Введение

Помимо требований, призванных обеспечить успешную безаварийную проводку скважин с высокой скоростью в различных горно-геологических условиях, раствор должен также максимально сохранять естественную проницаемость продуктивных пластов при их вскрытии. Качество вскрытия продуктивных пластов имеет основополагающее значение для повышения эффективности буровых работ на нефть и газ.

Вскрытие продуктивных горизонтов с использованием буровых растворов сопряжено с опасностью снижения проницаемости приствольной зоны продуктивного пласта. Все это приводит к необходимости выполнения большого объема работ по восстановлению проницаемости приствольной зоны пласта и вызову притока нефти в скважину. В конечном итоге скважины вступают в эксплуатацию с заниженными дебитами даже при больших депрессиях на пласт, что приводит к снижению нефтеотдачи при падении пластового давления.

Основные причины ухудшения проницаемости приствольной зоны продуктивного пласта связаны с фильтрационными и коркообразующими свойствами буровых растворов, обусловливающими проникновение его компонентов в пористую среду. Исследованиями установлено, что вне зависимости от условий контактирования и проницаемости гранулярного коллектора, проникновение твердой фазы в него не превышает 4-6 мм. Отрицательное влияние этого можно исключить путем перфорации, если длина перфорационных каналов превышает ширину зоны загрязнения на 50 %, а перфорация будет осуществлена с использованием специальных жидкостей для заканчивания скважин.

Основным фактором, вызывающим ухудшение проницаемости продуктивного пласта, является его обводнение фильтратом бурового раствора. Вода оттесняет нефть вглубь пласта и затрудняет ее приток в скважину вследствие снижения фазовой проницаемости. В пласте вода удерживается в зависимости от степени ее минерализации и поверхностной активности в результате проявления капиллярного эффекта, набухания содержащихся в пласте глинистых минералов и образования устойчивых водонефтяных эмульсий.

Поступление воды в пласт может привести к образованию осадков в порах. Предупреждение обводнения продуктивных пластов в процессе бурения является одним из основных условий улучшения качества вскрытия и повышения их нефтеотдачи. Поэтому для вскрытия пластов наиболее пригодны растворы с минимальной водоотдачей. Необратимое загрязнение пласта коллоидными частицами твердой фазы раствора может происходить при вскрытии несцементированных песчаников и коллекторов с трещинной проницаемостью при отсутствии в растворе необходимого количества сводообразующих частиц нужного размера (1/3 размера порового диаметра).

В настоящее время можно считать не вызывающими сомнения следующие требования, предъявляемые к растворам на водной основе, предназначенным для вскрытия продуктивных пластов:

1) С целью исключения негативного влияния насыщения коллектора водной фазой, раствор должен обладать минимальной фильтрацией, а водная фаза раствора не должна образовывать стойкие водонефтяные эмульсии;

2) Для предупреждения набухания глинистых минералов коллектора и снижения устойчивости пород продуктивного пласта должно быть соблюдено равенство осмотических активностей раствора и флюида пласта;

3) Для исключения гидрофилизации пород пласта водная фаза раствора должна обладать низким поверхностным натяжением;

4) Компоненты раствора должны исключать возможность образования нерастворимых осадков в порах пласта при контакте с пластовыми флюидами и породами коллектора;

5) Для предупреждения необратимого загрязнения несцементированных песчаников и коллекторов с трещиной проницаемостью коллоидной твердой фазой бурового раствора он должен содержать сводообразующие частицы в количестве 3-15 мг/м3.

Поскольку трудно оценить степень влияния каждого из перечисленных выше факторов на снижение проницаемости коллектора влияние бурового раствора на качество вскрытия продуктивных пластов можно оценивать коэффициентом восстановления проницаемости, представляющем собой отношение нефтепроницаемости обводненного пласта к его исходной проницаемости.

ТИПЫ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Определение понятия бурового раствора

Раство́р это однородная смесь, состоящая из частиц растворённого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия. Растворы бывают газовыми, жидкими и твёрдыми. Образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ.

Промывочные жидкости это физико-химические полидисперсные системы, состоящие из одной или нескольких фаз. Основными компонентами таких систем являются дисперсионная среда и дисперсная фаза.

Буровые растворы это промывочные жидкости для углубления скважин. Буровые растворы должны обеспечивать безопасность строительства скважин с высокими технико-экономическими показателями бурения при достижении проектных решений.

РОССИЙСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

По виду дисперсионной среды:

• на водной основе;

• на неводной основе (углеводороды, нефть);

• на газообразной основе.

По виду дисперсной фазы:

• с твердой фазой;

• с жидкой фазой (эмульсии прямые и обратные);

• с газообразной фазой (аэрированные);

• комбинированные.

По виду структурообразователя:

• глинистые;

• безглинистые;

• полимерные;

• битумные;

• с конденсированной твердой фазой.

По минеральному составу дисперсной фазы:

• соленые (хлорнатриевые);

• хлоркалиевые;

• хлоркальциевые;

• хлормагниевые;

• гипсовые;

• силикатные;

• алюминатные;

• известковые.

По концентрации твердой фазы:

• малоглинистые (до 7%);

• нормальные (20-22%);

• с высоким содержанием твердой фазы.

По степени минерализации:

• пресные;

• слабоминерализованные;

• высокоминерализованные;

• соленасыщенные;

• полиминеральные.

По способу приготовления:

• искусственно приготовленные (обработанные химреагентами);

• естественные (самозамесом);

• приготовленные на глинозаводе;

• утилизированные (вторичное использование).

По величине щелочности:

• высокощелочные (рН 11);

• среднещелочные (рН 9-11);

• слабощелочные (рН 8-9);

• нейтральные (рН 7-8);

• кислые (меньше 7).

Американская классификация для бурения в США

1. Растворы на пресной воде с низким рН (7-9);

2. Растворы на морской воде с низким рН;

3. Растворы насыщенные солью с низким рН;

4. Гипсовые глинистые растворы с низким рН;

5. Известковые растворы с высоким рН (более 11);

6. Глинистые растворы на пресной воде с высоким рН;

7. Растворы с низким содержанием твердой фазы;

8. Обратные эмульсии;

9. Растворы на нефтяной основе;

10. Воздух, газ, аэрозоли.

Высокотехнологичные буровые растворы (по Кошелеву В.Н.)

Высокотехнологичные буровые растворы – это системы, обладающие только им доступными специфическими свойствами или универсального действия с широкой областью применимости:

1. Разведочное бурение на суше и море с обеспечением проведения полного комплекса ГИС;

2. Разведочное и эксплуатационное бурение в хемогенных отложениях, осложненных АНПД;

3. Разведочное и эксплуатационное бурение в многолетнемерзлых породах;

4. Разведочное и эксплуатационное бурение с пологими и горизонтальными стволами малого диаметра в зонах АВПД;

5. Наклонно-направленные скважины с протяженными сроками строительства (до 100 суток на интервал перекрытия).

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ

Качество строительства скважин определяется уровнем заложенных проектных решений, совершенством используемой техники и технологии. В совокупности все это должно обеспечить безаварийность бурения, плановые сроки выполнения работ, минимальные затраты материальных средств.

Основные задачи буровых растворов:

• обеспечение высоких скоростей бурения и проходки на долото;

• обеспечение безопасности и безаварийности бурения;

• обеспечение качественного вскрытия продуктивных пластов;

• обеспечение информативности материалов промыслово-геологических исследований в скважинах.

Классификация скважин, сооружаемых при геолого-разведочных работах и разработке нефтегазовых месторождений, по категориям ГИС:

• сверхглубокие;

• опорные;

• параметрические;

• структурные;

• поисковые;

• оценочные;

• разведочные;

• эксплуатационные;

• нагнетательные;

• наблюдательные;

• контрольные;

• сбросовые и другие.

Классификация скважин по профилю ствола:

• вертикальные;

• наклонно-направленные;

• горизонтальные;

• с выходом на дневную поверхность;

• многоствольные.

Технологические функции буровых растворов:

• консолидирующие, ингибирующие и антидиспергирующие свойства растворов, обеспечивающие длительную устойчивость горных разрезов;

• фильтрационные и триботехнические свойства растворов, исключающим возникновение прихватов бурильной колонны и геофизических приборов, возникновение высоких вращательных и осевых нагрузок при бурении и ГИС;

• геолого-геофизические свойства растворов, обеспечивающие возможность применения полного комплекса ГИС, получения качественных каротажных материалов, использования стандартных методик и достоверную интерпретацию результатов промыслово-геофизических исследований горных разрезов;

• реологические свойства растворов, обеспечивающие полную очистку ствола скважины при бурении, свободное прохождение геофизических приборов, низкие пусковые давления после СПО;

• поверхностно-активные свойства растворов, обеспечивающие сохранение естественной продуктивности коллекторов;

• экологические свойства растворов, обеспечивающие защиту недр, акваторий и воздушной среды.

МЕТОДИКА

КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПЕРВИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ, ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН И ВЫБОРА РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ВСКРЫТИЯ ПЛАСТОВ

Программа базируется на методике (РД 39-0147001-742-92) оценки фактической продуктивности скважин по сравнению с потенциальной продуктивностью на основе комплекса лабораторных и промысловых исследований при выборе технологий первичного вскрытия, заканчивания и капитального ремонта нефтегазовых скважин.