Способ определения порового давления Советский патент 1989 года по МПК E21B47/06 

Изобретение относится к способам определения аномально высоких поро- вых (пластовых) давлений (АВПД) и может быть использовано для определения величины порового давления в пластах с пластичными породами (например, глинами, солями).

Цель изобретения - повышение точности определения величины порового давления в глинистом пласте, граничащим с пластом-коллектором.

Сущность изобретения заключается в том, что в лабораторных условиях моделируют в образце глинистой породы эффективное напряжение, наблюдает мое в пласте-коллеторе на границе с

глинистым пластом, измеряют при нем скорость распространения упругой волны в образце и по ее отличию от ско- р ости распространения упругой волны в глинистом пласте и величине порового давления в пласте-коллекторе судят о величине порового давления в глинистом пласте.

Определение коэффициента пористости породы необходимо для определения начального объема внутрипорозой воды. Определение величины геостатического давления на границе глинистого пласта с пластом-коллектором необходимо для определения эффективного напряжения в пласте-коллекторе. Измерение вели СЛ

со ю

о со

Мины аномально высокого перового давления в коллекторе необходимо для определения эффективного напряжения в пласте-коллекторе. Определение объема образца в термодинамических условиях поверхности Земли необходимо для определения начального объема внутрипоро- вого флюида. Помещение образца в каме ipy с изменяющимся внешним давлением (в цилиндрическую камеру с поршнем) необходимо для измерения скоростей распространения упругих волн в образце при различных внешних давлениях (эффективных напряжениях). Создание на образец внешнего давления (эффективного напряжения), равного (эффективному напряжению в пласте-коллекторе на границе раздела с глинистым пластом необходимо для определения скорости распространения упругой волны в образце глины. Измерение при это эффективном напряжении скорости распространения упругой волны в образце глины необходимо для определения ее отличия от скорости распространения упругой волны в глинистом пласте. Определение зависимости скорости распространения упругой волны в образце внешнего давления (эффективного на- пряжения) необходимо, для определения перового давления обусловившего разницу в эффективном напряжении между граничащими глинистым пластом и пластом- коллектором. Использование звуковых волн с одинаковой частотой колебаний для всех измерений скоростей распространения упругих волн необходимо для сведения до минимума погрешностей вычислений.

Теоретическое обоснование способа.

На границе раздела между глинистым пластом и пластом-коллектором имеем для геостатического давления

PI гео Р п +&1 (1)

Рщ +64

где Р1г - геостатическое давление

на границе раздела в пласте коллекторе;

-поровое давление в пласте- коллекторе;

-эффективное напряжение в пласте-коллекторе;

-геостатическое давление

на границе в глинистом 55 пласте;

-поровое давление в глинистом пласте;

Ц эффективное напряжение

в глинистом пласте. На границе раздела двух пластов величина геостатического давления постоянна и равна для обоих пластов, т.е.

Pireo Pareo. (2) Тогда для величины порового давления в глинистом пласте из выражений (1) и (2) имеем

+,-6г.

(3)

о

5

5

0

0

5

Величину пластовой скорости в глинистом пласте характеризует эффективное напряжение 6, в глинистом пласте. Если определить скорость распространения упругой волны v, при эффективном напряжении d, в пласте-коллекторе на границе, а также учесть зависимость скорости распространения упругой волны от эффективного напряжения Jv/Эб, то можно определить разность между эффективными напряжениями (б,- Ь2) из условия

--.-ЬяЬ

Учитывая в (3) условие (Ц), получаем для величины порового давления в глинистом пгасте Ргп выражение

- +Ii7li- 5.

Для определения скорости распространения упругой волны в образце глины vn при эффективном напряжении 6, в пласте-коллекторе поступают следующим образом. Из выражения (1) для эффективного напряжения 6., в пласте- коллекторе имеем

i 1 гео ш

(б1)

С другой стороны, если в цилиндричес- кой камере с поршнем создать такое давление Рк на образец глины, чтобы разность между ними и поровым давлением Рэп, возникающим в порах глинистого образца при сжатии была равна величине эффективного напряжения 6,, т.е.

(7)

то измеренная при этих условиях скорость распространения упругой волны равна v ,.

Величина порового давления P5n B образце, обусловленная его сжатием может быть определена из условия

Р - 1 Ук-Уа. Р К„УО;

где | - коэффициент сжимаемости внутрипоровой воды;

(8)

К - коэффициент пористости

глины;

VK - объем глинистой породы при внешнем давлении Рк; обеспечивающим создание в образце эффективного напряжений 6,;

V0 - начальный объем образца глины в термодинамических условиях поверхности Земли. Из выражений (6),(7) и (8) получаусловие для создания в образце эфтивного напряжения

Р +1

Гк р KnVo lreo 1П

(9)

В выражении (8) учтено, что из-за очень маленьких величин коэффициент сжимаемости (на два порядка меньше, чем сжимаемость воды) фактически ежа тие образца глины под действием дав

пласте-коллекторе (условия (6) и (7) (9). Подбор осуществляется следующим образом: постепенно повышается давление на образец до значений Р,,Р1... 25 р. ,...,РК, при каждом значении давления измеряется объем V1,V,..,V;,..., VR образца глины и для каждой пары значений Р,, Vv производится проверка условия (9). При выполнении услоления Pk происходит за счет сжатия внутрипоровой воды.

Из выражения (9) видно, что постепенно повышая давление на образец и измеряя периодически величину объема образца, можно подобрать такие их значения Рк и VK, при которых эффективное напряжение в образце глины равно эффективному напряжению 6, в плас- зо.вия (9), характеризующегося давлени26906

нометра) и определяют по формуле (6) величину эффективного напряжения в пласте-коллекторе. После этого помещают отобранный образец глины в цилиндрическую камеру с поршнем, оборудованную источником и приемником упругих колебаний, и создают в образце глины эффективное напряжение, рав- Ю ное эффективному напряжению 6, в пласте-коллекторе. Для этого производят подбор эффективного напряжения следующим образом: подбирают внешнее

давление Рк на образец так, чтобы его разность с возникающим при сжатии в образце паровым давлением Р}п была равна разности между геостатическим давлением Р1ге( Р Ha границе раздела глинистого пласта с пластом-кол

лектором и поровым давлением Р1П в

пласте-коллекторе (условия (6) и (7), (9). Подбор осуществляется следующим образом: постепенно повышается давление на образец до значений Р,,Р1... р. ,...,РК, при каждом значении давления измеряется объем V1,V,..,V;,..., VR образца глины и для каждой пары значений Р,, Vv производится проверка условия (9). При выполнении условия (9), характеризующегося давлени

Изобретение относится к исследованию скважин. Цель - повышение точности определения порового давления исследуемого глинистого пласта, граничащего с пластом - коллектором. Определяют коэффициенты сжимаемости внутрипоровой воды и пористости исследуемого пласта. Измеряют геостатическое давление на исследуемой глубине. Отбирают образец исследуемого пласта и определяют его объем в условиях поверхности земли. Образец размещают в камере с меняющимся внешним давлением и определяют объем образца. Измеряют скорость распространения упругой волны в глинистом пласте и поровое давление в пласте-коллекторе на границе с глинистым пластом. Внешнее давление на образец постоянно увеличивают и при каждом его новом значении определяют соответствующие объем образца и скорость распространения упругой волны в образце. Поровое давление в глинистом пласте определяют по математической формуле. При проведении всех измерений скорости распространения упругих волн в пласте и образце используют одинаковую частоту упругих колебаний. 1 з.п. ф-лы.

те-коллекторе.

Способ осуществляют следующим образом.

Из вскрытой части разреза глинистого пласта отбирают образец глины. Затем с помощью геофизических методов (например, методами акустического каротажа, сейсмического каротажа) определяют скорость распространения упругой волны v,j в глинистом пласте. После этого по табличным дынным или на установке высоких давлений определяют величину коэффициента сжимаемости внутрипоровой воды. Затем методами

давления Р1п в глинистом пласте по формуле

О -Р 4. Глп-Г,,, Ч- dv/ Sb

50

in где Р

YiZYi

in

промысловой геофизики определяют вели-д Затем рассчитывают величинупорового чину коэффициента пористости глины Кя, После этого определяют объем образца в термодинамических условиях поверхности Земли. Далее определяют величину геостатического давления на границе раздела глинистого пласта с пластом-коллектором (Р ,гео Р4гео ) как вес столба вышележащих пород с единичной площадью поперечного сечения (например, расчетом по данным о мощностях пластов и плотностях пород в плас тах). Затем измеряют величину порово- го давления Р1 в пласте-коллекторе (например, с помощью скважинного ма1 г

55

-поровое давление в глинистом пласте;

-поровое давление в граничащем с глинистым пластом пласте-коллекторе;

v,-, скорость распространения упругой волны в образце при эффективном напряжении, равном эффективном напряжению в пласте-коллекторе;

ем Рк на образец, подбор прекращается,- а эффективное напряжение в образце равно 6.,. Затем измеряют при этом эффективном напряжении скорость v,

распространения упругой волны в образце глины. После этого, создавая в образце глины различные внешние давления (эффективные напряжения) и измеряя при их значения скорости распространения упругой волны, определяют зависимость скорости распространения упругой волны в глинистом пласте от величины изменяющегося внешнего давления (эффективного напряжения) в ней.

давления Р1п в глинистом пласте по формуле

О -Р 4. Глп-Г,,, Ч- dv/ Sb

0

in где Р

YiZYi

in

Затем рассчитывают величинупорового

1 г

5

-поровое давление в глинистом пласте;

-поровое давление в граничащем с глинистым пластом пласте-коллекторе;

v,-, скорость распространения упругой волны в образце при эффективном напряжении, равном эффективном напряжению в пласте-коллекторе;

скорость распространения упругой волны в глинистом 1 пласте;

- зависимость скорости распро странения упругой волны в образце от давления (эффективного напряжения). При проведении всех измерений скорости распространения упругих волн в пласте и образце используют одинаковую частоту упругих колебаний.

Предлагаемый способ позволяет определять с высокой точностью величину порового давления в глинистом пласте по сравнению с очень неточными существующими методами расчета порового давления, что важно для безаварийной проводки бурящихся скважин в ус- ЛОЕИЯХ высоких АВПД.

Ффрмула изобретения

Составитель Г.Маслова

Техред А.Кравчук Корректор М.Кучерявая

Заказ 8080/Й2

Тираж 51

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Ц/5

меряют скорость распространения упругой волны в глинистом пласте и поро- вое давление в пласте коллекторе на границе с глинистым пластом, внешнее давление на образец постоянно увеличивают и при каждом его новом значении определяют соответствующие объем образца и скорость распространения упругой волны в образце, а поровое давление в глинистом пласте РЧп определяют по формуле

0

5

0

5

Р4П где Р

ш

1П

V. +Yi+Ytav7a6

поровое давление в пласте- коллекторе на границе с глинистым пластом; скорость распространения упругой волны в образце глины при эффективном напряжении, равном эффективному напряжению в пласте-коллекторе;

va - скорость распространения упругой волны в глинистом пласте;

av/a& зависимость скорости распространения упругой волны в в образце от увеличивающегося внешнего давления (эффективного напряжения).

Подписное