Спосіб визначення тектонічних напруг за даними пластових тисків у природних резервуарах

Спосіб визначення тектонічних напруг за даними пластових тисків у природних резервуарах, що включає оцінку тектонічних напруг в гірських породах, який відрізняється тим, що оцінку тектонічних напруг здійснюють за даними манометричних замірів пластового тиску в природних резервуарах за формулою Да х у =(і/р)-ДР, де Спосіб відноситься до методів геодинамічних досліджень в земній корі Аналогами визначення тектонічних напруг в гірських породах є спосіб інструментальних їх замірів [1, 2] До прототипу винаходу відноситься геофізичний спосіб визначення напруг Це експериментальне встановлена залежність між гірським тиском і швидкістю повздовжніх і поперечних акустичних хвиль в гірських породах [3] Збільшення гірського тиску приводить до стискання скелету породи, зростання контактної швидкості акустичної хвилі (наприклад, за даними акустичного каротажу) Гірський тиск складається з двох складових а) геостатичного тиску (Pz, Па) вертикального напрямку Pz=H*Yn, (1) де Н - глибина точки, м, в якій визначається Pz, V - середнє значення густини гірських порід, n кг/м , від поверхні до точки на глибині Н, б) тектонічного тиску горизонтального напрямку Р х у В стабільних областях земної кори (на платформах) в основному діє тільки Pz яке створює в породах напруги a z В тектонічнорухомих областях (які Є сейсмонебезпечними) в результаті скпадкоутворювальних процесів інтенсивно діють також тектонічні сили, які утворюють напруги а х у в гірських породах пружності і, ВІДПОВІДНО, до збільшення швидкостей поздовжніх і поперечних хвиль Недоліками при використанні такої залежності при визначенні величини гірського тиску є - не універсальність, тобто наявність різних експериментальних залежностей для різних типів порід [4], які неможливо встановити практично при відсутності лабораторних досліджень конкретного кернового матеріалу, широкий розкид значень швидкості повздовжньої хвилі в породі при фіксованих величинах гірського тиску всередині порід однакового ЛІТОЛОГІЧНОГО складу, - неможливість розрізнити і оцінити в певній точці земної кори складову величину тектонічного тиску від складової геостатичного тиску, що створюється під дією ваги гірських порід Вказані недоліки приводять до неможливості кількісної оцінки гірського тиску по значеннях Даху - величина тектонічної напруги, що утворила додатковий тиск ДР, р - коефіцієнт пружності породи природного резервуару В природних резервуарах на тій або ІНШІЙ глибині в нормальних умовах, де не діють тектонічні сили, існує як правило, тільки гідростатичний пластовий тиск (РПДр, МПа) Рпдр = н * у в * д * і о 6 , (2) де Н - глибина точки в м, ув - значення густини води в кг/м3, що насичує породи до глибини Н, g прискорення вільного падіння, 9,8 м/с2 В тектонічно-рухомих областях при дії складкоутворювальних тектонічних сил в природних резервуарах виникає додатковий по відношенню до Рпдр пластовий тиск ДР Таким чином 1 О ю 45907 AP = f(Aa x y ), (3) де Д а х у - величина тектонічної напруги, що утворила ДР При розрахунках використовується значення умовного гідростатичного тиску, тому що в різних шарах осадової оболонки земної кори густина пластових вод різна і визначення середнього значення у пов'язане з певними труднощами, що приводять до помилок Д Р = Рпоч - Рпдр , (4) Де Рпоч - початковий пластовий тиск в природному резервуарі Додатковий пластовий тиск ДР в той або ІНШІЙ ТОЧЦІ земної кори буде відрізнятися від Д а х у на величину стискальності рідини, що насичує природний резервуар, а також - на величину стискальності скелету породи, що складає природний резервуар Це можливо врахувати за допомогою коефіцієнта пружності р [5] р = m * рр + рс, (5) де m - коефіцієнт пористості, рр і рс коефіцієнти стискальності рідини і скелету породи, ТОДІ ДР = Д а х у * ( т * Р Р + Р о ) , (6) перепишемо Да х у = ДР / ( т * рр+рс) = ДР / р, (7) З рівняння (7) слідує Даху=(1/р)*ДР, (8) де величина 1 / ( - є ПОСТІЙНОЮ У процесі 3 досліджень ЗМІНЮЮТЬСЯ ТІЛЬКИ значення ДР, які замірюються свердловинним манометром у природному резервуарі, що досліджується Для досліджень у розрізі пробуреної свердловини підбирають закритий природний резервуар (лінзу серед глин, ізольований тектонічними розривами блок і т д), в якому збільшення ДР пов'язано в основному з дією тектонічних сил Здійснюється перерахунок значень ДР на величини Д а х у і будується графік зміни Д а х у в часі спостережень Якщо напруги в гірських породах різко зростають в часі, - це є показником сейсмічної небезпечності в районі досліджень, яке може привести до землетрусів і зсувів у верхніх шарах осадової оболонки земної кори Так, відомо, що при землетрусах пластові тиски в природних резервуарах завжди збільшуються Це описано в роботах [6, 7] та інших Наші розрахунки приросту тектонічних напруг у Перед карпатському прогині оказались ВІДПОВІДНИМИ результатам їх прямих інструментальних замірів в інших регіонах Землі, що приводяться в літературі Н Хастом, Н К Буліним (ці джерела вже вказані вище) Побудована за нашим способом карта розповсюдження тектонічних напруг в гірських породах в межах верхнього тектонічного поверху складчастої Бориславсько-Покутської зони (де зосереджено багато нафтових родовищ і пробурена велика КІЛЬКІСТЬ свердловин) Величини напруг в означених гірських породах коливаються від 90 до 250 і більше МПа Причому, ділянки максимальних напруг співпадають з районами, де щорічно проявляються зсуви, наприклад, на південному сході Прикарпаття Джерела інформації 1 Булин Н К Современные напряжения в горных породах по данным измерений в подземных выработках СССР - Геология и геофизика, №8, 1972 - С 56 - 66, 2 Hast N The measurement of rock pressure in mines - Sver geol undersokn - Ser С v 52, № 3 Arslok Stokholm, 1958 -p 183 3 Ивакин Б Н , Карус Е В , Кузнецов О Л Акустический метод исследования скважин - М Недра, 1978 -С 57-59) 4 Ивакин Б Н , Карус Е В , Кузнецов О Л Акустический метод исследования скважин - М Недра, 1978 - рис 19) 5 Щелкачев В Н Разработка нефтеводоносных пластов при упругом режиме М Гостоптехиздат 1959 - с 467 (стор 25) 6 Данабедов А Т, Коровкина Т Л Изучение соотношений сейсмичности и динамических параметров месторождений нефти и газа / Изв АН СССР - сер Физика Земли, № 4 - М, 1973 - С 84-88 7 Щелкачева В Н Разработка нефтегазоносных пластов при упругом режиме М Гостоптехиздат, 1959 -с 467 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90