Способ оценки коэффициента пластической деформации пород

Способ оценки коэффициента пластической деформации пород

Реферат

Изобретение относится к геолого-геофизическим методам оценки коллекторских свойств пород, особенно на больших глубинах, где могут залегать породы с критической величиной пористости на границе коллектор - не коллектор и на пористость пород влияет не только горное давление вышележащих пород, но и геологическое время воздействия на породу этого горного давления, определяемое коэффициентом пластической (необратимой) деформации пород.

Воздействие на породу всестороннего давления в лабораторных условиях или горного давления на породу в естественных природных условиях приводит к проявлению как упругой, так и пластической (остаточной) деформации.

Известен способ оценки коэффициента пластической (необратимой) деформации пород под действием всестороннего давления, превышающего предел прочности породы (Александров Б.Л. Аномально высокие пластовые давления в нефтегазоносных бассейнах. М.: Недра, 1987, с.6). Для реализации способа из керна выбуренной породы изготавливают образец определенного размера, помещают его в автоклав и при постепенном увеличении до заданного предела и последующем снижении всестороннего давления регистрируют изменение общего объема образца. По разнице между начальным и конечным объемами образца, отнесенной к общей нагрузке, испытанной образцом, судят о величине коэффициента пластической (остаточной) деформации. На остаточную деформацию оказывает влияние не только величина горного давления, испытываемого породой, но и фактор времени, проявляющийся в дополнительном уплотнении пород со временем. Постоянная нагрузка, воздействующая на породу длительное время, приводит к ее уплотнению за счет расплавления зерен породы на их контактах и скольжения их относительно друг друга с формированием более плотной упаковки структуры.

Поэтому недостатком этого способа является отсутствие учета фактора времени, так как процесс нагружения образца в лабораторных условиях протекает сравнительно кратковременно от нескольких часов до нескольких суток и фактор времени не сказывается на величине коэффициента остаточной деформации породы.

Также известен способ оценки деформационных свойств пород, находящихся при нормальных пластовых давлениях, заключающийся во взятии и исследовании керна породы с разных глубин, построении по данным исследований графиков зависимости изменения пористости пород от глубины их залегания для пород разного возраста (Котяхов Ф.И. Физика нефтяных и газовых коллекторов. М.: Недра, 1977 г.) - прототип.

Однако известный метод не позволяет с достаточной достоверностью определить коэффициент пластической деформации пород, так как часть кернов отбирается из интервалов с повышенными или аномально высокими пластовыми и поровыми давлениями, влияющими на величину пористости пород.

Техническим результатом предлагаемого способа является достоверность оценки коэффициента остаточной (пластической) деформации за счет учета фактора времени и расширение технологических возможностей.

Технический результат достигается тем, что в способе оценки коэффициента пластической деформации горных пород при нормальных пластовых давлениях, включающем исследование образцов керна горных пород, взятых на разных глубинах, и использование результатов исследования для построения графиков зависимости изменения пористости пород от глубины их залегания для условий нормального пластового давления для пород разного возраста, согласно изобретению предварительно по скважинам, в которых отобраны керны, обрабатываются материалы геофизических исследований скважин (ГИС), по которым определяются величины поровых давлений, по результатам замеров давлений при испытании этих скважин - пластовые давления в коллекторах, устанавливаются интервалы разрезов с нормальными пластовыми и поровыми давлениями, из общей совокупности точек на планшете распределения пористости по глубине отборов кернов выбираются точки, соответствующие пластам с нормальными пластовыми (поровыми) давлениями, и по ним строятся графики зависимости изменения пористости пород от глубины для пород разного возраста и условий нормального пластового (порового) давлений, по графикам зависимостей изменения пористости пород от глубины их залегания для условий нормального пластового (порового) давлений определяют коэффициенты пористости на одной и той же глубине залегания для пород разного возраста и определяют коэффициент пластической деформации пород по соотношению разницы между коэффициентами пористости на одной и той же глубине залегания для разного возраста к разнице времен формирования этих пород.

Новизна заявляемого предложения обусловлена тем, что обеспечивается возможность определения коэффициента пластической деформации горных пород, который ранее определялся без учета возраста горных пород, т.е. фактора времени воздействия горного давления.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, обеспечивающая решение поставленной задачи, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Промышленная применимость заявляемого предложения заключается в возможности учета фактора времени через величину коэффициента пластической деформации, что позволяет более обоснованно прогнозировать наличие пластов - коллекторов на больших глубинах в разрезах разного возраста в новых геологических условиях.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены графики зависимости изменения пористости глин с глубиной их залегания для условий нормального пластового давления для пород разного возраста.

Пример конкретного осуществления способа оценки коэффициента пластической деформации пород.

Для реализации способа предварительно по скважинам, в которых отобраны керны, обрабатываются материалы ГИС, определяются величины поровых давлений, по результатам замеров давлений при испытании этих скважин - пластовые давления в коллекторах, устанавливаются интервалы разрезов с нормальными пластовыми и поровыми давлениями, из общего распределения точек на планшете распределения пористости по глубине отборов кернов выбираются точки, соответствующие пластам с нормальными пластовыми (поровыми) давлениями, и на основании статистической обработки результатов керновых определений пористости для пород одного литологического состава (например, глин или песчаников) строятся графики 1, 2, 3 и 4 зависимости изменения пористости с глубиной их залегания для условий нормального пластового (порового) давления для пород разного возраста, по графикам зависимостей изменения пористости пород от глубины их залегания для условий нормального пластового (порового) давлений, которые представляют собой прямые линии, угол наклона которых определяется возрастом вскрываемых глинистых толщ, определяют коэффициенты пористости на одной и той же глубине залегания для пород разного возраста и определяют коэффициент пластической деформации пород по отношению разницы между коэффициентами пористости на одной и той же глубине залегания для разного возраста к разнице времен формирования этих пород.

Например, на глубине 5700 м в соответствии с кривой 1, характеризующей пористость глин на этой глубине в девонское время (360-408 млн лет назад), Кп=1%, а в соответствии с кривой 4, характеризующей пористость глин на этой же глубине в более ранний геологический период - палеогеновое время (25-65 млн лет назад), Кп=3%. Таким образом, разница в пористости в 2% на глубине 5700 м за счет разницы во времени примерно в 340 млн лет характеризует коэффициент пластической деформации за счет фактора времени Кпл.д.=2%/340 млн лет =5,88·10^-9%/лет. С учетом величины этого коэффициента можно определить вероятные глубины вскрытия пород на границе коллектор - не коллектор для пород разного возраста. Причем глубины залегания пород с критической величиной пористости будут больше для молодых пород и меньше для пород более древнего возраста.

Способ оценки коэффициента пластической деформации горных пород при нормальных пластовых давлениях, включающий отбор и исследование кернов пород, взятых на разных глубинах, построение по данным исследования графиков зависимости изменения пористости пород от глубины их залегания для пород разного возраста, отличающийся тем, что предварительно по скважинам, в которых отобраны керны, обрабатываются материалы геофизических исследований скважин (ГИС), по которым определяются величины поровых давлений, по результатам замеров давлений при испытании этих скважин - пластовые давления в коллекторах, устанавливаются интервалы разрезов с нормальными пластовыми и поровыми давлениями, из общей совокупности точек на планшете распределения пористости по глубине отборов кернов выбираются точки, соответствующие пластам с нормальными пластовыми (поровыми) давлениями и по ним строятся графики зависимости изменения пористости пород от глубины для пород разного возраста и условий нормального пластового (порового) давления, по графикам зависимостей изменения пористости пород от глубины их залегания для условий нормального пластового (порового) давления определяют коэффициенты пористости на одной и той же глубине залегания для пород разного возраста и определяют коэффициент пластической деформации пород по соотношению разницы между коэффициентами пористости на одной и той же глубине залегания для разного возраста к разнице времен формирования этих пород, что позволяет для больших глубин, где могут залегать породы с критической величиной пористости на границе коллектор - не коллектор, учитывать не только величину горного давления на изменение пористости с глубиной, но и фактор геологического времени воздействия на породу этого горного давления, определяемого коэффициентом пластической (необратимой) деформации пород.