Способ определения порового давления

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 21 В 47/06

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ глинистым пластом, измеряют при нем скорость распространения упругой волны в образце и по ее отличию от ско- рости распространения упругой волны © в глинистом пласте и величине порового CO давления в пласте-коллекторе судят о 4„ » величине порового давления в глинистом пласте.

Определение коэффициента пористости породы необходимо для определения начального объема внутрипороаой воды.

Определение величины геостатического давления на границе глинистого пласта с пластом-коллектором необходимо для определения эффективного напряжения в пласте-коллекторе. Измерение велиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

1 (21) "369065/23-03; 4369067/23-03 (22) 31.12.87 (46) 30. 12.89. Бюл. h" 48 (71) Южное отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки (72) А.Н.Пильчин (53) 622.289(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1071747, кл. E 21 С 39/00„ 1982. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРОООГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к исследованию скважин. Цель - повышение точ-. ности определения порового давления исследуемого глинистого пласта, rpa" ничащего с пластом-коллектором. Определяют коэффициенты сжимаемости внутрипоровой воды и пористости исследуемого пласта. Измеряют геостатическое

Изобретение относится к способам определения аномально высоких поровых (пластовых) давлений (АВПД) и мо" жет быть использовано для определения величины парового давления в пластах с пластичными породами (например, глинами, солями).

Цель изобретения - повышение точности определения величины порового

;давления в глинистом пласте, грани- чащим с пластом-коллектором.

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

„„SU„„1532690,А 1 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 давлег с ние в глинистом пласте определяют по ® математической ф-ле. При проведении всех измерений скорости распространения упругих волн в пласте и образце используют одинаковую частоту упругих колебаний. 1 з.п. ф-лы.

1532690

„,О где

P2ï

Чины аномально высокого порового давления в коллекторе необходимо для определения эффективного напряжения B пласте-коллекторе. Определение оЬъема образца в термодинамических условиях поверхности Земли необходимо для опре,деления начального объема внутрипорового флюида. Помещение образца в каме ру 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 15 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 оЬразце глины. Измерение при этом эффективном напряжении скорости распространения упругой волны в оЬразце глины необходимо для определения ее 25 ,отличия от скорости распространения упругой волны в глинистом пласте.

Определение зависимости скорости распространения упругой волны в образце внешнего давления (эффективного на- 30 пряжения) необходимо, для определения, порового давления обусловившего разни цу в эффективном напряжении между граничащими глинистым пластом и пластомколлектором. Испопьзование звуковых

35, 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 (1) 45

Р2гео =Р2п+С2 где Р - геостатическое давление

1rea на границе раздела в пласте коллекторе;

Р

1п

- nopoeoe давление в пласте50 коллекторе;

Ь(— эффективное напряжение в пласте-коллекторе; геостатическое давление на границе в глинистом 55 пласте; поровое давление в глинистом пласте;

- эффективное напряжение в глинистом пласте.

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

P i r e((=P 2 reo ° (2)

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

Р2п=Рт + (О2 ° (3)

Величину пластовой скорости в глинистом пласте характеризует эффективное напряжение, в глинистом пласте.

Если определить скорость распространения упругой волны v, при эффективном напряжении Ь(в пласте-коллекторе на границе, а также учесть зависимость скорости распространения упругой волны от эффективного напряжения

Bv/a(,, то можно определить. разность между эффективными напряжениями (6,6,) из условия

6 -6 = - 2- (4) avjaG

Учитывая в (3) условие (4), получаем для величины порового давления в глинистом пгасте Р „выражение

Р =Р +-

Ч2 (5)

10 (п av136

Для определения скорости распространения упругой волны в образце глины v, при эффективном напряжении

6, в пласте-коллекторе поступают следующим образом. Из выражения (1) для эффективного напряжения в, в пластеколлекторе имеем

6(Р1 гeO Р(A е (6)

С другой стороны, еслй в цилиндрической камере с поршнем создать такое давление Р„ на образец глины, чтобы разность между ними и поровым давлением Р,„, возникающим в порах глинистого образца при сжатии была равна величине эффективного напряжения 6 т.е.

Р„"Р „= 6„ (7) то измеренная при этих условиях скорость распространения упругой волны равна v,, Величина порового давления Р „в образце, обусловленная его сжатием может быть определена из условия

1 v,--v. (8) и((((в - коэффициент сжимаемости внутрипоровой воды;

15326

К„ — коэффициент пористости глины;

V объем глинистой породы при внешнем давлении Р„; обеспечивающим создание в об5 разце эффективного напряжения б„.

V — начальный объем образца глио . ны в термодинамических условиях поверхности Земли.

Из выражений (6),(7) и (8) получаем условие для создания в образце эффективного напряжения

Р +- ††-=Р -Р . (9) к Vî 15 p C„V.

° В выражении (8) учтено, что из-за очень маленьких величин коэффициент сжимаемости (на два порядка меньше, чем сжимаемость воды} фактически сжа- 20 тие образца глины под действием давления P происходит эа счет сжатия

К внутрипоровой воды.

Из выражения (9) видно, .что постепенно повышая давление на образец 25 и измеряя периодически величину объема образца, можно подобрать такие их значения Р„ .и V, при которых эффек" тивное напряжение в образце глины равно эффективному напряжению 6, в плас" 3О те-коллекторе.

Способ осуществляют следующим образом.

Из вскрытой части разреза глинис". того пласта отбирают образец глины.

Затем с помощью геофизических методов (например, методами акустического каротажа, сейсмического каротажа) определяют скорость распространения упругой волны v в глинистом пласте. 4О

После этого по табличным дынным или на установке высоких давлений определяют величину коэффициента сжимаемости внутрипоровой воды. Затем методами промысловой геофизики определяют вели- 45 чину коэффициента пористости глины К„, После этого определяют объем образца в термодинамических условиях поверхности Земли. Далее определяют величи" ну геостатического давления на границе раздела глинистого пласта с пластом-коллектором (Р,, =Р „, ), 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 порового давления Р в пласте-коллекторе

an (например, с помощью скважинного ма-.

6 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, равное эффективному напряжению 6, в пласте-коллекторе. Дпя этого производят подбор эффективного напряжения следующим образом: подбирают внешнее давление Р„ на образец так, чтобы его разность с возникающим при сжатии в образце паровым давлением P „ была равна разности между геостатическим давлением Р„„, =Р „„ на границе раздела глинистого пласта с пластом-коллектором и поровым давлением Р,„ в пласте-коллекторе (условия (6) и (7), (9). Подбор осуществляется следующим образом: постепенно повышается давление на образец до значений Р,,Р,...

P,,...,P„, при каждом значении давления измеряется объем V„,Ч,...V;...,, 7 „ образца глины и для каждой пары значений Р,, V., производится проверка условия (9). При выполнении условия (9), характеризующегося давлением Р, 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.

Затем рассчитывают величину-порового давления Р „ в глинистом пласте по формуле

vt v1

ы n + av/ag где Р „-. поровое давление в глинистом пласте;

Р„„ - поровое давление в граничащем с глинистым пластом пласте-коллекторе; ч, вЂ, скорость распространения упругой волны в образце при эффективном напряжении, равном эффективном напряжению в пласте-коллекторе;

1532690

2. Способ по п. 1, î т л и ч а юшийся тем, что измерение скоростей распространения упругих волн в глинистом пласте и в образце произ." водят при одинаковой частоте упругих колебаний.

Составитель Г.Иаслова

Техред А. Кравчук Корректор И. Кучерявая

Редактор И.Недолуженко

/ Заказ 8080/42 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Гагарина, 101 скорость распространения ъ упругой волны в глинистом пласте.

av/36 — зависимость скорости распро5 странения упругой волны в образце от давления (эффективного напряжения) .

1ри проведении всех измерений скоpocри Распространения упругих волн в пласте и образце используют одинакову частоту упругих колебаний.

Предлагаемый способ позволяет опр делять с высокой точностью величи порового давления в глинистом пл сте по сравнению с очень неточными су ествующими методами расчета порового давления, что важно для безаварий« но проводки бурящихся скважин в усло иях, высоких АВПД.

-Ффрмула изобретения (, 1. Способ определения порового да ления, включающий определение 25 коэффициентов сжимаемрсти внутрипоровой воды и пористости исследуемого пл ста, .геостатического давления на исследуемой глубине, отбор образца исследуемого пласта, определение его о&ьема в условиях поверхности земли, р эмещение образца в .камере с меняющ мся внешнем давлением и определение о ъема образца, о т л и ч а ю щ и йс .я тем, что, с целью повышения точн< сти определения порового давления и следуемого глинист ., о пласта, граничащего с пластом-коллектором, 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, а поровое давление в глинистом пласте Р, „ определяют по формуле

+еЛ Ль

v +v йв 1п Д р где Р,„ - 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;

- скорость распространения упругой волны в глинистом пласте;

av/ да - зависимость скорости распространения упругой волны в в образце от увеличивающегося внешнего давления {эффективного напряжения).