Теоретическое и технико-технологическое обоснование системы объемного волнового инициирования объектов разработки

Взаимодействие полей упругих волн

Разработка способов практической реализации технологии волнового воздействия на продуктивные пласты основана, прежде всего, на геолого-геофизических особенностях месторождений в пределах тех его блоков или участков, на которых проектируется применение этой технологии.

В отличие от различных областей технического приложения акустики использование её методов при решении горно-геологических задач требует учета чрезвычайно сложных и специфических условий геосреды, связанных с изменчивостью как её физических свойств, так и динамического состояния геосреды. Прежде всего, это определяется её сложным напряженно-деформированным состоянием (НДС), возникшим как в процессе эволюции Земли, так и под воздействием более поздних тектонических сил. Помимо упругого деформирования горных пород, это привело к нарушению сплошности среды в форме дизъюнктивных нарушений, дробления, трещиноватости, и др. Результатом действия этих процессов является так же возникновении полей упругих воли, образующих постоянный сейсмический шум, на фоне которого отмечаются выбросы энергии от локальных сдвигов, землетрясений, и т.д.

В этих условиях взаимодействие техногенных волновых полей, создаваемых для инициирования залежей, с естественными полями носит очень сложный характер [4,5].

Основным эффектом волнового воздействия на твёрдую среду следует считать явление усиления сейсмической эмиссии при облучении среды виброисточником (открытие Л. Рыкунова и др.).

Этот эффект, получивший название сейсмической люминисценции, свидетельствует об усилении процесса образования трещин под воздействием вибрации. При этом усиление эмиссии наблюдается даже при очень слабом облучающем поле, энергия которого почти не расходуется на образование трещин, а лишь стимулирует порождающий их процесс разгрузки пород (переход в состояние с меньшей потенциальной энергией) подобно тому, как внешнее облучение активного вещества вызывает в нём квантовые переходы частиц на низкий частотный уровень с выделением энергии.

Из работ академика Е. И. Шемякина известно, что микротрещины в горных породах зарождаются за счет деформаций растяжения. Такие деформации имеют место во второй фазе прямой сейсмической волны. При этом трещины в среде образуются прежде всего в зонах концентрации нагрузок, т.е. аномально напряженных участках. Трещины формируют новые каналы для миграции газа и флюида и, кроме того, вскрывают замкнутые поры, освобождая блокированный флюид.

В работах О. Л. Кузнецова показано, что сейсмическое воздействие увеличивает фазовую проницаемость коллектора, причём степень увеличения зависит от длительности, силы и частоты воздействия. Природа этого явления объясняется не только зарождением и развитием дополнительной микротрещиноватости в коллекторе при вибровоздействии, но и увеличением скорости фильтрации флюида за счет уменьшения его трения о стенки капилляров.

Таким образом, при воздействии сейсмического излучения на горную породу в её скелете формируется дополнительная трещиноватость и увеличивается проницаемость пород. Это способствует, во-первых, интенсификации притока в скважины, и, во-вторых, повышению нефтеотдачи за счет включения в эксплуатацию «защемленных» (находящихся в закрытых порах) нефти и газа, а так же останцов, т.е. обширных участков залежи, «отрезанных» от эксплуатационных скважин экранами - плотной или водонасыщенной средой.

Влияние вибрации на флюид проявляется, прежде всего, в изменении его физико-химических свойств. Известно, что под действием вибрации флюид, состоящий из легких и тяжелых фракций, воды и растворенного газа, подвергается ускоренной сепарации, т.е. плотностному расслоению.

Основным эффектом сейсмоакустического воздействия на газовую фазу в среде, известным из лабораторных исследований (по работам О. Л. Кузнецова,

И. С. Файзуллина и др.) является резкое увеличение проницаемости, что приводит к дегазации горных пород. Проявление этого эффекта связано не столько с формированием дополнительной трещиноватости, сколько с изменением характера трения при движении газа в поровом пространстве. Известно, что в случае знакопеременных упругих колебаний «статическое» трение заменяется «динамическим» трением, при котором значительно ускоряется миграция газа.

Серьёзное значение для инициирования продуктивных пластов имеет так же взаимодействие техногенных полей различного происхождения: специально создаваемых в геосреде волновыми источниками при волновом воздействии, и сопровождающих полей упругих волн, возникающих при проведении различных технологических операций и являющихся их неизбежным технологическим спутником. Среди последних наибольшее значение имеют геолого-технологические мероприятия, связанные с операциями по ППД, а так же отбор продукции из пласта. Откачка - закачка жидкости и/или газа через добывающие и нагнетательные скважины, сопровождающаяся изменением (повышением и понижением) пластового давления, существенно изменяют напряженно-деформированное состояние продуктивной толщи. Это приводит к изменению величины и направлений векторов напряженности поля, а так же к перераспределению интенсивности и направления трещиноватости. Взаимодействие естественных векторных полей напряжений (деформаций) и искусственных полей инициирующих волновых источников вызывает при волновом воздействии значительное развитие трещиноватости в субвертикальном направлении по отношению к среднему её уровню, отмеченному при ППД.

В связи с этим, выбор участков для проведения волнового воздействия должен осуществляться с учетом данных о тектонике региона и уровне сейсмической активности в нем. Эти факторы, рассмотренные в разделах 1, 2 данной работы, будут использованы в разделе 6.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >