Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния проблемы повышения качества вскрытия продуктивных пластов и обоснование задач исследований 8
1.1. Современное состояние изученности проблемы вскрытия продуктивных пластов 8
1.1.1, Кольматацйя поровых каналов твердой фазой промывочной жидкости 9
1.1.2. Процессы, происходящие в пласте, под воздействием проникшего в него фильтрата
промывочной жидкости , 13
1.2. Обзор существующих методов и средств по сохранению фильтрационных характеристик
пласта при вскрытии 16
1.3. Краткий обзор лабораторных исследований по определению изменения проницаемости кернов под воздействием промывочных жидкостей и их фильтратов 21
1.4. Выводы на основании анализа литературных источников и обоснование задач исследований , 25
2, Краткая характеристика геолого-физических свойств коллекторов месторождений Мангышлака 28
2.1. Коллекторы гранулярного и гранулярно-трещинного типа 28
2.2. Коллекторы трещинного и каверново-трещинного типа 30
2.3, Изменение коллекторских свойств продуктивных пластов при вскрытии 32
2.4. Выводы 34
3. Исследование гидродинамических процессов при разрушении горных пород и их влияния на качество вскрытия пластов 36
3.1. Исследование изменения гидродинамического давления в затрубном пространстве при механическом разрушении горных пород во время бурения 37
3.1.1. Замеры гидродинамического давления в бурящихся скважинах с помощью специально
созданного устройства и анализ полученных результатов 41
3.1.2, Эксперименты по выявлению связи продольных колебаний бурильной колонны и колебаний гидродинамического давления в затрубном пространстве 58
3.2. Разработка методики определения оптимального расхода бурового раствора при вскрытии продуктивных горизонтов по критерию мииндома дифференциального давления в сис
теме "скважина-пласт" 69
3.2.1. Выявление влияния концентрации выбуренной породы на приращение дифференциального давления в затрубном пространстве при бурении и вскрытии продуктивных горизонтов 70
3.2.2. Определение допустимой механической скорости при бурении скважин в зонах поглощения бурового раствора 75
3.2.3. Определение оптимального расхода бурового раствора при бурении и вскрытии продуктивных горизонтов 78
3.3. Выводы 99
4. Опытно-промышленные испытания результатов исследование по регулированию колебания гидродинамического давления в затрубном пространстве в интервале работы долота при разрушении горных пород и оценка влияния указанных колебаний чество вскрытия продуктивных горизонтов 102
4.1. При бурении добывающих скважин на нефтяных месторождениях 102
4.2. При бурении глубоких разведочных скважин на площадях Западного Казахстана 107
4.3. Выводы 119
Основные выводы и рекомендации 120
Литература 122
Приложение 135
- Современное состояние изученности проблемы вскрытия продуктивных пластов
- Коллекторы гранулярного и гранулярно-трещинного типа
- Исследование изменения гидродинамического давления в затрубном пространстве при механическом разрушении горных пород во время бурения
- При бурении добывающих скважин на нефтяных месторождениях
Современное состояние изученности проблемы вскрытия продуктивных пластов
Продуктивный пласт, содержащий нефть, газ и пластовую воду, является сложной гидродинамической системой, в которой физические, химические и физико-химические процессы до вскрытия пласта находятся в относительно равновесном состоянии. После вскрытия пласта равновесное состояние нарушается и возникают многообразные явления, течение которых и их последствия зависят от геолого-физической характеристики коллекторов, физико-химических свойств, насыщающих флюидов, а также различных воздействий на пласт в процессе вскрытия. В большинстве случаев вскрытие продуктивных пластов во время бурения осуществляется с применением промывочной жидкости на водной или углеводородной основе. В последнее время нашли также применение пены, газы, аэрированные жидкости. Дисперсная фаза промывочной жидкости, как правило, многокомпонентна и представлена глиной, выбуренной породой, утяжелителем, а также твердыми составляющими химических реагентов, применяющихся для обработки. Многочисленными исследованиями показано, что такая дисперсная фаза промывочной жидкости, а также её фильтрат, при длительном воздействии и значительных репрессиях, проникая в пласт, ухудшают его коллекторские свойства и, как следствие, снижают добывные возможности. Характер и масштаб загрязнения пласта во время его вскрытия, как указывается в [3,13,89] , зависят от ЙНОГИХ факторов,поэтому для оценки последних необходимо иметь ясное представление о механизме процесса.
Еще в начале 30-х годов Гі04,І05І было показано, что проницаемость пластов после их вскрытия ухудшается. С этого времени как за рубежом, так и в СССР [ 29,54,94,109 ] ведутся исследования по выяснению характера влияния промывочной жидкости на продуктивные пла«ты. Однако, изучением комплекса физико-химических явлений, возникающих в пласте в период его вскрытия, начали заниматься сравнительно недавно. Исследованиям в области фильтрации нефти, газа и воды через пористые среды, взаимодействия пласта с промывочной жидкостью, физико-химических поверхностных явлений посвящены фундаментальные исследования советских ученых Ф.А.Требина, ПД.Ребиндера, К.Ф,Жигача, Н.М.Кусакова, І.И.Котя-хова, Г.А.Бабаляна, Ю.П.Желтова, Б.А.Амияна, Г.Т.Овнатанова, У.Д.Мамаджанова, К.Ф.Пауса, Л.К.Мухина и др.
Результаты этих исследований в значительной мере освещают физико-химические процессы, протекающие в нефтяных и газовых пластах при их первичном векрытии во время бурения.
Коллекторы гранулярного и гранулярно-трещинного типа
Продуктивные пласты отмечаются неравномерным: распространением, по площади выклиниваются, фациально замещаются непроницаемыми породами. Частое чередование песчаных и глинистых прослоев, зональная неоднородность коллекторов, фациальная изменчивость продуктивных пластов определяют сложное строение природных резервуаров месторождения.
Отложения ХУШ горизонта относятся к байосскому ярусу средней юры, породы-коллекторы которого представлены главным образом чередованием песчаников, алевролитов, глин. Общая пористость песчаников колеблется в основном от 16% до 23%, проницаемость 0,053-0,067 мкм . Общая пористость алевролитов изменяется от 8 до 21%, проницаемость от 0,001 до 0,462 мкм . Алевролиты неизвестковистые, крепкосцементированные. Цемент по составу каолинито-гидрослюдистый. В составе цемента алевролитов отмечаются карбонат (0,4-9%), пирит (до 0,2%), регенерационный кварц (до 5%).
В ХІУ горизонте появляются карбонатные песчано-алевролитовые простои.
Породы Ж горизонта представлены чередованием песчаников,алев-родитов, глин, сильно известковых песчаников, мер гелей и известняков. Основными из типов-коллекторов Ж горизонта являются песчаники.
Песчаники по составу полимиктовые, мелкозернистые, местами средне-зернистые, неравномерно глинистые, карбонатные, алевритистые. Цементирующим материалом является в основном глинистое вещество и глинисто-карбонатный материал. Глинистое вещество представлено в основном гидроелюдисто-каолитовым составом. Глина тонкоотмучен-ная, по составу каолинито-гидрослюдистая. Средняя пористость нефтенасыщенных пропластков равна 25,7%,про- р ницаемость - 0,4 мкм . Коллекторы залежи Ж горизонта относятся к классу высокоемких и среднепроницаемых. Первоначальное пластовое давление по скважинам горизонта колеблется от 10,4 до 12,2 мПа, а в среднем составляет 11,55 мПа. Давление насыщения, определенное по глубинным пробам, колеблется от 7,38 до 7f9 мПа1. Коэффициент; продуктивность скважин 3-200 т/сут.мПа. Средний дебит одной скважины 36,4 т/сутки нефти и 3000 м3/сутки газа.
Исследование изменения гидродинамического давления в затрубном пространстве при механическом разрушении горных пород во время бурения
При механическом разрушении горных пород долотом происходят продольные и радиальные колебания бурильной колонны. В настоящее время причины возникновения указанньтх колебаний и их качественные и количественные изменения достаточно изучены и результаты их опубликованы в ряде работ f 8,9,17,20,58,78 ]. В этих работах отмечается, что амплитуда и частота колебаний зависит от физико-механических свойств породы, тектонических условий её залегания, типоразмера долота, формы и размера торца и тела зубпа, параметров режима бурения, компоновки низа бурильной колонны и многих других факторов. В процессе бурения происходят низкочастотные и высокочастотные колебания бурильной колонны. Наиболее энергоемкой является область низких и инфронизких частот в диапазоне 10--80 Гц. В процессе вынужденных продольных колебаний бурильной колонны происходит осевое динамическое перемещение корпуса долота. При частоте вынужденных продольных колебаний бурильной колонны, равной или большей критического значения долото отскакивает от волнообразного забоя. В работе [ 108 J отмечается, что в экспериментах максимальное значение размаха продольных колебаний составляло 38,1 и 50 мм. В [ 20 3 отмечается, что контакт зубцов долота с породой в условиях эксперимента имел дискретный характер. Большую часть пути долото находилось в состоянии отрыва от забоя. Колебания бурильной колонны исследовались автером данной диссертационной работы при бурении скважин № 224, 225, 230 на площади Октябрьская и скважин Ш 180, 183, 185, 186 на площади Гудермесская в объединении "Грознефть". Необходимость исследований диктовалась тем, что при бурении карагано-чокракских песчаников роторным способом долотами диаметром 394 мм имела место значительная вибрация бурильной колонны, приводящая к выталкиванию из ротора клиньев, порывам талевого каната на неподвижном ролике кронблока и поглощениям бурового раствора.
Максимальная амплитуда продольных колебаний на устье доходила до 150 мм. Причем, максимальные значения колебаний имели место при бурении крепких песчаников. При бурении глинистой части разреза колебания практически прекращались.
При бурении добывающих скважин на нефтяных месторождениях
В главе 3 данной работы было показано, что при разрушении горных пород в процессе бурения в интервале работы долота имеют место значительные колебания гидродинамического давления.Источником этих гидродинамических колебаний являются колебания бурильной колонны. Анализ данных промысловых экспериментов с помощью метода статистического анализа показал, что амплитуда гидродинамических колебаний увеличивается с увеличением твердости пород, глубины скважины; нагрузки на долото и расхода бурового раствора. В таком случае, разрабатывая технологию строительства скважины, можно подобрать в зависимости от глубины скважины и твердости пород диапазонное изменение нагрузки на долото и расхода бурового раствора таким образом, чтобы иметь минимальные колебания гидродинамического давления, то есть прогнозировать процесс. С целью проверки указанных выводов на месторождении Каламкас объединения "Мангышлакнефть" были проведены повторные промысловые исследования при бурении II эксплуатационных нефтедобывающих скважин. Данные бурения этих скважин и обработка полученных результатов методом статистического анализа изложены в табл.4Л и табл.4.2. Ранжирование параметров было произведено в тех же пределеах, как в главе 3 (табл.3.3). В каждом эксперименте информативньте параметры: категория твердости пород, глубина скважины, нагрузка на долото, расход бурового раствора подбирались в таких диапазонах, чтобы сумма их рангов не превышала 12, т.е. выдерживалось условие.
