39139

Процессы в призабойной зоне пласта

Реферат

География, геология и геодезия

От состояния призабойной зоны пласта существенно зависит эффективность разработки месторождения дебиты добывающих скважин приемистость нагнетательных и уровень затрат пластовой энергии на преодоление гиродинамических сопротивлений потоку флюидов. Очень важно сохранить ПЗП в таком состоянии чтобы энергия расходуемая на преодоление фильтрационных сопротивлений ПЗП была бы достаточно мала как при отборе жидкости из пласта так и при нагнетании в пласт.Состояние призабойной зоны пласта в процессе заканчивания скважины.

Русский

2013-10-01

457.5 KB

36 чел.

Процессы в призабойной зоне пласта

Призабойная зона пласта (ПЗП) – околоскважинная область пласта, состояние которой определяет основные эксплуатационные качества скважины. От состояния призабойной зоны пласта существенно зависит эффективность разработки месторождения, дебиты добывающих скважин, приемистость нагнетательных и уровень затрат пластовой энергии на преодоление гиродинамических сопротивлений потоку флюидов.

Очень важно сохранить ПЗП в таком состоянии, чтобы энергия, расходуемая на преодоление фильтрационных сопротивлений ПЗП, была бы достаточно мала как при отборе жидкости из пласта, так и при нагнетании в пласт.

ПЗП характеризуется зонами проникновения твёрдой и жидкой фазами технологических растворов.

Рис.Состояние призабойной зоны пласта в процессе заканчивания скважины.

При промывке скважины в процессе бурения, крепления и  цементирования в результате фильтрации технологических растворов в ПЗП на поверхности стенок скважины образуется фильтрационная корка, а внутреннее пространство коллектора заполняется дисперсной фазой (твёрдые и полимерные частицы) и дисперсионной средой (жидкая или газообразная основа) технологических растворов.

Для снижения фильтрационных сопротивлений необходимо осуществлять мероприятия по воздействию на ПЗП для повышения проницаемости, улучшения сообщаемости со стволом скважины и увеличению системы трещин или каналов для облегчения притока и снижения энергетических потерь в этой ограниченной области пласта.

При формировании ПЗП реализуются многообразные процессы как:

  •  Гидравлическая фильтрация и кольматация,
  •  диффузионный, конвективный и капиллярный массопереносы,
  •  деформация и разрушение породы.
  •   Суффозия.

В результате этих процессов изменяется состояние ПЗП.

Эффект бурового раствора на ПЗП при вскрытии бурением:

 

 Проблема качественного вскрытия продуктивного пласта включает большой круг вопросов, хотя до настоящего времени понимается довольно ограниченно –  главным образом уделяется внимание буровым растворам, минимально снижающим проницаемость призабойной зоны. Это наиболее доступный для изменения фактор – обработка буровых (позднее цементных) растворов с целью снизить или довести даже до нулевого значения водоотдачу буровых (и цементных) растворов.

При бурении в продуктивном коллекторе в связи с нарушением напряженного состояния пород в приствольной зоне, проникновением фильтрата бурового (и цементного) раствора в пласт, взаимодействием с пластовой газожидкостной смесью и горной породой происходят сложные физико-химические процессы. Фильтрат, проникая в продуктивный пласт, резко уменьшает проницаемость последнего для нефти и газа, что приводит к ряду необратимых процессов. Частично проникает в пласт и твердая фаза буровых растворов; при гидроразрывах пластов значительное количество бурового раствора поступает в пласт, блокируя продвижение флюида к скважине.

Основные факторы загрязнения пласта:

Ø     реакция глин, содержащихся в нем, с водой, поступающей из бурового раствора, с последующим набуханием глин;

  •  кольматация пор пласта твердыми частицами глинистого раствора
  •  .

Очевидно, это только часть факторов, которые определяют падение проницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП). Если принять к сведению, что на площади образца из обычного песчаника, равной 6,5 см2, находится до 3000 пор, которые в известной степени определяют проницаемость, то становится понятным, насколько чувствительна эта поверхность к загрязнению.

Зная основные причины снижения проницаемости ПЗП в естественных условиях, можно, если и не предотвратить их влияние, то хотя бы максимально снизить их негативный эффект.

Все известные буровые растворы в той или иной степени отрицательно влияют на ПЗП. Влияние их идет в направлении снижения проницаемости ПЗП за счет прохождения фильтрата (разбухание глинистых включений; образования закупоривающего поры осадка при контактировании с пластовыми водами) в пласт; проникновения в поры пласта твердой фазы; блокирования порового пространства эмульсионными растворами; адсорбционных сил, удерживающих воду в порах и др.

Буровой раствор с высокой водоотдачей нецелесообразно использовать при освоении скважин и добыче нефти и газа, так как он снижает естественную продуктивность пласта и для ее восстановления могут потребоваться перфораторы специального типа или несколько кислотных обработок.

На продуктивность скважин наибольшее влияние оказывает состояние проницаемости призабойной зоны пласта непосредственно у стенки скважины. Ухудшение проницаемости этой зоны происходит практически при любых условиях завершения строительства скважин и зависит от ряда факторов:

Ø     состава бурового раствора при бурении (глины, воды, примесей и реагентов раствора);

Ø     противодавления на пласт от столба бурового раствора;

Ø     длительности пребывания продуктивного пласта под давлением столба бурового раствора;

Ø     состава цементного раствора;

Ø     глубины и плотности перфорации обсадной колонны;

Ø     длительности пребывания пласта под раствором после перфорации;

Ø     способа вызова притока флюида из пласта и освоения скважин.

 

Состав и свойства буровых растворов, применяемых для вскрытия продуктивных пластов, должны удовлетворять следующим требованиям:

Ø     фильтрат бурового и цементного растворов должен быть таким, чтобы при проникновении его в призабойную зону пласта не происходило набухания глинистого материала, солеобразования в пористой среде горных пород;

Ø     гранулометрический состав твердой фазы бурового и цементного растворов должен соответствовать структуре порового пространства, т.е. для предотвращения глубокой кольматации содержание частиц диаметром большим на 30 % размера поровых каналов или трещин должно быть не менее 5 % от общего объема твердой фазы промывочного агента;

Ø     поверхностное натяжение на границе раздела фильтрат - пластовый флюид, должно быть минимальным;

Ø     водоотдача в забойных условиях должна быть минимальной, а плотность и реологические параметры –  такими, чтобы дифференциальное давление при разбуривании продуктивной толщи было близким к нулю, хотя для промывки скважин при вскрытии продуктивных пластов, к сожалению, используют главным образом глинистые буровые растворы, обработанные или не обработанные химическими реагентами. Причем технология обработки этих растворов химическими реагентами определяется требованиями  только безаварийной проходки ствола скважины, а не качественным вскрытием продуктивного пласта.

 

Сроки освоения и продуктивность скважин, пробуренных в идентичных условиях, могут быть различными и в значительной степени зависят от качества работ по вскрытию пластов.

Если исходить из условий максимального сохранения природного состояния коллектора, то продуктивный пласт необходимо вскрывать при условии депрессии или равновесия между пластовым и забойным давлениями. Однако в настоящее время отсутствуют технические средства, которые могли бы надежно обеспечить такие условия проводки скважин (вращающиеся превенторы, дистанционно управляемые дроссели, сепараторы бурового раствора). Поэтому на практике вынуждены вскрывать пласты в условиях репрессии. Репрессия как фактор имеет превалирующее значение: от нее зависят все остальные процессы взаимодействия пласта с буровым раствором. Репрессия также является причиной изменения естественной раскрытости трещин и влияет на степень деформации пород в прискважинной зоне.

Значения давления на забое и степень его влияния на призабойную зону во многом определяются характером и интенсивностью проводимых в скважине операций. Наибольшие гидродинамические давления возникают в скважине при восстановлении циркуляции бурового раствора. Несмотря на то, что гидродинамические давления при восстановлении циркуляции действуют на пласт кратковременно, в пределах 3—5 мин, значения забойного давления при этом могут достигать 75—80 % полного горного давления, что иногда вызывает гидроразрыв пласта. Причинами роста гидродинамических нагрузок на пласт являются также высокие скорости спускоподъемных операций. Гидродинамическая репрессия на пласты при этом может возрастать до 3-9 МПа.

Химическим составом бурового раствора определяется в основном интенсивность развития вторичных процессов, возникающих при контакте фильтрата с нефтью, газом, остаточной водой и породой коллектора. Совокупность этих процессов приводит к возрастанию газогидродинамических сопротивлений в зоне проникновения фильтрата при фильтрации нефти на различных этапах освоения и эксплуатации скважины. Увеличение гидравлических сопротивлений происходит в результате проявления молекулярно-поверхностных свойств системы нефть - газ - порода - остаточная вода - фильтрат и изменения структуры порового пространства породы.

При  притоке из пласта прирост гидравлических сопротивлений при фильтрации нефти через зону проникновения главным образом определяется особенностями двухфазной фильтрации. Значение этих дополнительных сопротивлений зависит от многих факторов и в целом оценивается фазовой проницаемостью для флюида при совместном течении нефти с фильтратом через пористую среду с измененной структурой поровых каналов. Изменение структуры порового пространства в зоне проникновения может быть обусловлено взаимодействием фильтрата как с минеральными компонентами породы (набухание глин, химическое преобразование), так и с остаточной водой (возможность образования нерастворимых осадков).

Степень загрязнения поровых каналов твердой фазой бурового раствора в наибольшей мере определяется размерами каналов, их структурой, дисперсностью и концентрацией твердой фазы в растворе, а также значениями водоотдачи бурового раствора и перепада давления в системе скважина - пласт.

Влияние зоны кольматации на приток флюида к стволу скважины варьирует в широких пределах. Наибольшее отрицательное влияние зоны кольматации отмечается в скважинах с открытым забоем. В скважинах с закрытым забоем это явление в основном нейтрализуется перфорацией. В последнем случае следует оценивать влияние зоны кольматации, формирующейся на стенках перфорационных каналов.

Проникновение в пласт коллоидных и субколлоидных частиц, а также макромолекул органических соединений сопровождается их адсорбцией в поровом пространстве нефтенасыщенных пород. Эти частицы адсорбируются, как правило, на границах раздела нефть (газ) – фильтрат, и если поверхности раздела неподвижны, теряют свободу перемещения. При наличии в нефти большого количества асфальтосмолистых веществ проникающие в пласт коллоидные и субколлоидные частицы адсорбируются на поверхности раздела фаз совместно с асфальтенами и смолами и образуют плотные межфазные пленки. В газонасыщенных пластах эти частицы адсорбируются на стенках поровых каналов. Поскольку указанные межфазные пленки и адсорбционные слои уменьшают сечение поровых каналов и практически не растворяются в нефти, следует предупредить их формирование путем введения в буровой раствор синтетических ПАВ.

Степень загрязнения порового пространства породы-коллектора продуктами взаимодействия солей остаточной воды с химическими реагентами, поступающими в пласт с фильтратом, определяется наличием в воде осадкообразующих катионов. Образующиеся нерастворимые соединения в зависимости от характера смачиваемости их поверхности скапливаются в водной или нефтяной фазе, адсорбируясь чаще всего на границах раздела нефть - фильтрат.

Повышение качества вскрытия продуктивных пластов следует осуществлять двумя путями:

Ø     выбором соответствующего типа бурового раствора для конкретного месторождения (пласта), обладающего определенными геолого-физическими свойствами породы-коллектора, слагающего пласт, и физико-химическими свойствами пластовых флюидов с обязательным учетом степени возможных изменений петрографических свойств породы после вскрытия и условий фильтрации нефти или (и) газа через зону проникновения;

Ø     выбором технологических режимов вскрытия, промывки скважины и проведения спускоподъемных операций, обеспечивающих минимальные размеры зоны проникновения компонентов бурового раствора в пласт.

Требования к технологии вскрытия сводятся к тому, чтобы режим вскрытия, промывка скважины и спускоподъемные операции выбирались с учетом обеспечения минимальной зоны проникновения фильтрата бурового раствора, не превышающей глубины перфорационных каналов.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

18570. Общие сведения об ОС 124.5 KB
  Общие сведения об ОС. Операционная система комплекс системных управляющих и обрабатывающих программ предназначенных для наиболее эффективного использования всех ресурсов ВС и удобства работы с ней. В настоящее время только с помощью ОС можно полностью загружат
18571. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР 109 KB
  ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР Структура и требования к ТО САПР Техническое обеспечение САПР включает в себя различные технические средства hardware используемые для выполнения автоматизированного проектирования а именно: ЭВМ периферийные устройства сетевое оборуд
18572. Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного метода доступа 63 KB
  Сети ЭВМ и средства телекоммуникационного метода доступа Для современного этапа развития средств вычислительной техники характерно использование сравнительно дешевых мини микро и персональных ЭВМ обладающих достаточно большими вычислительными возможностями. По...
18573. Базы данных. Логическая область базы данных 145.5 KB
  Базы данных. Лекция № 1. 1. Предметная область базы: данных сварное соединение стыковое нахлесточное и т.п. Объекты предметной области. Логическая область базы данных цифры записи и т.п.. 2.Характеристика объекта предметной области называется атрибуткоторый прин
18574. НАЗНАЧЕНИЕ, СУЩНОСТЬ И СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР 93.5 KB
  НАЗНАЧЕНИЕ СУЩНОСТЬ И СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР Основное назначение ИО САПР уменьшение объемов информации требуемой в процессе проектирования от разработчика РЭС и исключение дублирования данных в прикладном программном и техническом обе...
18575. УРОВНИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ 117.5 KB
  УРОВНИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ Существует три уровня представления данных: уровень пользователя предметная область логический и физический. Каждый объект предметной области характеризуется своими атрибутами каждый атрибут имеет имя и значение. Например объект осц
18576. ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ 42.5 KB
  ПРОЕКТИРОВАНИЕ БАЗЫ ДАННЫХ Процесс разработки структуры БД на основании требований пользователя называют проектированием БД ПБД. Результатами ПБД являются структураБД состоящая из логических и физических компонент и руководство для прикладных программистов. Р...
18577. Функции сетевого программного обеспечения 33.5 KB
  Функции сетевого программного обеспечения Принято выделять в ПО АС общесистемное ПО системные среды и прикладное ПО. К общесистемному ПО относят ОС используемых ЭВМ и вычислительных систем а также сетевое ПО типовых телекоммуникационных услуг. Основой системной ср
18578. Прикладные протоколы и телекоммуникационные информационные услуги 65.5 KB
  Прикладные протоколы и телекоммуникационные информационные услуги Прикладные протоколы и телекоммуникационные информационные услуги Основные услуги телекоммуникационных технологий электронная почта передача файлов телеконференции справочные службы доски о