Содержание к диссертации
Введение
1 ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РЕАЛИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН ГТРИ ИХ ЗАКАНЧИВАНИИ 15
1.1 Геолого-физические основы выбора оптимального режима реализации потенциальной продуктивности скважин при их заканчивании 15
1.2 Задача оптимизации режима обеспечения максимальной продуктивности скважин при их заканчивании 29
1.3 Определение критерия оптимизации режима обеспечения максимальной продуктивности скважин при их заканчивании 31
1.4 Определение ограничений, обусловливающих выбор режима обеспечения максимальной продуктивности скважин при их заканчивании 33
1.5 Принципы выбора оптимального режима обеспечения максимальной продуктивности скважин при их заканчивании, .36
ВЫВОДЫ 40
2 ЛИТОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА ПЕРВИЧНОГО ВСКРЫТИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ С СОХРАНЕНИЕМ ИХ ЕСТЕСТВЕННОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ СКВАЖИН 42
2.1 Теоретические и экспериментальные исследования механизма снижения проницаемости пласта в призабойной зоне при его вскрытии в процессе бурения скважин 43
2.1.1 Влияние кольматационных процессов на изменение проницаемости коллекторов 48
2.1.2 Влияние набухания глинистой фазы породы-коллектора на снижение проницаемости продуктивных пластов в процессе их вскрытия при бурении скважин 87
2.1 Влияние водонефтяных эмульсий, образующихся в призабойной зоне пласта, на изменение ее проницаемости 99
2.1.4 Влияние гидрофилизации призабойной зоны пласта на изменение ее проницаемости 104
2.1.5 Влияние выпадения нерастворимых химических осадков в призабойной зоне пласта на изменение ее проницаемости. 118
2.2 Методшса выбора бурового раствора для высококачественного вскрытия продуктивных пластов в процессе бурения скважин 125
ВЫВОДЫ 130
3 ГЕОЛОГО-ФИЗИЧЕСКИЕ КРИТЕРИЙ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИЗАБОЯ СКВАЖИН, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИХ РЕАЛИЗАЦИЮ ИХ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОДУКТИВНОЄТИ 133
3.1 Выбор оптимальной конструкции забоя скважины по критерию сохранения прочности породы в призабойной зоне пласта 135
3.2 Литолого-физические критерии выбора конструкции забоя скважины из условия реализации потенциальной продуктивности скважин. 147
ВЫВОДЫ 191
4 ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РЕАЛИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН ПРИ ВТОРИЧНОМ ВСКРЫТИИ ПЛАСТОВ: В РАЗЛИЧНЫХ ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ. 192
4.1 Определение допустимого режима вторичного вскрытия пласта ерфорацией из условия сохранения прочности колонны и цементного камня за колонной 194
4.2 Исследование влияния типа перфорации; типа перфоратора и плотности перфорации на величину параметра ОП скважины 202
4.3 Исследование влияния литолого-физических свойств породы-коллектора на выбор оптимального типа перфорационной жидкости для вторичного вскрытия пласта 225
4.4 Определение оптимального режима реализации потенциальной продуктивности скважин при вторичном вскрытии пластов по экономическому критерию 249
ВЫВОДЫ 255
5 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ-И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИКИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ВЫЗОВА ПРИТОКА ИЗ ПЛАСТА ПРИ ОСВОЕНИИ СКВАЖИН 258
5.1 Определение оптимальной величины депрессии на пласт при освоении скважин, обеспечивающей максимальную реализацию потенциальной продуктивности скважин 260
5.1.1 Определение максимально допустимой депрессии на пласт из условия сохранения прочности породы в призабойной зоне 261
5.1.2 Определение максимально допустимой депрессии на пласт из условия предотвращения прорыва конуса подошвенной воды в скважину 263
5.1.3 Определение максимально допустимой депрессии на пласт из условия сохранения проницаемости коллектора в призабойной зоне при деформации его при вызове притока 267
5.1.4 Определение максимально допустимой величины депрессии на пласт из условия обеспечения максимальной величины фазовой проницае-мости пласта при выделении конденсата в ПЗП при вызове притока 278
5.1.5 Определение максимально допустимой депрессии на пласт из условия обеспечения максимальной величины фазовой проницаемости для нефти при выделении газа в ПЗП при вызове притока 285
5.1.6 Определение минимально необходимой величины депрессии на пласт при освоении нефтяных скважин из условия максимального разрушения кольма-тационного слоя в ПЗП 298
5.1.7 Определение минимально необходимой величины депрессии на пласт при освоении газовых скважин из условия максимального разрушения кольмата-ционного слоя в ПЗП 309
5.1.8 Определение оптимальной величины депрессии на пласт при освоении сквалшны из условия обеспечения максимальной величины параметра ОП 329
5.2 Методика выбора оптимальной продолжительности воздействия депрессии на пласт при освоении скважин из условия обеспечения потенциальной; продуктивности скважин* 334
5.2:1 Определение максимально допустимой продолжительности воздействия депрессии на пласт из условия сохранения проницаемости коллектора в призабойной зоне в процессе деформации его при вызове притока. 335
5.2.2 Определение минимально необходимой продолжительности воздействия депрессии на; пласт из условия получения притока из пласта при освоении скважин; 344
5:2.3 Определение минимально необходимой продолжительности воз действия депрессии на пласт из условия максимального разрушения кольматационного слоя в призабойной зоне при освоении скважин: 352
5:3 Методика выбора оптимальной скорости создания депрессии на пласт при освоении скважин из условия обеспечения потенциальной продуктивности скважин. 360
5:3.1 Лабораторные исследования;по определению оптимальной скорости создания депрессии на пласт, из условия максимального разрушения кольматационного слоя в призабойной зоне при освоении скважин: 363;
5:3 2 Промысловые исследования по оптимизации скорости создания депрессии на пласт при освоении скважин из условия максимального восстановления; естественной проницаемости пласта в призабойной зоне: 372:
ВЫВОДЫ. 383
6 ГЕОЛОЕО-ФИЗИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ: МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРИТОКОВ НЕФТИ ИЇЇАЗ А ИЗ ПЛАЄТА ПРИ ОСВОЕНИИ СКВАЖИН:386
6: Геолого-физические: критерии выбора методов интенсификации притоков нефти и газа из карбонатных коллекторов: 397
6;1.1 Методика восстановления фильтрационной характеристики карбонатных коллекторов в призабойной зоне пласта при освоении скважин 411
6.1.2 Техника и технология восстановления продуктивной характеристики карбонатных коллекторов при освоении скважин 432
6.2 Геолого-физические основы выбора методов стимулирования притоков нефти и газа при освоении скважин; вскрывших терригенные коллекторы 447
6.2.1 Методика восстановления фильтрационной характеристики терриген-ных коллекторов в ПЗП химическими способами; 457
6.2.2 Методика восстановления потенциальной продуктивности скважин при их освоении механическими способами 480
6.2:3 Методика стимулирования притоков нефти и газа при освоении скважин физическими способами 490
ВЫВОДЫ; 505
7 РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫХ РАБОТ ПО ВНЕДРЕНИЮ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ РЕАЛИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ СКВАЖИН НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ САРАТОВСКОГО ПОВОЛЖЬЯ 508
7.1 Технико-экономические показатели внедрения оптимальных режимов вскрытия продуктивных пластов в процессе бурения скважин 512
7.2 Технико-экономическая эффективность работ по внедрению оптимальных конструкций забоя скважин при их заканчивании 529
7.3 Технико-экономическая эффективность работ по внедрению оптимальных режимов вторичного вскрытия продуктивных пластов при освоении скважин: 541;
7.4 Технико-экономические результаты работ по внедрению оптимальны режимов вызова притока из пласта при освоении скважин 550
7.5 Технико-экономическая эффективность работ по внедрению оптимальных технико-технологических приемов интенсификации притоков нефти и газа при освоении скважин 558
ВЫВОДЫ 571
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ. 572
ЛИТЕРАТУРА 577
- Геолого-физические основы выбора оптимального режима реализации потенциальной продуктивности скважин при их заканчивании
- Теоретические и экспериментальные исследования механизма снижения проницаемости пласта в призабойной зоне при его вскрытии в процессе бурения скважин
- Выбор оптимальной конструкции забоя скважины по критерию сохранения прочности породы в призабойной зоне пласта
Введение к работе
В настоящее время реализация потенциальной продуктивности скважин является одной из самых актуальных проблем поддержания высокого уровня добычи нефти и газа, обеспечения высокой эффективности и информативности поисково-разведочного бурения.
Значительное снижение дебитов скважин и темпа роста добычи нефти при нарастающем уровне капиталовложений связано не только с истощением крупных месторождений; низкими коллекторскими свойствами; продуктивных пластов и другими особенностями вновь открываемых и вводимых в разработку месторождений, но и с низким качеством вскрытия пластов и освоения скважин.
В; предстоящие годы планируется в подавляющем большинстве нефтегазодобывающих районов страны кратно увеличить объем эксплуатационного бурения; нефтяных и; газовых скважин в значительной мере увеличить объемы капитальных вложений на строительство скважин.
В этих условиях максимальное сохранение коллекторских свойств продуктивных пластов, оптимизация технологии заканчивания скважин, реализация их потенциальной продуктивности, снижение материальных и энергетических затрат имеет большое народнохозяйственное значение.
Расчеты показывают, что при оптимальных режимах вскрытия продуктивных пластов, выбор оптимальной конструкции забоя скважин, оптимизации режима их освоения, обеспечивающем восстановление естественной проницаемости коллектора в призабойной зоне, производительность скважин может быть увеличена на 45-90% при одновременном снижении продолжительности освоения и в целом строительства скважин.
Характерной особенностью геолого-разведочных работ на нефть и газ в Саратовском Поволжье является низкая эффективность освоения скважин, большие затраты времени и средств на их освоение.
Стоимость строительства одной скважины глубиной 3000-4000 м составляет 30-50 млн.руб. и более. Затраты времени на испытание скважин составляют 50-60 сут или 30-40% от общего времени строительства скважин, и эффективность их освоения не превышает 50%.
Низкие технико-экокномические показатели испытания скважин в Саратовском Поволжье обусловлены неблагоприятным сочетанием геологических и технико-технологических фаісгоров - низкие фильтрационно-ем костные параметры пластов, большие глубины их залегания, интенсивная кольматация и деформация коллекторов в процессе их вскрытия и освоения, низкоэффективные технологии вызова притока; из пласта и восстановления естественной проницаемости коллекторов в призабойной зоне.
Это обусловлено во многом тем, что до сих пор не сформулированы основные требования и теоретические основы к выбору оптимальной технологии реализации потенциальной продуктивности скважин в соответствии с фильтрационно-емкостными параметрами пласта и его геолого-физическими и литологическими особенностями.
Это особенно резко проявляется с ростом глубин и усложнением геолого-технических условий заканчивания скважин, что отрицательно сказывается на продолжительности и эффективности работ по их освоению.
Исследованиями многих институтов страны достигнуты определенные успехи в совершенствовании технологии и техники освоения скважин, однако, комплексного решения этого важного вопроса пока нет.
В основном разрабатывались отдельные элементы технологии (жидкости для заканчивания скважин, технико-технологические приемы вторичного вскрытия пласта, вызова притока и др.), которые могут обеспечить достаточно высокую эффективность реализации потенциальной продуктивности скважин только при рациональном использовании их во всей технологической цепочке заканчивания скважин с учетом геолого-физических условий пласта и более глубокого изучения всей совокупности физико-химических, механических, деформационных и других процессов, развивающихся в призабойной зоне пласта.
Большинство теоретических и экспериментальных исследований по влиянию режима вскрытия; пластаї ш освоения; скважин на эффективность реализации; их потенциальной продуктивности носит констатационный, а в отдельных случаях противоречивый характер и не отражает влияния геолого-технологических условий вскрытия пласта и его литолого-физических особенностей на выбор режима освоения скважин; что затрудняет их практическое применение:
Большой? вклад в разработку средств и способов эффективного вскрытия? пластов; и освоения; скважин внесли институты БашНИПИ, ВолгоградНИПИ, ТатНИПИ; ВНИИКР, ВНИИГАЗ, ИГиРГИ, ВНИИ, ВНИИБТ и др. Ш Значительные работы в? этой; области выполнены в учебных институтах, страны и СНГ ГАШТ им.акад.И:М.Губкина, ИФИНП и др.
В последние годы» накоплен значительный; опыт по вскрытию пластов и освоению глубоких разведочных и эксплуатационных скважин.
Существенный вклад в разработку и совершенствование методики; вскрытия пластов и освоения скважин, направленной на реализацию потенциальной % продуктивности; скважин, внесли Ф.С.Абдулин, З.С.Алиев, В.АлАмиян, Ю.А.Балакирев, Г.И.Баренблатт, К.С.Басниев, З.Ф.Брайгер, Ю.Г.Бро, А.И.Булатов, Ю.В.Вадецкий, М.С.Винарский; ИН.Гайворонский, ШК.Гиматудинов, А.Г.Горбунов, Г.Г.Денисов, Ю.П.Желтов, М:И.Зазуляк, Г.А.Зотов, В:М.Карпов, Ю.П.Коротаев, И;В:Кривоносов, АЛШитвинов, У.ДіМамаджанов, АР.Марин, ф, Н.Р.Рабинович, СА.Рябоконь, Б.П.Минеев, Б;Д.Панов, Ю.В.Семенов; В.А.Сидоровский; А.И.Сорока, Г.Д.Сухоносов, М:Г.Усманов, А.Ф Шакиров, А.И.Ширковский и многие другие.
Наряду с крупными достижениями в области вскрытия пластов и освоения скважин, усовершенствовании средств и способов реализации потенциальной продуктивности скважин затраты средств и времени на эти работы остаются все еще высокими.
Из изложенного выше видная актуальность темы диссертационной; работы, ее: большое народнохозяйственное и научное значение. ЦЕЛЬ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Разработкам ш внедрение теоретических основі и оптимальных технико-технологических режимов реализации потенциальной«продуктивности скважин при і их заканчиванииї в; зависимости; от геолого-физических; особенностей строения! пласта: ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
1. Теоретические и экспериментальные исследования! факторов, влияющих на эффективность реализации потенциальной продуктивности скважин:
21 Разработка техники» ш технологии для повышения эффективности реализации потенциальной продуктивности скважин; НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые:
1) комплексно рассмотрено;влияние:всей совокупности?воздействия технико- технологических ш геолого-физических; факторов; при; заканчивают скважин на? эффективность реализации потенциальной продуктивности скважин;
2) разработаньп теоретические- основы; реализации! потенциальной; продуктивности скважин в различных геолого-физических условиях;
3) математически сформулирована; и решена; оптимизационнаяt задача; о выборе режима вскрытия; пласта; конструкции забоя; скважин; и; ее освоения? для; реализации потенциальной продуктивности скважин;
4) теоретически; ш экспериментально1 исследован механизм; изменения; фильтрационно-емкостнойг характеристики І пласта в; призабойнойз зоне; при; заканчивании скважин в различных геолого-физических условиях;
5)» теоретическиf исследовано влияние; литолого-физических и; физико-механических свойств пласта; на состояние гидродинамической связи пласта со; скважиной;
6) теоретически и экспериментально исследовано влияние геолого--физических свойств пласта? и: залежи на1 выбор оптимальной конструкции забоя скважин, обусловливающей реализацию ее потенциальной продуктивности;
7) теоретически и экспериментально исследовано влияние геолого--физических параметров; пласта на выбор; оптимального режима- вторичного вскрытия, обеспечивающего реализацию потенциальной продуктивности скважин;
8) теоретически и экспериментально исследовано влияние геолого-физических параметров пласта на выбор оптимального режима вызова притока из пласта; обеспечивающего восстановление естественной проницаемости пласта в призабойной зоне;
9) теоретически и экспериментально исследовано влияние геолого-физических # параметров пласта на выбор оптимальных методов интенсификации притоков нефти иг газаі из пласта; обеспечивающих реализацию потенциальной продуктивности г скважин;
10) разработан и внедрен при освоении скважин способ кислотной обработки призабойной зоны« карбонатных пластов в скважинах с нарушенной гидродинамической связью с пластом;
11) разработана методика выбора оптимального режима кислотной обработки карбонатных пластов;
12) разработан и внедрен кавитационный смеситель для? приготовления технологических жидкостей для освоения? скважин и интенсификации» притоков нефти и газа;
Ф 13) разработана методика выбора оптимального типа бурового раствора- для вскрытия продуктивного пласта исходя из его геолого-физической характеристики;
14) разработана методика выбора оптимального режима вызова притока из пласта (величины депрессии; на пласт, скорости ее создания и продолжительности воздействия исходя из его геолого-физической характеристики;
15) разработан вибрационный способ возбуждения пласта, обеспечивающий интенсивное восстановление естественной проницаемости призабойной зоны пласта в скважинах с ухудшенной гидродинамической связью с пластом;
16) разработана методика выбора? оптимального режима виброобработки? пласта при освоении скважин исходя из его геолого-физической характеристики;
17) разработана методика? прогноза ориентации трещин гидроразрыва пласта с закреплением трещин песком при освоении скважин;
18) разработана методика выбора? оптимального режима? глинокислотной обработки терригенных коллекторов;
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Критерий оптимизации; принципы выбора и-математическая модель принятия решения при?выборе оптимального режимаsреализации потенциальной продуктивности скважин при их заканчивании в различных геолого-физических условиях.
2. Методика выбора оптимального типа бурового раствора и технологических параметров при вскрытии пласта по данным лабораторных исследований:
3. Методический подход к выбору оптимальной конструкции забоя; скважины ; при их заканчивании в различных геолого-физических условиях.
4; Методика выбора оптимального режима вторичного вскрытия пласта, обеспечивающего максимальное гидродинамическое совершенство скважин при их освоении.
5. Методика выбора оптимального режима вызова притока из пласта прш освоении скважин, обеспечивающего максимальную реализацию их потенциальной продуктивности.
6. Методика выбора оптимальной технологии интенсификации притоков нефти и газа при заканчивании скважин в различных геолого-физических условиях. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ
Разработана система комплексного учета влияния геолого-физических и технологических факторов при заканчивании скважин на фильтрационную характеристику призабойной зоны пласта, позволяющая оптимизировать режим вскрытия пласта, выбор І конструкции забоя скважин; режимы их освоения и шнтенсификации( притоков нефти и газа.
Разработана техника и технология освоения скважин физико-химическими? методами воздействия на призабойную зону пласта в различных геолого-физических условиях.
Определены пути реализации потенциальной продуктивности скважин, разработаны научно-методические основы и технико-технологические приемы проведения работ по сохранению; восстановлению и увеличению естественной проницаемости пласта в призабойной зоне при заканчивании скважин.
Сформулированы основные требования! к, выбору режима, первичного и вторичного вскрытия пласта;, конструкции; забоям скважины, вызова? притока из пласта и і интенсификации s притоков нефти? и газа; обеспечивающих максимальную реализацию потенциальной! продуктивности скважин в различных геолого-физических условиях; РЕАЛИЗАЦИЯРЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Основные результаты диссертационной работы включены в регламенты на испытание скважин на месторождениях ОАО"Саратовнефтегаз"и в технологические проекты на строительство скважин на площадях Саратовского Поволжья. АПРОБАЩШРАБОТЬГ
Основные материалы диссертации доложены и обсуждены на Всесоюзных совещаниях по заканчиванию скважин ( г.Туапсе 1978-1979 г., г.Краснодар 1980f 1981, 1983 г:, г.Дивноморск 1984-1988 г.), 2-ой Всесоюзной научно-технической! конференции "Вскрытие нефтегазовых пластов и освоение скважин" Ивано-Франковск, 1988 г., Республиканских совещаниях по заканчиванию скважин, г.Дивноморск, 1989 г., 1991-1995, г.Туапсе, 1990 г., г.Геленджик 1996 г., г.Радужный 1998 г., секциях научно-технического совета Конструкторского бюро производственного объединения "Саратовнефтегаз" 1976-1996 г., Научного Центра ОАО"Саратовнефте газ" 1997-1998 г., производственно-технических совещаниях предприятий бурения и добычи нефти и газа ОАО"Саратовнефтегаз" 1976-2002 г. и на расширенном заседании кафедры геологии и геохимии горючих полезных ископаемых СГУ им.Н.Г.Чернышевского 1996-2002 г. ПУБЛИКАЦИИ
Основные положения диссертации изложены в 54 опубликованных и 20 фондовых работах. Объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, основных выводов и списка литературы, включающего 297 наименований отечественных и зарубежных авторов и изложена на 605 стр. компьютерного текста, включающего 71 таблицу и 103 рисунка.
Диссертационная работа явилась итогом исследований, выполненных автором в 1968-1976 г.г. в Нижневолжском научно-исследовательском институте геологии и геофизики, в 1976-1996 г.г. в Конструкторском бюро производственного бъединения "Саратовнефтегаз", в 1997-2001г.г. в Научном Центре ОАО"Саратовнефтегаз" и 2001-2002г.г. в Саратовском Научно-Техническом Центре филиала ОАО"СИДАНКО".
Автор выражает благодарность за постоянное целенаправленное руководство, заведующему кафедрой Теология и геохимия горючих полезных ископаемых СГУ им.Н.Г.Чернышевского профессору К.А.Маврину и всем сотрудникам кафедры за большую помощь, оказанную при работе над диссертацией.
Автор также благодарит всех сотрудников лаборатории исследования керна Саратовского филиала ОАО"СИДАНКО" за оказанную помощь при работе над диссертацией.
Геолого-физические основы выбора оптимального режима реализации потенциальной продуктивности скважин при их заканчивании
Отечественный и зарубежный опыт поисково-разведочного бурения скважин, вскрытие и испытание продуктивных пластов подтверждают теоретические предпосылки ряда исследователей /18, 71, 178, 192, 266 и др./ об ухудшении коллекторских свойств пород с увеличением глубины залегания.
В то же время исследования- геологов-прогнозистов показывают необходимость бурения глубоких скважин, так как по их прогнозам более 40% запасов нефти и 55% запасов газа находятся на глубинах свыше 3500 м.
Поиски новых месторождений нефти и газа в пределах Саратовского Поволжья связаны с необходимостью разведки и вовлечения в разработку нефтяных и газовых месторождений, приуроченных к глубокозалегающим девонским и каменноугольным отложениям, представленных карбонатными и терригенными коллекторами.
Задача, однако, осложняется тем, что с ростом глубин залегания потенциально-продуктивных пластов существенно ухудшаются их коллекторские свойства, резко изменяется их литолого-физическая характеристика, возрастают пластовые и горные давления.
Указанные закономерности прослеживаются практически по всем стратиграфическим комплексам месторождений Саратовского Поволжья.
Рассматривая перспективные и продуктивные нефтегазоносные пласта, приуроченные к терригенным и карбонатным отложениям среднего и верхнего девона, залегающим в пределах Саратовского Поволжья на глубинах от 1700 до 5000 м (морсовские, мосоловские, воробьевские, ардатовские, тиманско-пашийские, воронежско-саргаевские) можно отметить, что в пределах бортовой зоны
Прикаспийской впадины на; Краснокутской и Зап.Ровенской площадях морсовские w отложения, залегающие на глубинах до 4700 м имеют низкую пористость (4-8,0%) ш высокую глинистость (10 35%), представлены плотными сцементированными: глинистыми песчаниками;
И хотя вскрытие указанных отложений на Краснокутской площади в процессе; ф, бурения скважиш сопровождалось интенсивными нефтегазопроявлениями, однако промышленных притоков нефти и газа при испытании скважин получено не было.
В то же время на; Квасниковской- Южно-Грязнушинской, Карпенской, Зап.Єтепнойї и др. площадях Саратовского Поволжья; указанные: отложения: являются І продуктивными, что связано не только с меньшими і глубинами залегания, HOS и; что особенно важно, с более низкой; глинистостью коллекторов ш более высокими; их фильтрационно-емкостнымш параметрами? (m=20,8%, к=0,175 мкм?, Н=2188-2214 м, Южно-Грязнушинская площадь);
Мосоловские карбонатные отложения прослеживаются также на ряде площадей Саратовского Поволжья (Пограничное месторождение) и представляют собой в различной степени глинистые разности.
По Краснокутской- и Зап.Ровенской- площади пористость мосоловских отложений колеблется соответственно в пределах 3-7% и: 5-9%, глинистость соответственно в пределах 5-18% и; 4-10%. Промышленных притоков из пласта получено не было- хотя нефтегазопроявления при бурении скважин наблюдались.
В то же время на Пограничной; площади; где трещиноватость карбонатных коллекторов; выше, чем наЇ указанных площадях, были получены; промышленные # притоки нефти и газа при освоении скважины 50 Пограничной площади.
Терригенный; комплекс девонских отложениш (тиманско-пашийские, ардатовские, воробьевские отложения) широко распространен в Саратовском Поволжье как в пределах бортовой зоны Прикаспийской впадины (Зап.Ровенская,
Краснокутская площади), так и на Разумовской, Тепловской, Пионерской, Осиновской, Алексеевской, В.Сусловской, Мечеткинской, Гусельской, -Соколовогорской; Васнецовской, Карпенской, Михалковской, Октябрьской, Куликовской и др: площадях.
Характерной особенностью данных отложений? на Западно-Ровенской и Краснокутской площадях является довольно низкая пористость (ш= 10-15% - Западно-Ро-венская, 3-11% - Краснокутская? площадь) и? высокая % глинистость, достигающая 32-36% на указанных площадях, проницаемость коллекторов составляет 0,0001-0,001 мкм2.
Характерно, что прш вскрытии указанных отложений в процессе бурения? скважин на Западно-Ровенской и Краснокутской площадях отмечались интенсивные нефтегазопроявления, а. при? испытании? были получены непромышленные притоки нефти и газа.
Теоретические и экспериментальные исследования механизма снижения проницаемости пласта в призабойной зоне при его вскрытии в процессе бурения скважин
При вскрытии продуктивных пластов при бурении скважин нарушается гидродинамическая связь пласта со скважиной; вследствие отрицательного воздействия на его проницаемость всей совокупности гидродинамических, термодинамических, физико-химических, механических и деформационных процессов:
При этом: вокруг скважины: образуются две зоны с различной проницаемостью : призабойная зона пласта с ухудшенной проницаемостью и удаленная зона: с естественной проницаемостью.
В этих условиях большая г часть, депрессии; на пласт (до 60%) расходуется на преодоление; фильтрационных сопротивлений слабопроницаемой призабойной зоны. Еще В! большей? степени; сказывается? влияние призабойной? зоны низкош проницаемости на дебите скважины (см.рис.211).
Так, призабойная зона пласта; имеющая проницаемость в 4 раза меньшую; чем естественная! проницаемость, приводит к снижению» потенциального; дебита скважины. более чем на 70%, хотя радиус ухудшенной призабойной зоны составляет всего лишь несколько радиусов скважины.
Эти обстоятельства особенно осложняют первоначальное: возбуждение: притоков: в разведочных скважинах, призабойная зона которых сильно коль матирована и гидрофилизована.
В результате пршдостаточно больших; геометрических размерах;призабойнойї зоны І пласта з с: ухудшенной ; проницаемостью фактические.-. дебиты скважин; как это видно из соотношени где к] ,к 2 - соотвественно проницаемость призабойной зоны и удаленной зоны» пласта, мкм ; АР - депрессия на пласт, МПа; Rk, П), Гс - соответственно радиус контура питания пласта; радиус призабойнойї зоны пласта и радиус скважины, м; ц. - вязкость пластового флюида, спз; h - толщина пласта; м; ki/кг — коэффициент восстановления проницаемости призабойной зоны пласта, могут оказаться чрезвычайно низкими, нередко в десятки раз, меньше их; ф потенциального дебита; особенно при вскрытии; интенсивно; блокирующихся; низкопроницаемых и трещиноватых коллекторов.
Выбор оптимальной конструкции забоя скважины по критерию сохранения прочности породы в призабойной зоне пласта
Степень реализации потенциальной? продуктивности! скважин во многом? определяется ше только технологией вскрытия? продуктивных пластов но т выбром конструкции забоя скважины, соответствующей геолого-физической характеристике пласта и требованиям разработки месторождений и эксплуатации; скважин, и обеспечивающей в заданных условиях достаточно высокое гидродинамическое совершенство скважины /15; 25, 30, 45; 53; 55, 62, 68; 69; 85, 91, 167 и др./..
Задача выборам оптимальной конструкции; забоя= скважины состоит в; определениигв соответствии?с литолого-физическимиї и механическими свойствами породы» пласта, его фильтрационно-емкостной характеристикой; наличием! или? отсутствием близкорасположенных водоносных или газоносных горизонтов области допустимых решений, прш которых: обеспечивается, максимальная» величина параметра О П скважин; при минимуме затрат на:их реализацию.
Основными действующими; ограничениями, определяющими выбора конструкции забоя скважины, являются:
- сохранение прочности породы в призабойной зоне пласта;
- предотвращение поступления пластовых вод из близкорасположенных во доносных горизонтов и (или) газа из газовой шапки или близкорасположенных газоносных пластов в скважину в условиях ее освоения и эксплуатации.
В соответствии с действующими ограничениями и требованиями обеспечениям устойчивости! стволаї скважины, разобщения напорных горизонтов; проведения обработок призабойной зоны пласта с целью интенсификации притоков нефти и газа и изоляции водопритоков и геолого-физическими; условиями пласта различают четыре основных конструкции забоя скважины: Г открытый; 2 закрытый; 3 смешанный; 4 конструкция забоя для предотвращения выноса песка из пласта.
При этом в случае вскрытия однородного коллектора трещинного или порово-трещинного типа и отсутствии подошвенных пластовых вод и близкорасположенных напорных водоносных или газоносных горизонтов возможно применение конструкции открытого забоя скважины в различных ее модификациях со спуском фильтра в скважину и размещением его в интервале залегания продуктивного пласта в случае вскрытия слабосцементированных рыхлых коллекторов, либо без применения фильтра при вскрытии достаточно прочных коллекторов.
При вскрытии поровых коллекторов, характеризующихся чередованием устойчивых и неустойчивых пород, водо- и газосодержащих пропластков с различными пластовыми давлениями и неоднородными по своим литолого-физическим свойствам и фильтрационно-емкостным параметрам, применяется конструкция закрытого забоя скважины.
В тех случаях, когда пласт представлен неоднородными коллекторами трещинного или порово-трещинного типа, имеющим в кровельной части пласта газовую шапку или близкорасположенные водонапорные пласты применяется конструкция смешанного забоя скважины, предусматривающая спуск в кровельную часть пласта эксплуатационной колонны и ее цементирование для перекрытия газо-и водонапорных горизонтов.
В случае вскрытия рыхлых неустойчивых коллекторов, характеризующихся высокими фильтрационно-емкостными параметрами и низкой прочностью пород и низким пластовым давлением (ниже или равным гидростатическому), применяется конструкция забоя скважины, предусматривающая оборудование забоя скважины фильтром, предотвращающим вынос песка из пласта при освоении и эксплуатации скважин.
