Деформационные свойства горных пород. Сжимаемость коллекторов нефти и газа

Горные породы под действием приложенных нагрузок в одних случаях меняют только свою форму и объем без разрыва сплошности (пластичная деформация), в других разрушаются на отдельные элементы без заметной пластичной деформации. В связи с этим выделяют такие важные свойства пород, как пластичность, хрупкость и упругость.
Пластичностью горных пород называется свойство горных пород в известных условиях и пределах под воздействием сил претерпевать остаточную деформацию (пластические деформации после снятия нагрузки) без микроскопических нарушений сплошности.
Пластичности обычно противопоставляется понятие хрупкость, т. е. способность горных пород под воздействием сил разрушаться без заметных пластических деформаций. Эти породы имеют слабую сопротивляемость разрушению при действии на нее ударной нагрузки. В породах с повышенной хрупкостью повышается эффект взрыва, но увеличиваются переборы по сечению, что приводит к лишним затратам при погрузке породы, креплении выработки и пр.
Упругость — способность породы восстанавливать первоначальную форму и объем после снятия нагрузки.
Проявление тех или иных свойств горных пород в значительной мере связано с условиями нагружения.
При мгновенном нагружении многие горные породы (песчаники, сланцы и др.) разрушаются на отдельные осколки, проявляя типичное свойство хрупкости. Вместе с тем эти же породы при постепенном нагружении ведут себя как упругие тела, т. е. пропорционально силам растут деформации. При длительном воздействии нагрузки в них проявляются остаточные деформации, т. е. породы проявляют пластичность.

В трещиноватом пласте-коллекторе сжимаемость породы играет очень важную роль, особенно в тех случаях, когда существует рез­кий контраст между пористостью матрицы и пустотностью трещин. Величина сжимаемости также имеет очень большое значение при интерпретации переходных процессов при замерах давления во время испытаний скважин. В этом случае сжимае­мость, связанная с системой двойной пустотности, определяется па­раметром емкости резервуара, который в основном и контролирует поведение давления.

Сжимаемость обычно определяется как изменение объема, приходящееся на единицу объема при изменении давления

Сжимаемость является свойством определенного объема поро­ды, подвергшегося сжатию,— общего объема породы V_a, пустотно­го (порового) пространства или объема скелета. Эти изменения объема вследствие изменения эффективного давления могут быть обусловлены увеличением или уменьшени­ем нагрузки за счет веса вышележащих пород а (в то время как пластовое (норовое) давление Р остается постоянным) или порово­го (пластового) давления Р (в то время как а остается постоянной). Обычно вследствие истощения залежи во время ее разработки про­исходит снижение пластового давления.

33. Основные составляющие полного градиента давления в уравнении движения газожидкостной смеси в вертикальных трубах. Структура движения газожидкостной смеси. Истинная и расходная концентрация газа. СТРУКТУРЫ ТЕЧЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ В ТРУБАХ. В отличие от движения однородной жидкости, структура течения газожидкостных смесей характеризуется существенно большим многообразием форм. Во многих случаях существуют основные структуры и несколько переходных. 3 ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРЫ: Пузырьковая (эмульсионная) структура – при больших газосодержаниях. Пробковая структура (снарядная и четочная) – при увеличении расхода газа. Стержневая структура (кольцевая) – при высоких газосодержаниях. Граница существования режимов течения зависит от скорости смеси, вязкости, поверхностного Натяжения, абсолютного давления в потоке, пенообразующих свойств жидкости. В фонтанных и насосных скважинах в основном наблюдается пузырьковое течение смеси в подъемных трубах. Пробковый режим характерен для газлифтных скважин. Стержневая структура наблюдается в основном в газоконденсатных скважинах. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ В ПОДЪЕМНИКЕ.

dp = rсмg×dh + dpтрения.

Разделим правую и левую части на dh:.

Так как теоретическому расчету движение гжс в подъемнике не поддается, то для нахождения существуют различные эмпирические и полуэмпирические формулы. По А.П. Крылову,.

q,V – измеряются в м3/с, d – в метрах, а1, а2, а3 – эмпирические коэффициенты. РАСЧЕТ КРИВЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ. Поскольку характеристики ГЖС по мере подъема из скважины непрерывно меняются, распределение давления в скважине не будет линейным. 33 Расчеты берут либо снизу вверх, либо сверху вниз. сверху вниз(необходимо найти Рзаб по известному Ру). Используется численный метод. ·Задаемся перепадом DР. ·Находим Рср =Pi + DP/2. ·Для Рср расчитываем свойства нефти – Гр, Гскв, r, m, вн. ·Расчитываем - объемное расходное газосодержание. j - истинное газосодержание, j£b. V (расход)=Vгаза×Fгаза. j = 0,833b. rсм = rг j + rж (1 – j) DР = rсмgDh + DPтр. Т.е. из DР находим Dh. По Рзаб расчитать Ру. В этом случае расчеты ведутся снизу вверх. Задаются величиной DР, находят среднее давление Рср = Рзаб – (DР/2), считают свойства нефти: r, j и находят D h.