Геостатическое и гидростатическое давление

Породы в недрах находятся в состоянии всестороннего сжатия, создаваемого весом вышележащих пород и насыщающих их вод. Давление, создаваемое весом вышележащих пород, называется геостатическим давлением. Величина этого давления зависит от плотности и толщины вышележащих пород и передается через скелет породы, т.е. через зерна, из которых состоит твердая часть породы. В отличие от геостатического гидростатическое давление передается через жидкость, заполняющую поровое пространство породы. Величина этого давления определяется весом жидкости, заполняющей поровое пространство вышележащих пород. Если геостатическое давление стремится уплотнить породы, то гидростатическое давление препятствует этому уплотнению.

Геостатическое давление возрастает с глубиной со скоростью 2,0-2,5 мПа через каждые 100 м, а гидростатическое - 1,0-1,2 мПа на 100 м (в соответствии с плотностью пород и жидкостей вышележащих пород). Чем

ниже геостатическое и выше гидростатическое давление, тем меньше уплотнена порода и выше ее коллекторские характеристики. В природе достаточно часто встречаются пласты с давлениями в поровом пространстве, превышающими гидростатическое - аномально высокие пластовые давления. Превышение реального давления над гидростатическим может достигать 1,5-2,0 раз. Источником такого повышенного давления чаще всего оказывается геостатическое: в изолированных (линзовидных) пластах. Обычно в таких пластах избыточное давление, создаваемое за счет веса вышележащих пород, сохраняется в связи с невозможностью разгрузки за пределы пласта, и давление оказывается намного выше гидростатического.

Знание величины пластового давления, особенно аномально высоких, чрезвычайно важно для предотвращения аварийных фонтанов при бурении скважин, проектировании разработки и эксплуатации месторождений нефти и газа. Прогноз аномально высоких пластовых давлений (АВПД) основан на том факте, что породы при высоких внутрипоровых давлениях уплотняются меньше, чем при нормальных гидростатических, а следовательно, пористость их выше, чем у пород с нормальным давлением. Эта разница фиксируется по материалам промыслово-геофизических исследований.

Различают начальное, текущее пластовое и забойное давления.

7.2. Пластовое и забойное давление

Начальное пластовое давление - это давление, замеренное на забое первой скважины, пробуренной на площади, не затронутой разработкой. Пластовое давление должно быть замерено после восстановления первоначальной величины, если из пласта вызывался приток. Для этого трубное и затрубное пространство на устье закрываются, и скважина в таком состоянии выдерживается в течение времени, достаточного для полного восстановления первоначальной величины давления. Время выдержки зависит от коллекторских характеристик изучаемого интервала: чем ниже проницаемость, тем больше время, необходимое для восстановления давления.

Пластовое давление в залежи в процессе разработки меняется: если разработка ведется без поддержания пластового давления, оно снижается, при закачке в пласт воды в количествах, значительно превышающих отбор - повышается. Давление в пласте на определенную дату называется текущим пластовым давлением.

Забойное давление - давление на забое работающей скважины. Величина его зависит от противодавления, создаваемого весом столба жидкости в стволе скважины и на устье, а также динамическим

сопротивлением движению жидкости в насосно - компрессорных трубах, фонтанной арматуре, обвязке на устье и т.д.

Депрессия - разница между пластовым и забойным давлениями. Чем больше депрессия, тем больше приток жидкости в скважину при прочих равных условиях.

В разных частях залежи начальное и текущее пластовые давления различны. Начальное пластовое давление в залежи тем ниже, чем выше по абсолютной отметке точка замера. В сводовых частях залежей давление минимально, а у ВНК - максимально. Через каждый метр по высоте давление изменяется на Δр = р_н /100 мПа, где р_н - плотность нефти в т/м³. Изменение текущего пластового давления по площади вызвано неравномерным отбором и закачкой в разных частях залежи.

Для характеристики распределения давления по площади залежей строят карты равных давлений или карты изобар. Карты изобар, построенные на разные даты, позволяют охарактеризовать динамику изменения давления во времени. Эти карты широко используются при анализе разработки месторождений.

Пластовая температура

Изучение теплового поля Земли и распределения температур в пределах залежей нефти и газа имеет большое значение при геологическом изучении и освоении недр. Установлено, что с увеличением глубины температура в недрах возрастает в среднем на 3°С через каждые 100 м. В тектонически активных зонах температура растет быстрее, на платформах - медленнее.

Для изучения теплового поля Земли выполняют специальные замеры температур в скважинах. В связи с тем, что в процессе бурения и испытания температура в стволе скважин сильно искажается, для получения достоверных данных о распределении температуры по стволу скважина должна в течение длительного времени находиться в состоянии покоя для восстановления первоначальной температуры. Время выстойки может достигать одного месяца и более. Обычно для изучения температурного поля используют наблюдательные и законсервированные скважины.