З М І С Т

Вступ..........................................................................................................	6
РОЗДІЛ 1. ПЕРВИННЕ РОЗКРИТТЯ ПРОДУКТИВНИХ ПЛАСТІВ ПРИ БУРІННІ СВЕРДЛОВИН…………………………	8
1.1 Значення якості первинного розкриття продуктивних пластів…………………………………………………………………...	8
1.2 Вплив геологічних чинників на збереження природної проникності продуктивних пластів і стійкості привибійної зони свердловин при її розкритті……………………………………………	9
1.3 Чинники зниження проникності при первинному розкритті продуктивних пластів………………………………………………….. Вплив промивальної рідини на її проникнення в пласт……….. Геологічні чинники, які впливають на проникнення промивальної рідини в пласт…………………………………….......... 1.4.2 Фізико-хімічні явища у приствольній зоні продуктивного пласта, які впливають на зниження його проникності……………..... 1.4.3 Буріння свердловин і розкриття продуктивних пластів за допомогою промивальних рідин із органоколоїдними складовими... 1.4.4 Шляхи підвищення якості первинного розкриття……………... 1.4.5 Попередження забруднення продуктивних пластів під час їх розкриття………………………………………………………………... 1.4.6 Зміна фільтраційних властивостей порід-колекторів під дією промивальних рідин…………………………………………………..... 1.4.7 Застосування пін та газоподібних агентів для розкриття продуктивних пластів………………………………………………….. 1.4.8 Основні вимоги до складу і властивостей промивальної рідини для розкриття продуктивного пласта…………………………	11 15 15 20 27 37 39 46 58 85
1.5 Розкриття продуктивних пластів з низькими пластовими тисками………………………………………………………………….. 1.6 Розкриття продуктивних пластів з аномально-високими пластовими тисками……………………………………………………. 1.7 Технологія розкриття пластів при рівновазі пластового та вибійного тисків………………………………………………………... 1.8 Основи якісного розкриття продуктивних пластів…………….....	89 94 97 101
1.9 Оцінювання якості розкриття продуктивних відкладів при бурінні свердловини…………………………………………………… 1.9.1 Оцінювання якісного розкриття продуктивного пласта……… 1.9.2 Оцінювання радіусу зони проникнення фільтрату за час промивання свердловини……………………………………………… 1.9.3 Визначення проникності та оцінювання ступеня забруднювальної дії промислової рідини на колектор……………… 1.9.4 Оцінювання забруднення привибійної зони пласта при визначенні скін-ефекта. Методика оцінювання впливу промивальної рідини на колекторські властивості продуктивного пласта……………………………………………………………………. 1.9.5 Методи входження у продуктивні пласти……………………… 1.9.6 Методика вибору методу входження у продуктивний поклад.. 1.10 Впровадження досягнень науково-технічного прогресу в бурінні…………………………………………………………………... РОЗДІЛ 2. ВТОРИННЕ РОЗКРИТТЯ ПРОДУКТИВНИХ ПЛАСТІВ………………………………………………………………. 2.1. Чинники зниження проникності при вторинному розкритті продуктивних пластів………………………………………………….. 2.2 Коефіцієнт гідравлічної досконалості свердловин………………. 2.3 Розкриття продуктивних пластів за допомогою кульової перфорації……………………………………………………………….	103 103 112 114 117 118 121 123 130 130 137 140
2.4 Розміри каналів, утворених кумулятивною перфорацією………	143
2.5 Гідропіскоструминна перфорація………………………………….	147
2.6 Гідравлічний розрив пласта (ГРП)………………………………... 2.6.1 Проведення процесу ГРП………………………………………...	155 155
2.6.2 Визначення градієнта тиску гідророзриву пласта на основі даних геофізичних досліджень………………………………………...	158
РОЗДІЛ 3. ВИПРОБОВУВАННЯ ТА ОСВОЄННЯ СВЕРДЛОВИН……………………………………………………...... 3.1 Завдання випробування пластів……………………………………	162 162
3.2 Методи випробування продуктивних пластів………………….....	164
3.2.1 Випробування пластів у закріплених свердловинах……………	164
3.2.2 Випробування пластів у процесі буріння свердловини………...	166
3.3 Виділення об’єктів для випробування…………………………..... 3.4 Підготовка ствола свердловини до випробування……………......	167 170
3.5 Виклик припливу з продуктивного пласта……………………...... 3.5.1 Визначення допустимої депресії на пласт………………………	172 172
3.5.2 Виклик припливу шляхом заміщення рідини в експлуатаційній колоні……………………………………………….	175
РОЗДІЛ 4. ПІДВИЩЕННЯ КОЛЕКТОРСЬКИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПРОДУКТИВНИХ ПЛАСТІВ……………...... 4.1 Визначення колекторських параметрів привибійної зони продуктивних пластів………………………………………………......	177 177
4.2 Кислотні обробки порід-колекторів………………………………. 4.3 Розрахунок рецептури азото-спирто-солянокислотної обробки свердловин для інтенсифікації видобутку газу……………………….	180 190
4.4 Визначення стану привибійної зони свердловин за результатами гідродинамічних досліджень…………………………...	195
4.5 Визначення скін-ефекту на основі кривої відновлення тиску….. РОЗДІЛ 5. ЛІКВІДАЦІЯ ОБВОДНЕННЯ ГАЗОВИХ І ГАЗОКОНДЕНСАТНИХ ПОКЛАДІВ ТА ПІДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТІ СВЕРДЛОВИН……………………………... 5.1 Геологічні чинники, які впливають на процес розроблення покладів та їх кінцеве газовилучення………………………………… 5.2 Огляд існуючих методів обмеження припливу………………….. 5.3 Особливості експлуатації свердловин на завершальних етапах розроблення……………………………………………………………. 5.4 Використання дегоцементних розчинів для ізоляції припливу пластової води до вибою газових і газоконденсатних свердловин..... 5.5. Відновлення проникності та закріплення привибійної зони тонкошаруватих газоносних пластів газових родовищ Передкарпаття………………………………………………………….. 5.5.1. Закріплення привибійної зони газових свердловин розчинами поліетиленполіаміну…………………………………………………… 5.5.2. Обмеження припливу пластових вод у привибійну зону свердловин за допомогою нафтової емульсії, створеної в акустичному полі…………….................................................................	200 207 207 212 219 224 234 234 239
5.5.3. Винесення рідини з обводнених газових свердловин спінювальними поверхнево-активними речовинами………………... 5.6 Новітні технології інтенсифікації видобування нафти і газу……	247 256
РОЗДІЛ 6. ЕКОНОМІЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ РОЗКРИТТЯ ПРОДУКТИВНИХ ПЛАСТІВ……………………………………..... 6.1. Суть економічного оцінювання розкриття продуктивних пластів…………………………………………………………………... 6.2. Методи та етапи оцінювання економічної ефективності розкриття продуктивних пластів……………………………………… 6.3. Чинники, що впливають на економічне оцінювання при розкритті пластів………………………………………………………..	264 264 266 288
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………..	299

В С Т У П

Продуктивні пласти нафтових і газових родовищ представлені колекторами гранулярного, тріщинуватого і змішаного типів. Розмір фільтраційних каналів змінюється від частки мікрона до декількох сантиметрів (каверн і тріщин). Різноманітний мінералогічний склад порід-колекторів – кварцові та поліміктові пісковики, алевроліти, аргіліти, вапнякові породи. Деякі мінерали взаємодіють з промивальною рідиною, внаслідок чого змінюються характеристики каналів фільтрації. Нафтонасичені пласти завжди утримують воду, насичену різними речовинами, які при з’єднанні з промивальною рідиною або її фільтратом можуть утворювати осади, які закупорюють фільтраційні канали. Від якості розкриття продуктивного пласта залежить ступінь використання можливостей свердловини, рівень видобування нафти (газу) і ступінь виробки запасів нафти (газу) в зоні її дренування.

Успіх одержання припливу із продуктивного пласта і однозначність результатів його випробування в значній мірі залежить від стану об’єкту перед випробуванням, який визначається багатьма чинниками.

Явища, які відбуваються в привибійній зоні пласта, починаючи з моменту його розкриття долотом у процесі буріння, давно вже стали предметом численних теоретичних і експериментальних досліджень як у нас, так і за кордоном. Про вплив якості робіт з розкриття пластів на одержану в кінцевому результаті продуктивну характеристику свідчить великий обсяг промислового фактичного матеріалу.

Метод розкриття пласта повинен бути повністю пов’язаний з фізико-геологічними властивостями колектора і фізико-хімічною характеристикою речовин, що його насичують. Оскільки мінералогічний склад порід, колекторські властивості, пластовий тиск і температура природних резервуарів змінюються в широких межах, неможливо застосовувати промивальну рідину одного типу − глинистий розчин на водній основі. Особливе значення, на думку вчених, це має для карбонатних колекторів.

Відомо, що найбільші труднощі з точки зору випробування свердловин задають пласти з тріщинуватим і порово-тріщинуватим типом колектора. У даний час більшість досліджень проведено на основі гранулярного колектора при потраплянні в пласт глинистого розчину без врахування чинника тріщинуватості.

Кінцевою метою буріння свердловини є одержання нафти або газу із земних надр. Одержання початкового припливу нафти і газу із пласта у великій мірі залежить від технології буріння, від складу і властивостей промивальних рідин, часу дії її на продуктивний пласт, а також від якості робіт з ізоляції пластів один від одного.

Курс «Геологічні основи розкриття і випробування продуктивних пластів» належить до спеціальних дисциплін, які вивчають студенти спеціальності «Геологія нафти і газу». У зв’язку з підвищеними вимогами до якості підготовки фахівців геологів нафтогазової галузі, виникає потреба у поглибленому вивченні геологічних основ розкриття продуктивних пластів при бурінні, освоєнні та випробуванні свердловин.

Запропонований посібник уперше охоплює етапи геологічних основ первинного і вторинного розкриття продуктивних пластів при бурінні свердловин, а також процеси випробування та освоєння свердловин.

Для повноцінного засвоєння програмного матеріалу студенти повинні також мати необхідні знання з дисциплін, які тісно пов’язані з курсом «Геологічні основи розкриття і випробування продуктивних пластів». Це, передовсім, дисципліни професійно орієнтовані («Буріння нафтових і газових свердловин», «Нафтогазопромислова геологія», «Геологічні основи розроблення нафтових і газових свердловин», «Прикладна геохімія нафти і газу», «Нафтогазова гідрогеологія» тощо), а також дисциплін економічного циклу («Економіка геологорозвідувальних робіт, «Менеджмент»).

Навчальний посібник з курсу «Геологічні основи розкриття і випробування продуктивних пластів» дасть можливість студентам-геологам одержати знання в області якісного розкриття продуктивного пласта, що дозволить їм успішно використовувати їх для підвищення ефективності пошуково-розвідувальних робіт на нафту і газ та покращення регіонального розроблення і експлуатації родовищ нафти і газу.

Розділ 1. Первинне розкриття продуктивних пластів при бурінні свердловин

1. Значення якості первинного розкриття продуктивних пластів

Однією з найважливіших проблем нафтогазовидобувної галузі вважається підвищення якості робіт, пов’язаних з первинним розкриттям продуктивних пластів у процесі буріння. Ця проблема набуває особливого значення у зв’язку із ситуацією, що склалась на сьогодні в Україні з видобуванням нафти і газу.

У період інтенсивного розвитку нафтової і газової промисловості за часів Радянського Союзу, коли освоювались нові перспективні райони, питанню оцінювання продуктивних пластів та якості їх розкриття не надавалось належної уваги. Основні сили сконцентрувались на збільшенні швидкостей та обсягів буріння. Тепер, коли більшість родовищ України є виснаженими, часткове нарощування обсягів видобування нафти і газу можливе завдяки якісному проведенню робіт, пов’язаних з первинним розкриттям продуктивних пластів – у нових свердловинах, та буріння інших стволів у раніше пробурених свердловинах для повторного розкриття об’єктів, які були в експлуатації.

Чисельні дослідження та великий промисловий досвід показують, що терміни освоєння та продуктивність свердловин, пробурених в однакових умовах, можуть бути різними залежно від якості виконання робіт при первинному розкритті продуктивних пластів. Разом з тим, залежно від фільтраційних властивостей порід-колекторів та фізико-хімічних властивостей флюїдів, які насичують їх пори, використання одних і тих самих технологічних операцій з однаковими параметрами призводить до різних кінцевих результатів. Основою успішного первинного розкриття вважається збереження природної проникності порід-колекторів та цілісності стінок свердловини в інтервалі продуктивного пласта. Вказане може бути досягнуте завдяки використанню таких технологій буріння, які виключають можливість потрапляння в пори порід-колекторів побічних матеріалів, або таких промивальних рідин, які не чинять негативної дії на пласт з точки зору його закупорювання та втрати стійкості стінок свердловини.

Однак, незважаючи на актуальність зазначеної проблеми, технологія буріння у продуктивному пласті, зазвичай, не відрізняється від технології буріння решти ствола свердловини. У більшості випадків використовуються промивальні рідини, які не відповідають потрібним вимогам, а за основний критерій прийнято, помилково, досягнення найбільших швидкостей буріння. Це призводить до значного погіршення природних властивостей порід-колекторів, зменшення продуктивності свердловин, збільшення термінів їх освоєння, а деколи і хибного уявлення про їх справжні потенційні можливості.

Недооцінювання якості первинного розкриття продуктивних пластів обумовлює великі народногосподарські втрати, а саме:

− втрати обсягів видобування нафти і газу внаслідок зменшення продуктивності свердловин;

− втрати у поточному видобуванні вуглеводнів внаслідок невиправданого затягування робіт під час освоєння свердловин;

− додаткові витрати, пов’язані з необхідністю інтенсифікації припливу флюїдів внаслідок погіршення фільтраційних властивостей порід-колекторів;

− відставання в прирості запасів внаслідок недостатньої інформативності розвідувальних свердловин;

− втрати, пов’язані з необхідністю буріння більшої кількості свердловин;

− збільшення обсягів незавершеного будівництва та зниження ефективності капітальних вкладень.