Статья: Новый подход к методам химической очистки призабойной зоны ствола скважины при заканчивании открытым стволом

Виктор Крылов, д.т.н., Вячеслав Крецул, к.т.н., РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

В скважинах, где традиционные методы их заканчивания непригодны по геолого-техническим и экономическим соображениям, в последние годы все больше используются современные системы заканчивания скважин открытым стволом. Проведенный авторами анализ применимости таких систем имеет не только теоретическое, но и чисто практическое значение.

В условиях, когда целесообразность применения традиционных методов заканчивания скважин по геолого-техническим и/или экономическим соображениям низка, важно достичь чистоты призабойной зоны ствола скважины (ПЗС). Это обусловлено тем, что в открытом стволе углеводороды просачиваются в скважину непосредственно через стенки скважины, в отличие от традиционных методов, когда перфорационные каналы или трещины, образованные гидроразрывом, позволяют сообщить ствол скважины с незагрязненным пластом.

При освоении скважины без химической очистки ПЗС достигаются удовлетворительные результаты, определенные, как правило, только по начальному этапу испытаний. В то же время для некоторых методов заканчивания (без спуска обсадной колонны, со спуском перфорированного или только сетчатого фильтра) длительность таких результатов с учетом времени работы скважины и/или управления разработкой залежи в целом остается труднопредсказуемой. В дополнение к простому ухудшению добычи нефти/газа неравномерная очистка ПЗС от фильтрационной корки (особенно в протяженных участках открытого ствола и системах заканчивания гравийной набивкой) способна привести к снижению эффективности нагнетания, неравномерному дренажу коллектора, снижению эффективности обработок пласта и/или преждевременному прорыву воды или газа.

Очистка ПЗС

Достижение равномерной и полной очистки ствола скважины от фильтрационной корки вдоль всего участка открытого ствола является необходимым и приводит к высоким результатам добычи, особенно в протяженных горизонтальных стволах (рис. 1). Основными сдерживающими факторами широкого применения технологий очистки ПЗС на месторождениях России являются: различия характеристик фильтрационных корок, образованных разными жидкостями первичного вскрытия; использование быстрореагирующих брекеров (разрушителей, растворителей); трудности вытеснения/замещения (вследствие ограничений для оборудования и инструментов заканчивания) и технические сложности успешного выполнения операции. Во многих случаях невозможность достижения требуемой очистки ПЗС при освоении скважины в дальнейшем ведет к необходимости применения дорогостоящих повторных операциий и КРС, экстенсивных химических и механических способов очистки ПЗС. Несмотря на то, что некоторые современные системы жидкостей и техника замещения позволяют улучшить очистку ствола, зачастую их эффективность зависит от специфических пластовых условий, минералогических и петрофизических свойств коллектора, конфигурации ствола скважины и характеристик жидкости для вскрытия продуктивного пласта.

Проектирование освоения скважины дожно включать полное удаление фильтрационной корки со стенок ствола скважины (рис. 1, фото 1). Поскольку многие способы заканчивания открытым стволом толерантны к высокому уровню загрязнения пласта фильтрационной коркой, удаление корки может и не являться необходимостью. В таких условиях комплексная реализация проектов (и в первую очередь системный анализ специалистов по заканчиванию скважин и разработке месторождений) может помочь в принятии соответствующего решения, где применять или не применять специальные операции по удалению фильтрационной корки, а также как наилучшим образом оптимизировать использование технологий по очистке ПЗС.

Такие инженерные решения должны учитывать множество факторов, наиболее важными из которых являются:

состав и условия работы и образования промывочных жидкостей и фильтрационных корок;

характеристики и реакционная способность пород продуктивных пластов и их насыщающих жидкостей;

способ заканчивания и характеристики оборудования;

чувствительность оборудования к реагентам и методам очистки ПЗС;

оборудование, методы и методики, которые доступны.

Определение необходимости удаления фильтрационной корки

Фильтрационные корки, образованные специальными промывочными жидкостями для вскрытия продуктивных пластов, обычно являются тонким и практически непроницаемым барьером между НКТ и продуктивным пластом. Таким образом, это ограничивает эффективность добычи нефти (нагнетания воды) из скважины.

Знание необходимых параметров освоения скважины в соответствии с оборудованием заканчивания является важным этапом в разработке технологии очистки ПЗС. Разные методы заканчивания обычно имеют различные диапазоны потенциальных значений скин-фактора. Высокие значения скин-фактора недопустимы, однако не все они могут быть отнесены к фильтрационной корке.

Потенциальное негативное влияние жидкостей для вскрытия пластов и фильтрационных корок обусловливает:

снижение проницаемости коллектора и, соответственно, снижение дебита скважины;

некачественную гравийную набивку;

закупорку перфорированного или сетчатого фильтра;

повышенные (локальные) скорости освоения (риск эрозии оборудования по заканчиванию);

повышенную депрессию при освоении/добыче;

увеличение риска прорыва воды или газа.

На скважинах, где проектирование заканчивания, симуляция освоения или данные по предыдущим скважинам показывают ухудшение состояния призабойной зоны пласта за счет фильтрационной корки, очистка ПЗС способна значительно улучшить производительность скважины.

Репрессия промывочной жидкости является причиной формирования фильтрационной корки и зоны кольматации, через которые происходит отфильтровывание жидкой фазы промывочной жидкости. Величина репрессии влияет на степень деформации пород в ПЗП и на изменение величины естественного раскрытия трещин. При репрессии возможно задавливание промывочной жидкости в естественные или принудительно (искусственно) раскрытые трещины. Негативные последствия репрессии промывочной жидкости усугубляются при значительных колебаниях гидродинамического давления в стволе скважины. Интенсивность колебаний давления возрастает с увеличением глубины скважины и протяженности горизонтального участка ствола, скорости спуска или подъема бурильной колонны, реологических и структурно-механических свойств промывочной жидкости, а также с уменьшением зазора между стенкой скважины и бурильной колонной.

Длительность вскрытия продуктивного пласта оказывает негативное влияние в основном на глубину проникновения фильтрата промывочной жидкости, т.е. определяет размер зоны возможного поражения пласта. Отрицательное воздействие проникшего в продуктивный пласт фильтрата проявляется следующим образом:

образование водонефтяных эмульсий, которые существенно снижают проницаемость ПЗП;

набухание глинистых частиц, содержащихся в породах, слагающих коллектор, в результате чего снижается проницаемость ПЗП;

удерживание фильтрата в пористой среде капиллярными силами и вытеснение его из поровых каналов возможно лишь при значительных перепадах давления, что затрудняет продвижение нефти к стволу скважины. Данное явление особенно характерно для низкопроницаемых коллекторов;

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--