Экспериментальное моделирование изменения деформационных и емкостных свойств пористых коллекторов в связи с эксплуатацией подземных хранилищ газа

Заключение.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Анализ данных по эксплуатации параметров Краснодарского и Кущевского подземных хранилищ газа показал, что за десятилетний период наблюдений их режим стремится к изменению с упруговодонапорного на газовый. Это косвенно свидетельствует о необратимом перераспределении структуры поровой среды, приводящем, в свою очередь, к изменению проницаемости коллектора. Можно предположить, что аналогичный процесс характерен для всей группы Северо-Кавказских газохранилищ, созданных в аналогичных геологических условиях.

2. Экспериментально установлено, что при циклическом изменении напряженно-деформированного состояния пород в ходе эксплуатации подземных хранилищ газа происходит рост объемных деформаций в породах-коллекторах, появляются и накапливаются остаточные деформации. Объемные деформации в зависимости от напряжений, цикличности их изменения и начальной прочности достигают 0,045 д. ед., а остаточные - 0,015 д. ед. Полученные экспериментальные значения, являются небольшими по абсолютным величинам, однако, в рамках природного коллектора они достаточно велики и могут существенно сказаться на изменении активного объема резервуара в ходе его эксплуатации.

3. Исследование изменения микростроения порового пространства модельных образцов после их циклического нагружения и разгрузки показало уменьшение общей пористости, происходящее, прежде всего, за счет сокращения вклада мезапор, по которым в основном идет фильтрация, в то время как содержание ультракапиллярных пор, микропор и поровых каналов возросло. При этом коэффициент проницаемости породы, рассчитанный по РЭМ-изображениям на основании сеточной модели с включенными объемами, с учетом критических диаметров поровых каналов уменьшается в несколько раз - от 2,31^.10^-5 Д до 2,57^.10^-6 Д (для песчаников с 10 % цемента) и от 3,20^.10^-6 Д до 1,58^.10^-6 Д (для песчаников с 20 % цемента).

4. Характер изменения структуры порового пространства зависит от амплитуды изменения порового давления, начальной пористости и прочности породы. Наибольшее влияние оказывает разность величин порового давления: максимальное уменьшение пористости достигается при максимальной амплитуде порового давления. Существует прямая зависимость между начальной пористостью и ее уменьшением при циклических испытаниях. С увеличением исходной прочности породы влияние циклического изменения напряженного состояния на деформируемость и проницаемость уменьшается.

5. В условиях циклического изменения тензора напряжений, как при постоянном, так и при переменном всестороннем сжатии, процесс увеличения объемных деформаций и уменьшения пористости при переходе от цикла к циклу приобретает затухающий характер. Выявленные зависимости позволяют предположить, что емкость реальных подземных хранилищ газа при их многолетней эксплуатации примет стабильное и устойчивое значение.

6. Результаты экспериментального изучения деформируемости и пористости образцов подтверждаются численным моделированием поведения пласта-коллектора в процессе его эксплуатации в условиях, близких к реальным подземным хранилищам газа, рассмотренным в диссертационной работе.