Файл: Тхостов Б.А. Начальные пластовые давления в нефтяных и газовых месторождениях.pdf

Углы падения верхних пластов невелики, но увеличиваются

«с глубиной из-за увеличения мощности осадков.

Дж. Диккепсон на побережье Мексиканского залива указы­ вает до GO нефтяных месторождений, по которым выявлено около

90 участков, зон, блоков и залежей «аномально» повышенных

давлений.

Причиной, порождающей «аномально» высокие давления, упо­ мянутый автор считает сжатие (уплотнение) пластов под весом вышележащих толщ, при полной локализации залежей. Коэф­

фициент увеличения давления, по его мнению, зависит от того,

чем насыщен пласт, причем при насыщении, например, водой этот коэффициент будет меньше, чем при насыщении газом.

Для подтверждения этого положения им приводится пример газовой залежи, в которой коэффициент роста давления на 1 м

(0,7 фунта/дюйм2/фут) при давлении па глубине 3105 м (10 000

футов) — в наиболее приподнятой части залежи — 633,5 ата

(8175 фунтов/дюйм2).

Недостатком аргументации перечисленных выше иностранных авторов является то обстоятельство, что, рассматривая конкретные случаи образования аномально повышенных давлений, они

не приходят к общим закономерностям образования как пласто­ вых так и аномально повышенных давлений.

Действительно, такие элементарно конкретные схемы, как сильное сжатие пластовой жидкости, вследствие уплотнения осадка под влиянием веса вышележащих пород и отсутствия путей к миграции; сохранение ненормального давления от возраста породы; сжатие тектоническими силами песчаника в горизонталь­ ном направлении и т. д. могут отвечать частным случаям, но не могут раскрыть генетическую сущность пластового давления

вообще.

Из иностранных авторов сущность пластового давления наибо­ лее полно рассмотрел А. И. Леворсен [17].

«Жидкости, — пишет А. И. Леворсен, — заключенные в по­ рах коллектора, залегают под определенным давлением, обычно известным под названием пластового давления».

Далее А. И. Леворсен допускает смешение различных поня­ тий давления. Он считает, что забойное и гидростатическое давле­ ния, давления в закрытой скважине и в затрубном пространстве можно принимать эквивалентными термину «пластовое давление».

Ясно, что неправильно считать эквивалсйтпыми столь различ­

ные понятия, как забойное и пластовое давления, или затрубное и гидростатическое давления.

Следует отметить, что различное толкование терминов, приме­ няемых обычно для обозначения того или иного вида давления,

в какой-то мере допускается и в отечественной технической лите­ ратуре и в промысловой практике.

13

В связи с этим целесообразно, по-видимому, ввести унифици­ рованную терминологию для обозначения давлений.

А. И. Леворсеи выделяет два «типа пластового давления».

1.Гидростатическое давление — статический вес столба воды, возрастающий по вертикали вниз. Прирост давления в этом слу­ чае равен гидростатическому градиенту.

2.Гидродинамическое давление — динамическое давление, рас­ пространяющееся по горизонтали вдоль напластования от более высокого напора к более низкому. Степень изменения этого давле­ ния равна гидродинамическому градиенту.

Под первым типом подразумевается давление пласта, в кото­ ром жидкость находится в состоянии равновесия, т. е. пьезоме­ трическая поверхность представляет собой горизонтальную пло­ скость.

Под типом вторым имеется в виду давление, образующееся

впласте, когда нарушено равновесие давления в силу естествен­

ных условий движения жидкости или при отборе жидкости па

пласта скважинами.

Вэтом случае пьезометрическая поверхность будет наклонена

всторону направления потока, т. е. в сторону меньших давлений.

В качестве источников давления А. И. Леворсеи различает в основном две силы: а) вес столба воды над точкой замера давле­ ния; б) вес перекрывающих пород.

К второстепенным источникам пластового давления А. И. Леворсен относит изменение температуры, явления вторичного осаж­ дения или цементации, землетрясения, возмущения в атмосфере и океане, химические и биохимические реакции.

А. И. Леворсеи приводит также случаи аномально высокого избыточного давления и, наоборот, недостаточного пластового давления. Образование аномально повышенных давлений

А. И. Леворсеи объясняет как результат воздействия на данный пласт горного давления, т. е. веса вышележащей толщи горных

пород (геостатическое давление по А. И. Леворсену) в сочетании диастрофизмом. По мнению А. И. Леворсена, сбросы и другие тектонические нарушения могут отделить блоки проницаемых осадочных пород и создать для них непроницаемые граничные поверхности. «Диастрофизм в комплексе с весом налегающих

осадочных пород сжимает мягкие осадочные породы до меньших объемов в основном за счет сокращения порового пространства и

повышает пластовое давление» [17].

Разумеется, такое объяснение нельзя признать универсальным, т. е. отвечающим всем или большинству возможных случаев.

В качестве иллюстрации к упомянутой схеме образования избы­

точных пластовых давлений приводятся изолированные взбро­ шенные тектонические блоки на нефтяном месторождении Вен­ тура-Авеню, Калифорния. В частности, так объясняется аномально

высокое начальное пластовое давление, встреченное в зоне Д-7,.

14

УСЛОВИЯ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ СОСТОЯНИЕ И ВЕЛИЧИНУ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ В НЕФТЯНЫХ

И ГАЗОВЫХ ЗАЛЕЖАХ

Образование давления в нефтенасыщенных, газоиасыщепных и водопасыщепных пластах есть закономерный результат геоло­ гического развития крупных зон газо-пефтенакопления в земной коре, отдельных конкретных структур и структурных элементов, входящих в состав зтпх зон, в которых пористые проницаемые горизонты являются непосредственными аккумуляторами газа

инефти.

Смомента отложения осадков до образования горной породы

пдалее на протяжении всей истории своего существования пласты горных пород и насыщающие их жидкости и газы непрерывно подвергаются воздействию постоянно меняющегося комплекса природных условий. Эти изменения касаются как состава ком­

плекса, так п интенсивности проявления каждого из. этих условий в той или иной природной обстановке.

природные условия.

1. Давление, оказываемое весом вышележащей толщи горных

пород, называемое горным пли геостатическим давлением. Вели­ чина его зависит от мощности и плотности пород, а значение гра­ диента горного или геостатического давления при среднем удель­ ном весе осадочных пород 2,3 г/см* составит 0,23 кг1см? на 1 м

мощности.

Горное давление передается породами, а внутри породы зер­

нами, слагающими пласт. Оно противодействует гидростатиче­ скому давлению, которое образуется и передается жидкостью.

2. Давление, оказываемое весом контурных вод в пласте и равное по величине произведению удельного веса воды па вер­ тикальное расстояние от точки замера до наивысшей точки пласта, т. е. на разность альтитуд этих двух точек. Это давление пра­ вильно называть гидростатическим, так как данный термин от­ вечает генетическому существу явления.

В связи с этим давление столба воды, равного по высоте глу­ бине залегания пласта от поверхности, которое принято называть

16

гидростатическим, будем называть в дальнейшем изложении условным гидростатическим давлением.

Гидростатическое давление может быть больше, равно или меньше условного гидростатического давления, которое является величиной условной, не отвечающей никакому природному явле­ нию и не имеющей влияния на состояние пластовой энергии.

Гидростатическое давление зависит от минерализации пласто­

вых вод, проницаемости и литологической выдержанности коллек­ тора и положения наивысшей точки пласта относительно уровня моря.

Чем больше минерализация воды, т. е. чем больше количе­ ство солей, растворенных в воде, тем больше удельный вес воды

и тем больше при прочих равных условиях гидростатическое давление.

В нефтяных и газовых месторождениях удельный вес воды

изменяется в зависимости от генетических особенностей воды и гидрогеологической закрытости недр. Например, верхнемеловая залежь в месторождении Селли в южном Дагестане подпирается водой удельного веса 1,01 г/сл3, а удельный вес воды в кумском горизонте Ново-Дмитриевского месторождения Красно­

дарского края, в нижнемеловых отложениях Затеречной рав­

нины, в каменноугольных отложениях Горючкинского место­ рождения Саратовской области или в девонских залежах Мухановского месторождения Куйбышевской области —достигает 1,15—1,23 г/с.мА Градиент гидростатического давления будет изменяться, следовательно, от 0,1 до 0,12 кг1смЧм и, возможно,

даже более. Величина гидростатического давления в данной точке зависит также от способности породы передавать давле­ ние. Сильно глинистые пласты, обладающие низкой проницае­

мостью, неспособны к передаче давления на большие расстояния. Наоборот, хорошо отсортированные кварцевые пески и песчаники, обладающие высокой проницаемостью, хорошо передают давление

и образуют прекрасные подземные резервуары, по которым в силу естественных или искусственно созданных условий может происхо­ дить циркуляция вод на большие расстояния.

Разумеется, чем больше в таких условиях разница в отметках относительно уровня моря, точки замера давления и наивысшей точки пласта, тем больше будет и гидростатическое давление. При определении условного гидростатического давления — поня­ тия, не отвечающего какому-либо природному явлению, удельный вес воды принимают равным 1 г/сл13, а градиент гидростатического давления 0,1 ата/м. Если принять такой же градиент для гидро­

статического давления, то оно будет равным условному гидроста­ тическому, — когда устье скважины, для которой определяют давление, и наивысшая точка пласта занимают одинаковое поло­ жение относительно уровня моря. Будет меньше условного гидро­

статического давления, когда наивысшая точка пласта ниже относительно уровня моря, чем устье скважины. Будет выше,