Воздействия объектов нефтедобычи на геологическую среду


 

С началом разработки нефтяных и газовых месторождений происходи: стрессовое преобразование эндогенных и экзогенных процессов по сравнению с естественными условиями. Как правило, эти процессы развиваются в разных временных интервалах, но могут иметь единый генезис либо происходить детерминированно.

При этом, как и при процессах загрязнения, техногенное воздействие на геологическую среду (ГС) неодинаково на различных стадиях освоения месторождений УВ. На стадии поисковых работ оно минимально и носит кратковре­менный, преимущественно экзогенный характер, в основном это нарушение почвогрунтов, связанное с их механическим уплотнением и эрозией. Однако эти процессы могут дать толчок к началу деградации многолетнемерзлых грун­тов с образованием термокарстовых, термоэрозионных и других форм нару­шений поверхности, развитию эоловых процессов, оврагообразования, плос­костного смыва и др. При этом происходит изменение грунтов как субстратов для почвообразования и нарушение естественного теплового и гидрологичес­кого балансов на участках дорог, полевых баз и геофизических профилей.

Опасность перечисленных выше процессов для инженерных сооружений заключается в том, что они проявляются совместно. Поэтому уже на стадии поисков месторождений УВ необходимо иметь комплекс региональных геоэкологических карт масштаба 1:1000000 для оценки воздействия на ГС при проведении этого вида работ.

При оценках воздействия на ГС весьма важными являются дифференциация и идентификация источников загрязнения согласно классификации (рис. 5.1). Основные объекты нефтегазодобывающего комплекса в первую очередь подраз­деляются по признакам стационарности объектов (постоянные, временные), пространственных параметров объектов (площадные, линейные), теплофизических характеристик (тепловыделяющие, нетепловыделяющие). Комплекс при­знаков дополняется характеристиками загрязнения с расширением перечня объектов.

В работе [8] под площадными понимаются объекты, расположенные на од­ном или нескольких элементарных водосборах. Водосборы имеют четко выраженные границы и строго определенное перемещение влаги от периферии к осевым линиям (реке или дрене) и занимают площадь более 500 м2.

Линейные объекты располагаются на нескольких элементарных водосбо­рах, занимая в каждом из них площадь не менее 500 м2. Пространственные параметры характеризуются кратным превышением в вертикальной проекции одного из линейных размеров над другим.

Точечные объекты расположены в одном элементарном водосборе и зани­мают площадь менее 500 м2.

К тепловыделяющим объектам относятся объекты, при строительстве и эксплуатации которых происходит перманентное выделение теплоты, приводя­щее к активным изменениям теплового баланса грунтов. Нетепловыделяющи­ми объектами являются объекты, при строительстве и эксплуатации которых не происходит выделения теплоты, а изменение теплового баланса грунтов носит пассивный характер.

Идентификация источников техногенного воздействия объектов НГК по пространственным категориям необходима для:

-выявления источников техногенных воздействий на горные породы (типы площади, характер воздействия) с помощью аэрокосмических методов и наземного обследования;

- выявления площадей техногенного изменения пород и тенденций этого процесса (дистанционными, буровыми, геофизическими методами);

- прогноза техногенных изменений пород и проявлений эколого-геологических процессов в геолого-технологических (геофлюидодинамических) сис­темах (существующих и планируемых);

- выбора методов исследования воздействия техногенных объектов НГК на ГС и оценки зоны эколого-геологического влияния инженерных сооруже­ний;

- разработки моделей влияния объектов НГК на ГС.

С современных позиций скопление нефти и газа - это сложная открытая динамическая система, охватывающая нижнее и верхнее полупространства земной коры. Вскрытие этой системы даже одной скважиной является провоцирующим моментом, не говоря уже о масштабном извлечении нефти. При 5урении скважин, следуя [26], происходит несколько технологических "уда­ров": репрессия при вскрытии продуктивного пласта с превышением пласто­вого давления в 4-5 МПа и депрессия при освоении скважин до 10 МПа. Такие эффекты носят не только локальный, но и региональный характер. По данным Д.А. Дибирова, на месторождениях Восточного Предкавказья за 25 лет актив­ной эксплуатации месторождений произошло снижение пластовых давлений до 7,0-10,0 МПа. Техногенное воздействие не только изменяет естественный ;>ежим залежей, но и порождает новое, несбалансированное состояние эколого-технологической системы или ее отдельных частей (рис. 5.4).

Под геолого-технологической системой (ГТС) вслед за М.С. Голицыным и З.Н. Островским мы понимаем часть ГС, взаимодействующую с техногенным объектом. Таким образом, обосновывается необходимость оценки влияния последних на ГС с оценками границ такого взаимодействия.

Серьезную опасность для человека представляют в первую очередь аномальные природно-техногенные (индуцированные) геодинамические события, которые приводят к повреждению и авариям систем и объектов обустройства. Величина ущерба от таких разрушений может превышать 100 млн долл. (мес­торождение Уиллингтон, США).

С этих позиций представляется принципиальным анализ возможных послед­ствий изъятия УВ для компонентов ГС и возникновения геодинамических эффектов. Оценка таких воздействий (табл. 5.14, рис. 5.4) требует проведения комплексного анализа геолого-геофизических материалов (сейсморазведка, гравитационные и магнитные аномалии, данные бурения глубоких скважин), которые позволяют выявить активные зоны и тектонические нарушения. Такие ослабленные зоны земной коры имеют особое значение для оценки масштаба ссопереноса (флюидная разгрузка и питание). Положение аномальных зон уточняется по ландшафтным признакам и геохимическим данным, а также аэро-фотокосмическим снимкам. Активность напряженных тектонических зон вы­является достаточно отчетливо, так как отдельные тектонические нарушения просматриваются по разрезу почти до дневной поверхности.

 

Рис. 5.4. Принципиальная схема формирования чрезвычайных геодинамических ситуаций и их промышленных и экологических последствий при разработке месторож­дений УВ [35]

 

Такого рода нарушения приводят к блоковому строению месторождений, что кардинальным образом сказывается не только на эффективности разработ­ки месторождений, но и на преобразовании промышленных коллекторов и активизации геодинамических эффектов. Наблюдения на разрабатываемых мес­торождениях наглядно демонстрируют геодинамические события (табл. 5.16)

Деформационные события, связанные с активизацией современных движе­ний земной коры в пределах платформенных регионов, установленные результатами нивелировок, указывают на возможность образования высокоградиен­тных зон шириной 10-15 км и более, в которых среднегодовые скорости движений составляют 1-3 мм. В пределах развития нефтегазоносных бассей­нов современная активность таких зон возрастает до значений, приведенных в табл. 5.16, с формированием короткопериодных (от несколько месяцев до года) аномалий вертикальных и горизонтальных движений земной поверхности. Эти процессы Ю.О. Кузьмин (1999) связывает с локальными вариациями параметров среды (жесткостных, прочностных, емкостных) внутри самих разломных зон в обстановке квазипостоянного внешнего (регионального) погружения. Такой характер возникновения и развития деформационных процессов назван внутриразломными параметрическими деформациями ГС.

 

Таблица 5.16 - Показатели современных природно-техногенных событий и явлений, зарегистрированных на разрабатываемых месторождениях нефти и газа [26]

Деформационные события
Вертикальная компонента современной тектонической активности Горизонтальная компонента современной тектонической активности Вертикальные просадки земной поверхности, накопленные за счет длительного отбора флюидов Поверхностное разломообразование с горизонтальным растяжением До 4-5 см/год До 5-7 см/год 0,5-4,0 м 0,2-0,5 м
Сейсмические события
Местные землетрясения (тектонические) Сотрясения от "транзитных" землетрясений (удаленных, катастро­фических) Техногенные землетрясения с очагами в среде резервуара Индуцированные землетрясения с очагами над, под и за пределами резервуара (в том числе с очагами на глубинах до 10 км и более) сМ = 5-6 сМ = 3-4 М = 3,0-3, М = 4,0-6,0
Геофизические явления
Вариации силы тяжести за счет деформационных и флюидодинамических процессов природного и техногенного генезиса Вариации геомагнитного поля за счет тех же процессов 200-300 мкГал/год 8-10 нТл/год
Флюидодинамические явления
Аномальные концентрации гелия в зонах активных разломов Изменение пьезоуровня в наблюдательных скважинах 10-300 мл/л 0,5-1,0 м/год

 

Изучение механизма возникновения этих явлений в зонах платформенных асейсмичных разломов привело к коренному пересмотру представлений о масштабах и роли современной геодинамики в обеспечении промышленной и эко­логической безопасности природно-технологических систем НГК.

В связи с этим явления современных суперинтенсивных деформационных процессов в зонах платформенных асейсмичных разломов отнесены к новому классу геодинамических явлений - параметрически индуцированных тектонических движений. Кроме естественной природы возникновения такого рода олений во многих нефтегазоносных бассейнах зафиксированы многочислен­ные сильные и даже катастрофические геодинамические события техногено-индуцированного генезиса, связанные с разработкой месторождений УВ табл. 5.16).

Причиной появления современных техногенных геодинамических событий является комбинация нескольких инициирующих факторов, к которым на территории разрабатываемых месторождений относятся [35]:

- длительный интенсивный отбор УВ, приводящий к изменению локальных полей напряжений в резервуаре;

- регионально-неоднородное квазистационарное поле напряжений, аномальная (девиаторная) составляющая которого может реагировать сильным от­кликом даже на малые по величине техногенные воздействия (отбор - за­качка флюида, снижение пластовых давлений);

- современные нестационарные супераномальные деформационные процес­сы в зонах разломов;

- пространственная ориентировка современных разломов по отношению к особенностям распределения регионального поля напряжения;

- структурно-геологическая, литологическая и физико-механическая неоднородность резервуара, покрышки залежи и вмещающих пород;

-вертикальная дифференциация геологического разреза по гидродинамическим параметрам;

- приповерхностные инженерно-геологические и геокриологические усло­вия, усиливающие проявление природно-техногенных геодинамических процессов.

Механизмы инициирования перечисленных выше процессов изучены явно недостаточно, однако для землетрясений, связанных с разработкой УВ, они имеют следующие закономерности:

- сейсмические события возникают как при интенсивном отборе флюидов, так и при вторичном воздействии на пласт;

- техногенные сейсмические события, соотносимые с очагами в пределах резервуара УВ, по магнитуде не превышают 3,0-3,5;

- большей магнитудой (4,0-5,0) обладают очаги землетрясений, расположенные вне резервуара УВ, которые контролируются разломами, предрасполо­женными к сдвиговым деформациям;

- быстрое изменение аномально высоких пластовых давлений (АВПД) в результате отбора флюида может привести к изменению нагрузки на нижележащие напряженные пласты осадочной толщи и фундамента, чем спровоцирует даже более сильные по магнитуде землетрясения;

- изменение режима "отбор - закачка флюида" обычно приводит к измене­нию количества сейсмических событий;

- снижение ПД в резервуаре и его объемное сжатие приводят к деформации покрышки залежей УВ;

- между началом разработки месторождений УВ, количеством отобранного флюида и возникновением сейсмической активности зависимость не выявлена, хотя замечена тенденция ускорения таких явлений для газовых место­рождений (2-16 лет) по сравнению с нефтяными (от 7 до 87 лет).

Деформации и просадки земной поверхности обнаруживаются лишь при достижении ими опасных (критических) значений либо по результатам влияния на объекты и системы обустройства месторождения - смятие, слом скважин, порывы нефтепроводов, деформация зданий и др. Начальные стадии таких процессов обнаруживаются лишь по результатам специального мониторинга. Совокупность условий, которая может привести к возникновению аномальных деформаций земной поверхности в процессе отбора УВ, включает:

- наличие АВПД и темпов их снижения в процессе разработки месторождений;

- предрасположенность резервуаров к сильной сжимаемости;

- наличие высокой пористости пород продуктивных (терригенных) коллекторов - до 30-35 %;

- относительно небольшую глубину разрабатываемых залежей (до 2000 м);

- значительную суммарную мощность продуктивных горизонтов;

- наличие зон размывов слабопроницаемых пластов в многопластовых залежах.

В основе прогнозных оценок деформаций земной коры при интенсивной эксплуатации залежей нефти лежит предположение о том, что уплотнение пород в разрезе может повлечь такую же величину просадки поверхности земли. Для приближенной оценки просадок Б.В. Боровским и др. (1989) предложена следующая формула:

S=0,8 m,(5.17)

где S - величина просадки земли, м; ; - изменение эффективного напряжения, МПа; ас - коэффициент уплотнения пород коллекторов, МПа; m - мощ­ность (толщина) пласта-коллектора, для которого проводится оценка возмож­ного оседания, м.

Изменение эффективного напряжения ( ) рассчитывается как разность между горным, или геостатическим (давление вышележащих пород), и пластовым давлением. Коэффициент уплотнения пород (ас) определяется по дан­ным компрессионных испытаний грунтов в ненарушенном состоянии или на основе расчетных данных (табл. 5.17), как это рекомендуется в работе [31].

Для глинистых пород при составлении прогнозов просадочности рекомендуется использовать коэффициент уплотнения (2,0-3,0)*10-4 МПа, значения которого варьируют в зависимости от глубины залегания. Просадочные явле­ния, как указано выше, зависят от многих причин, и для более точных оценок требуется учет комплекса факторов и постановка специализированного геоди­намического мониторинга.

Следует отметить, что при интенсивном законтурном заводнении процесс оседания земной поверхности проявляется незначительно либо прекращается. При эксплуатации залежей в карбонатных породах, как правило, сильных просадочных явлений земной поверхности (более первых дециметров) не возникает.

Одна из современных проблем разработки и эксплуатации месторождений -сохранение коллекторов в процессе добычи УВ. Многократное вскрытие пластов за счет повторной перфорации и других видов воздействия приводит тер­модинамическую систему "коллектор - насыщающие флюиды" к неравновес­ному состоянию. В таком случае лучше говорить о геолого-технических нефтегазовых системах (ГТНГС), реакция которых на внешние воздействия не является строго детерминированной, зависит от многих факторов и носит су­щественно стохастический характер.

Стохастическая природа проявления выходных параметров ГТНГС обусловлена прежде всего их гетерогенным строением. В противном случае мы имели бы однотипную реакцию элементов систем на внешнее воздействие, например ППД и др.

 

Таблица 5.1 - Коэффициенты уплотнения пород коллекторов

Эффективное напряжение, МПа Глубина по­гружения, м Типы породы Коэффициенты уплотнения при пористости, %
Пески и песчаники
10-5-20 30-60 Плотные Среднесцементированные Рыхлые Плотные Слабосцементированные Рыхлые 0,8   0,5 - 1,0   0,7 - 1,2 2,8   0,9 2,0 - 1,4 3,0   1,0 2,3 - 1,5 з,з 1,5 1,2 2,5 3,5 1,4 2,9 3,8 3,0 - — - : -
Известняки и доломиты
10+20 1000 30+60 3000 Плотные Рыхлые Плотные Рыхлые 0,3 0,2 0,5 0,3 0,7 2,0 0,4 1,8 0,9 2,5 0,5 2,0 1,0 3,0 0,7 2,2 3,8 2,5 4,0 3,0 - -

 

Рассматривая структуру ГТНГС как взаимодействующее множество однородных элементов (условно неделимых), объединенных общими функциями (например, вмещать и удерживать определенные объемы флюидов) при обес­печении общих целей развития систем, можно утверждать, что она гетерогенна и обладает следующими свойствами.

1. Границы в пространстве четко очерчены и в значительной степени определяются внутренними закономерностями строения и функционирования.

2. Структура ГТНГС имеет четкую морфологию, потоки массо- и энергообмена между компонентами осуществляются по определенным каналам - неоднородностям, локализованным в пространстве. Каналы являются одним из важнейших свойств гетерогенности.

3. Изъятие из ГТНГС хотя бы одного компонента ведет к разрушению системы или ее кризису, а добавление еще одного компонента - к существенному изменению ее свойств.

4. Реакция ГТНГС на внешние воздействия не является строго определен­ной во времени и пространстве, что создает определенные ограничения в их управлении с помощью внешних воздействий. Такое свойство делает невозможным их приведение в любое желательное положение, а энергетические зат­раты не всегда компенсируются положительным эффектом в зависимости от целевого назначения воздействий.

При оценке воздействия на ГТНГС обращение к неоднородностям как важнейшему системному свойству вызвано их фундаментальной ролью в реакции на извлечение флюидов. Кроме пространственно-временного перераспределе­ния извлекаемых запасов и инициирующего фактора геодинамических событий их можно рассматривать как свойство, ограничивающее самопроизвольную орга­низацию ГТНГС в более сложные формы (или, наоборот, способствующее ей).

Отметим, что под однородной совокупностью (однородностью) вслед за Д.А. Родионовым мы будем понимать такую совокупность, элементы которой формируются под воздействием общих основных причин и условий, а законы их распределения имеют простую структуру. Неоднородной совокупностью является такая совокупность, в которой различные элементы формируются под влиянием разных причин и условий.

В процессе разработки коллекторов вначале отдаются флюиды из высокопористых их частей. Легкая извлекаемость запасов нефти также обусловлена сравнительно однородным составом вмещающих терригенных пород. Эти об­разования на примере многих месторождений приурочены к центральным ча­стям залежей, где вскрываются наибольшие по толщине эффективные толщи пластов. Здесь наряду с высокими пластовыми давлениями, облегчающими подвижность флюидов к депрессиям, начинают создаваться условия для глу­бокой переработки коллектора в высокопроницаемой области. При этом кроме изменения пористости, проницаемости и физико-химических свойств флюидов происходит частичное разрушение матрицы пород. Продукты такого разруше­ния выносятся с добываемой жидкостью, что подтверждается минералогичес­ким химическим анализом. Для многих высокодебитных скважин выявлена прямая связь между значениями добытых объемов и содержанием твердой фазы в добываемой продукции.

По данным [79], для скважин с высокими дебитами и малыми значениями показателей глинистости коллекторов в составе твердой фазы добываемых флюидов отмечается высокое содержание оксидов алюминия, кремния, кальция, что свидетельствует о процессе разрушения коллектора и переносе мине­ралов в пластовых условиях. Напротив, при малых дебитах скважин и высо­ком показателе глинистости, по данным ГИС, вынос с продукцией А12О3 и SiО2 очень мал.

Одним из важнейших в ГТНГС является свойство доминантности, суть которого проявляется в том, что система всегда довлеет над элементом, опреде­ляя его поведение. В случае изменения свойств элементов без учета свойств системы последняя все равно будет стремиться к сохранению траектории раз­вития.

Например, при рассмотрении материальных и энергетических балансов в макросистемах считается, что для сохранения их устойчивости вариации составляющих балансов не должны превышать 10%; при возрастании их от 7 до 17 % происходит переход энергии на вышележащий уровень организации, что приводит к появлению новых свойств. По-видимому, эти свойства присущи и ГТНГС.

Из теории открытых неравновесных систем также известно, что движущей­ся материи (субстанции) помимо тенденции к самопроизвольной деградации (энтропийные процессы) присуща также тенденция к самопроизвольной орга­низации в более сложные системы.

Срывы и скачки в ГТНГС проявляются в виде изменений пространственно-временных параметров нефтеотдачи. При передаче воздействий (отбор флюидов, ППД и др.) система вынуждена менять свойства, чтобы соответствовать новым условиям. Это происходит через проявление новых видов связей между компонентами. В ГТНГС этот эффект может выразиться во взаимодействии элементов (тел) неоднородностей, содержащих различные запасы флюидов, нередко с другим качеством продукции.

Такой эффект носит название срыв адаптации; при этом система либо гиб­нет, либо существенно изменяется. На практике эффект срывов проявляется в виде изменения характеристик сохранившихся каналов массо- и энергообмена за счет перехода к эксплуатации различных видов пространственного разви­тия неоднородностей коллекторов - от микроуровня до мегауровня. Систематизация уровней неоднородности принята в соответствии с представлениями, изложенными в [64 и др.]. Чаще всего скачкообразные изменения добывных параметров объясняются нефтяниками-практиками другими эффектами - по­грешностью замеров, включением в работу других кустов скважин и др. По­пытка же объяснить вышеуказанные эффекты с применением традиционных методов геолого-гидродинамического моделирования нефтеотдачи редко при­водит к удовлетворительным решениям. Неудачи в большинстве своем обус­ловлены недооценкой сложно построенных, гетерогенных, полифациальных тел - элементов ГТНГС, которые способствуют формированию запасов нефти, плохо вырабатывающихся при заводнении.

Коэффициент охвата заводнением зависит преимущественно от соотноше­ния в коллекторах структурообразующих элементов мезо- и макронеоднородностей (табл. 5.18).

Перечисленные выше элементы неоднородности реагируют на воздействия не изолированно, а, как правило, во взаимосвязи с микронеоднородностями: глинистостью, минеральным составом, степенью цементации, микрослоистостью, размерами и формой пор, физико-химическими свойствами флюидов и др.

Численное моделирование разрушения скелета порового пространства в однородных и неоднородных коллекторах на основе нелинейных представлений процессов фильтрации жидкостей в пластах [79] позволило получить сле­дующие выводы:

- активное воздействие на пласт (форсированный режим работы скважин, продолжительный отбор жидкости из пласта без компенсации закачкой и др.) приводит к нелинейной реакции пластовой системы;

- реакция проявляется в виде волновых процессов в областях повышенных пластовых давлений и повышенных депрессий;

- амплитуда волны не зависит от начальных условий и определяется только нелинейными свойствами среды;

- в пространственно неоднородном коллекторе волна распространяется прежде всего в высокопроницаемой области и практически не проникает в низкопроницаемую.

Результаты моделирования позволяют утверждать, что кроме значений пластового и забойного давлений на изменение пористости дополнительно влияет содержание глин в коллекторе. Разрушение и перенос твердой фазы происхо­дят в зависимости от взаимовлияния определенных условий и параметров пла­ста. Так, например, анализ эмпирической информации по горизонту Д, Миннибаевской площади Ромашкинского месторождения показал следующее [79].

Изменение пористости может происходить в сторону как уменьшения, так и увеличения. Эти процессы происходят в высокопористых, а также в низкопористых коллекторах во всех диапазонах пластового и забойного давлений. Такой дуализм разрушения коллекторов объясняется следующими процессами:

 

Таблица 5.18 - Влияние основных форм мезо- и макронеоднородностей на процессы охвата заводнением и геоэкологические последствия

Основные разновидности неоднородностей Следствия воздействий Реакция ГТНГС и развитие негативных техногенных процессов
Влияние вертикальных неоднородностей
Стратификация выдержанного пласта и замещение менее проницаемыми пропластками Перераспределение потока флюидов и его энергии на отдельные элементы. Возникновение квазистационарного скоростного поля и энергетического потенциала потоков Стабилизация (снижение) параметров нефтеотдачи; релаксация упругих напряжений; изменение гидрогеохимической обстановки; изменение физико-химических свойств добываемой продукции
Чередование низко- и высокопроницаемых коллекторов Усиление нестационарности скоростного поля. Неравномерность охвата заводнением; изменение водонапорного режима; проявление циклических эффектов Избирательная реакция ГТНГС на процессы эрозии; изменение характера гидравлической связи пластов и гидрогеохимической обстановки
Совместное залегание коллекторов со средней и низкой проницаемостью Увеличение нестационарности гидродинамического режима; возникновение скачкообразных эффектов. Деформации температурного поля, порового пространства и других фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС). Низкий охват и избирательность заводнения пластов; снижение приемистости нагнетательных скважин; пульсация напоров, формирование тоннельных эффектов Опережающие прорывы воды; нестабильность параметров нефтеотдачи; возникновение геодинамических эффектов. Деформация естественных геохимических и физических полей. Начало развития экзогенных процессов  
Отсутствие перемычек на границе ВНК     Возникновение вертикальных инверсий флюидов; резкое изменение гидродинамического режима; перераспределение пластовых давлений. Поступление подошвенных вод; снижение эффекта охвата; изменение напоров в добывающих и нагнетательных скважинах Резкое увеличение объемов высокоминерализованных вод, растворенных газов за счет отжатия поровых растворов; процессы минералообразования при взаимодействии с пресными водами; изменение гидрогеохимической обстановки и прежде всего окислительно-восстановительных условий; развитие техногенных микробиоценозов; генерация техногенных газов; развитие экзогенных процессов
Влияние горизонтальных неоднородностей
Пространственная изменчи­вость толщины пласта   Изменение скоростного поля и энергетического потенциала по­токов. Неравномерность продвижения фронта закачиваемой воды Кольматационные и эрозионные эффекты; переотложение твердого материала; формирование аморфного заполнителя; Возникновение гидрогеохимических аномалий; проявление нежелательных геоди­намических последствий; нестабильность параметров нефтеотдачи; повышение объемов воды в продукции; изменение свойств добываемой продукции
Пространственная литолого-фациальная изменчивость свойств пласта     То же, что и в предыдущем пун­кте; дополнительно – буферные эффекты в зонах резких фациальных переходов. Формирование зон, не охваченных заводнением, на контактах неоднородностей температурного поля; биотичес­кое заражение; деформации напряженного состояния пород То же, что и в предыдущем пункте; дополнительно создание АВПД; геодинамические эффекты релаксации упругих напряжений пород; возникновение гидродинамических инверсий. Начало развития деформационных явлений на поверхности  

 

- при пластовом или забойном давлении ниже давления насыщения происходит разгазирование нефти, ведущее к снижению интенсивности фильтра­ции за счет присутствия газовой фазы;

- снижение пластового давления ниже предельного сопровождается явлени­ем затекания пор, т.е. деформацией коллектора (затеканием пористости);

- интенсивные нагрузки на поры вследствие больших депрессий на пласт приводят к необратимым последствиям - разрушению коллектора (увеличение пористости);

- наличие больших градиентов в призабойной зоне вызывает доотмыв остаточной нефти со стенок пор, что может привести к увеличению динамичес­кой пористости.

Последнее положение как раз подтверждает одно из основных свойств гетерогенности ГТНГС и ее предрасположенности к саморазвитию или самопроизвольной организации. Однако для формирования этих процессов нужен толчок, который мог бы спровоцировать направленность развития свойств кол­лектора по отношению к его проницаемости. Этим может быть объяснена двой­ственная природа его деформации.

Кроме приведенных выше закономерностей на изучаемом объекте (Миннибаевской площади) был отмечен ряд других важных явлений, связанных с транс­формацией ФЕС коллекторов.

В частности, установлено, что для низкопроницаемых коллекторов отмеча­ется увеличение пористости после 30 лет эксплуатации в зоне малых забойных и пластовых давлений. Причина заключается в увеличении депрессии на пласт за счет снижения преимущественно забойного давления. В других областях давлений пористость остается примерно одинаковой. Аналогичный эффект увеличения пористости отмечен на многих месторождениях.

Для высокопористых коллекторов также отмечается увеличение пористос­ти после 30 лет эксплуатации, но в зоне больших пластовых и забойных давлений, где рост депрессии на пласт достигается повышением пластового давле­ния. Для остальных периодов работы скважин имеет место стабильный уровень пористости, сменяющийся по мере увеличения депрессии.

Изменение физико-химических свойств нефти. Нефть, являясь системообразующим компонентом ГТНГС, также претерпевает (кроме количе­ственных изменений, связанных с ее извлечением из коллектора) качествен­ные изменения. Считается, что нефть по сравнению с другими природными субстанциями - водой, газом имеет устойчивый состав. Однако работы после­дних лет, проведенные, на основании анализа больших объемов (до 7000) проб нефти, специалистами ТатНИПИнефти, показывают, что кроме роста обвод­ненности продукции и вязкости нефти существует тенденция ухудшения пара­метров и свойств нефти пашийско-кыновских отложений Ромашкинского мес­торождения (табл. 5.19).

Такое изменение физико-химических свойств нефти связывается в первую очередь с охлаждением коллекторов от закачиваемой воды, биозаражением и заносом мехпримесей. Данные табл. 5.19 свидетельствуют о том, что при разработке залежей ухудшается качество нефти: она обогащается серой, парафи­нами, асфальтенами и смолами. Одновременно в составе нефтей происходит уменьшение мелких фракций, вызванное снижением газового фактора и дав­ления насыщения нефти растворенным газом. Учет физико-химических изме­нений нефти может служить своеобразным индикатором не только воздействия на продуктивные пласты, но и деформации геофильтрационных и геомиграци­онных параметров пласта, которые необходимо учитывать при создании по­стоянно действующих геолого-технологических моделей месторождений и способов эксплуатации залежей.

 

Таблица 5.19 - Динамика компонентного и фракционного состава девонской нефти Ромашкинского месторождения (по ЕЛ. Тарасову и др., 1999)

Параметры нефти
Содержание, %
серы 1,48 1,61 1,68 1,71 1,74 1,75
смол 17,62 18,26 18,58 18,74 18,9 18,96
асфальтенов 2,62 4,46 5,38 5,84 6,3 6,48
парафинов 3,66 4,33 4,66 4,83 5,00 5,07
Фракционный состав, %, при температуре, °С
8,96 6,48 5,24 4,62 4,00 3,75
18,36 13,18 10,59 9,30 8,00 7,48
44,56 36,78 32,89 30,94 29,0 28,22
46,8 36,4 31,20 28,6 26,0 24,96
Вязкость нефти, 10~6 м2 16,56 21,88 24,54 25,87 27,2 27,73
Плотность нефти, т/м3 0,857 0,861 0,863 0,865 - -

 

Поверхностные инженерно-геологические изменения ГС. Эколого-геологическая оценка территорий и организация мониторинга ГС с учетом многосто­роннего и сложного характера объектов добычи нефти невозможны без анализа техногенных воздействий, их типизации и классифицирования. В настоящее время нет общепринятой и всеобъемлющей классификации источников воз­действия, так же как и нормативных документов по их типизации и термино­логии.

В современной литературе техногенное воздействие часто отождествляется с источниками деятельности или даже их последствиями, что приводит к несогласованности в итоговых документах и проведению исследований, не отве­чающих целевому назначению. Многие классификации не учитывают правило деления объема понятия и лишены элементарной логики построения. Призна­ки изменчивости антропогенеза должны отражать основные черты техноген­ных воздействий на ГС, поэтому в таксономическом ряду воздействий целесо­образно выделить класс, подкласс, тип, вид и разновидность воздействия. При этом класс выделяется по природе (механизму) воздействия; тип - по характе­ру воздействия с учетом "прямого" и "обратного" действия безотносительно к источнику воздействия; вид - по конкретному техногенному влиянию, которое оказывает тот или иной источник, что раскрывает его индивидуальность; раз­новидность воздействия - по дополнительным частным признакам (времен­ный характер действия, геометрические размеры, положение в пространстве и др.).

 

Классификация техногенных воздействий на геологическую среду

Класс и подкласс воздействий Тип воздействий Вид воздействий
Физическое воздействие Механическое воздействие Уплотнение Разуплотнение   Внутреннее разуплотнение массива   Аккумуляция рельефа     Планировка рельефа     Эрозия рельефа   Статическое (гравитационное) Виброуплотнение Укатывание Трамбование Взрывоуплотнение Статическая разгрузка Динамическая разгрузка Бурение Откалывание Взрывное разрушение и др. Отсыпка буровых площадок Создание насыпей Создание дамб Строительная и дорожная планировка Рекультивация Террасирование склонов Формирование выемок Рытье котлованов, каналов, разрезов Подрезка слонов Образование мульд проседания и опускания
Гидромеханическое воздействие Гидроаккумуляция рельефа   Гидроэрозия рельефа   Гидронамыв дамб, плотин Намыв насыпей, массивов Гидроразмыв массивов Просадочно-суффозионное воздействие
Гидродинамическое воздействие Повышение напора   Снижение напора    


Дата добавления: 2016-06-18; просмотров: 3982;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.035 сек.