визна ються внутрішніми закономірностями будови і функціонування.
2. Структура ГТНГС має чітку морфологію, потоки масо-і енерго обміну між компонентами здійснюються по певних каналах - не однорідна, локалізованим в просторі. Канали є одним з найважливіших властивостей гетерогенності.
3. Вилучення з ГТНГС хоча б одного компонента веде до руйнування системи або її кризи, а додавання ще одного компонента - до істотної зміни її властивостей.
4. Реакція ГТНГС на зовнішні впливи не є строго визначеної в часі і просторі, що створює певні обмеження в їх управлінні за допомогою зовнішніх впливів. Така властивість робить неможливе можна їх приведення у будь-який бажане положення, а енергетичні зат- рати не завжди компенсуються позитивним ефектом в залежності від цільового призначення впливів.
При оцінці впливу на ГТНГС звернення до неоднорідностей як найважливішого системному властивості викликано їх фундаментальної роллю в реакції на витяг флюїдів. Крім просторово-часового перераспределе- ня видобутих запасів і ініціюючого фактора геодинамічних подій їх можна розглядати як властивість, що обмежує мимовільно орга цію ГТНГС в більш складні форми (або, навпаки, сприяє їй).
Відзначимо, що під однорідної сукупністю (однорідністю) слідом за Д.А. Родіоновим ми будемо розуміти таку сукупність, елементи якої формуються під впливом загальних основних причин і умов, а закони їх розподілу мають просту структуру. Неоднорідною сукупністю яв ляется така сукупність, в якій різні елементи формуються під впливом різних причин і умов.
Одним з найважливіших в ГТНГС є властивість домінантності, суть якого в тому, що система завжди тяжіє над елементом, визна ляя його поведінку. У разі зміни властивостей елементів без урахування властивостей системи остання все одно буде прагнути до збереження траєкторії раз- вітія.
Наприклад, при розгляді матеріальних і енергетичних балансів в макросистемах вважається, що для збереження їх стійкості варіації складових балансів не повинні перевищувати 10%; при зростанні їх від 7 до 17% відбувається перехід енергії на вищерозміщений рівень організації, що призводить до появи нових властивостей. Мабуть, ці властивості притаманні і ГТНГС.
З теорії відкритих нерівноважних систем також відомо, що двіжущей- ся матерії (субстанції) крім тенденції до мимовільної деградації (ентропійних процеси) властива також тенденція до мимовільної орга нізації в більш складні системи.
Зриви і скачки в ГТНГС проявляються у вигляді змін просторово-часових параметрів нафтовіддачі. При передачі впливів (відбір флюі дов, ППД і ін.) Система змушена змінювати властивості, щоб відповідати новим умовам. Це відбувається через прояв нових видів зв'язків між компонентами. У ГТНГС цей ефект може виразитися у взаємодії елементів (тел) неоднорідностей, що містять різні запаси флюїдів, нерідко з іншою якістю продукції.
Такий ефект носить назву зрив адаптації; при цьому система або гинув- немає, або істотно змінюється. На практиці ефект зривів проявляється у вигляді зміни характеристик збережених каналів масо-і енергообміну за рахунок переходу до експлуатації різних видів просторового роз- ку неоднорідностей колекторів - від мікрорівня до мегарівня. Систематизація рівнів неоднорідності прийнята відповідно до уявлень, викладеними в [64 та ін.]. Найчастіше стрибкоподібні зміни добивних параметрів пояснюються нафтовиками-практиками іншими ефектами - по-похибкою вимірів, включенням в роботу інших кущів свердловин і ін. По-катування ж пояснити вищевказані ефекти із застосуванням традиційних методів геолого-гідродинамічного моделювання нафтовіддачі рідко при-водить до задовільним рішенням . Невдачі в більшості своїй обус- лову недооцінкою складно побудованих, гетерогенних, поліфаціальних тел - елементів ГТНГС, які сприяють формуванню запасів нафти, погано виникають під час заводнении.
Коефіцієнт охоплення заводнением залежить переважно від соотноше-ня в колекторах структуроутворюючих елементів мезо- і макронеоднород ностей (табл. 5.18).
Перераховані вище елементи неоднорідності реагують на дії не ізольовано, а, як правило, у взаємозв'язку з мікронеоднорідних: гли ністостью, мінеральним складом, ступенем цементації, мікрослоістостью, розмірами і формою пір, фізико-хімічними властивостями флюїдів і ін.
Чисельне моделювання руйнування скелета порового простору в однорідних і неоднорідних колекторах на основі нелінійних уявлень процесів фільтрації рідин в пластах [79] дозволило отримати на- дмуть висновки:
- активний вплив на пласт (форсований режим роботи свердловин, тривалий відбір рідини з пласта без компенсації закачуванням і ін.) призводить до нелінійної реакції пластової системи;
- реакція проявляється у вигляді хвильових процесів в областях підвищених пластових тисків і підвищених депресій;
- амплітуда хвилі не залежить від початкових умов і визначається тільки нелінійними властивостями середовища;
- в просторово неоднорідному колекторі хвиля поширюється насамперед в високопроніцаемого області і практично не проникає в низько проникну.