Бассейновый анализ (системный подход)

Актуальные проблемы совершенствования технологий разработки месторождений нефти и газа. Новые следствия закона Дарси / IV Международный научный симпозиум "Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов" 2013

18 сен 2013

Авторы: Дмитриевский Анатолий Николаевич

Конференция: IV Международный Научный симпозиум "Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов" 2013

Дата проведения: 18-19 сентября 2013 года

Место проведения: Москва, ВНИИнефть

Пленарное заседание «Современные достижения науки и техники в области ПНП и совершенствование управления проектами и ресурсами в нефтедобыче»

Теория фильтрации, получившая первое обоснование в работах А. Дарси, нашла эффективное развитие в различных научных дисциплинах. В частности, подземная гидромеханика, изучающая фильтрацию нефти и газа, в пористых и трещиновато-пористых горных породах является теоретической базой разработки нефтяных и газовых месторождений.

В подземной гидромеханике одной из основных проблем является "невозможность построения однозначной модели нефтегазовой залежи из-за ограниченности и неточности сведений о строении и свойствах продуктивного пласта и пластовых флюидов». Поровое пространство нефтегазового пласта, ввиду сложности и нерегулярности его структуры, рассматривается в связи с этим как "система с большим числом однородных элементов, слабосвязанных между собой». В соответствии с законами статистической физики такие системы описываются как некоторые сплошные среды, свойства которых не выражаются через свойства составляющих элементов и являются усреднёнными характеристиками достаточно больших объёмов среды. Макроскопическое фильтрационное течение пластовых флюидов проявляется как совокупность множества отдельных микродвижений в неупорядоченной системе поровых каналов. С возрастанием числа таких микродвижений начинают проявляться статические закономерности, характерные для движения в целом.

Подобный подход оказался продуктивным и позволил разработать эффективную теорию фильтрации. Однако для познания и понимания природы пористой среды необходимо детальное изучение структуры пустотного пространства, в пределах которого реализуются процессы как фильтрации, так и постседиментационного преобразования пород-коллекторов. Закон фильтрации А. Дарси устанавливает связь между скоростью фильтрации и полем давления, которое вызывает фильтрационное течение. Важно подчеркнуть, что введённый им коэффициент фильтрации зависит как от свойств фильтрующейся жидкости, так и от природы пористой среды. При исследовании пределов применимости закона Дарси установлено, что многие жидкости, не проявляющие аномальных свойств вне контакта с пористой средой, при малых скоростях фильтрации могут образовывать неньютоновские системы. Силовое взаимодействие между твёрдым скелетом породы и фильтрующимся флюидом приводит к формированию так называемого фильтрационного сопротивления.

Фильтрационное сопротивление, отражающее природу коллектора, сопровождается потерей напора и скорости движения флюида. В первом приближении коэффициент сопротивления пористой среды можно с достаточной долей условности представить как величину, обратную коэффициенту проницаемости. Но всегда надо помнить и стремиться учесть разную природу фильтрации и сопротивления. И если параметры первой определяются свойствами жидкости или газа, градиентом давления, наличием сообщающихся микроканалов, то феномен сопротивления определяется иными природными параметрами. Установлено изменение свойств минерального скелета, его состава и строения, поверхностной активности компонентов породы и другие преобразования, влияющие на структуру пустотного пространства и оказывающие влияние на фильтрационное сопротивление. Процессы перекристаллизации и доломитизации, преобразование монтмориллонита в гидрослюду и хлорит, растворение хемогенного цемента улучшают коллекторские свойства природного резервуара и фильтрационные показатели коллектора. И наоборот, процессы аутигенного минералообразования, уплотнения и цементации, формирование конформных инкорпорационных структур увеличивают фильтрационное сопротивление. Разная природа и генезис, особенности проявления и реакция на изменение внешних условий убедительно показывают, что фильтрационное сопротивление не может быть однозначно выражено через фильтрационные процессы. Коллектор, заполненный нефтью и газом, представляет собой целостную природную систему, состоящую из двух подсистем. Одна подсистема – подвижные углеводороды, вторая подсистема – минеральный скелет горной породы. Эти подсистемы разительно отличаются друг от друга, имеют, как отмечалось выше, различный генезис и по-разному реагируют на изменение внешних условий. Каждая из подсистем требует самостоятельного изучения и применения своих технологий, обеспечивающих повышения степени извлечения углеводородов из недр. Детальное изучение феномена фильтрационного сопротивления, безусловно, окажет положительное влияние на повышение эффективности разработки нефтяных и газовых месторождений.

Теория и практика применения методов увеличения нефтеотдачи пластов : Материалы IV Международного научного симпозиума – В 2 т. - Т. 1. - М.: ОАО "Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт", 2013. – с. 3-4