Диссертация (Разработка технологических и методических решений по формированию фильтрационных корок буровых растворов для последующего эффективного разрушения при освоении скважины)

Федеральное государственное автономное образовательное учреждениевысшего образования «Российский государственный университет нефти и газа(национальный исследовательский университет)имени И.М. Губкина»На правах рукописиСулейменов Нуржан СултанулыРАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И МЕТОДИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙПО ФОРМИРОВАНИЮ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ КОРОК БУРОВЫХРАСТВОРОВ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО ЭФФЕКТИВНОГОРАЗРУШЕНИЯ ПРИ ОСВОЕНИИ СКВАЖИНЫ25.00.15. – Технология бурения и освоения скважинДиссертацияна соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель,доктор технических наук, профессорПодгорнов В.М.Москва 20201ОГЛАВЛЕНИЕОГЛАВЛЕНИЕ ...........................................................................................................

2ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 4ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ РАБОТЫ ПО ИТОГАМ АНАЛИЗАПРОМЫСЛОВОГО ОПЫТА ОСВОЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХСКВАЖИН С «ОТКРЫТЫМ» ЗАБОЕМ В ТЕРРИГЕННО-ПОРОВЫХКОЛЛЕКТОРАХ ЮЖНО-ТУРГАЙСКОЙ ВПАДИНЫ .................................... 101.1 Опыт заканчивания скважин открытым стволом в условиях ЮжноТургайской впадины Республики Казахстан......................................................... 101.2 Особенности формирования кольматационного экрана в призабойной зонескважин с открытым забоем ...................................................................................

13ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХПРЕДСТВАВЛЕНИЙ О ФОРМИРОВАНИИ И УДАЛЕНИИКОЛЬМАТАЦИОННОГО ЭКРАНА В ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЕ СКВАЖИНВ ПРОЦЕССЕ ЗАКАНЧИВАНИЯ СКВАЖИН................................................... 192.1 Гидродинамическое совершенство призабойной зоны скважины .................

192.2 Повреждения околоскважинной зоны пласта в процессе заканчиванияскважин открытым стволом ................................................................................... 262.3 Закономерности фильтрации буровых растворов в пласт и рольфильтрационных корок .......................................................................................... 342.4 Расчет фракционного состава кольматанта для месторождении ЮжноТургайской впадины ............................................................................................... 452.4 Химическое удаление корок и зависимость процесса от состава короки окружающих условий ..........................................................................................

47ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ .......................................... 523.1 Влияния фильтрационной корки, зоны кольматации и зоныпроникновения фильтрата на величину скин-фактора ......................................... 523.2 Выявление наиболее значимых факторов, влияющих на снижениегидропроводности призабойной зоны скважин .................................................... 53ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯФОРМИРОВАНИЯ И МОДИФИКАЦИИ ФИЛЬТРАЦИОНЫХ КОРОКНА ПРОНИЦАЕМЫХ ПОДЛОЖКАХ ................................................................. 624.1 Методика и условия проведения экспериментальных исследований ............

624.2 Формирование фильтрационной корки и зоны кольматации в условияхстатической и динамической фильтрации ............................................................. 714.3 Влияние наполнителей на формирование фильтрационных корокв процессе их образования ..................................................................................... 7524.4 Фильтрация растворов и суспензий через предварительносформированные фильтрационные корки ............................................................. 79ГЛАВА 5.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УДАЛЕНИЯФИЛЬТРАЦИОНЫХ ЭКРАНОВ НА ПРОНИЦАЕМЫХ МОДЕЛЯХКИСЛОТАМИ И КИСЛОТНЫМИ КОМПОЗИЦИЯМИ ................................. 845.1 Исследование процесса кислотного разрушения фильтрационных экранакислотной обработкой ............................................................................................ 845.2 Восстановление фильтрационных свойств песчаных набивокс глинистыми фильтрационными корками............................................................ 895.3 Удаление фильтрационных корок буровых растворов в процессекислотной обработки с учётом фракционного состава карбонатногонаполнителя ............................................................................................................

92ГЛАВА 6. ТЕХНОЛОГИЯ УДАЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ КОРКИ ПРИОСВОЕНИИ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ В СКВАЖИНАХС ОТКРЫТЫМ ЗАБОЕМ ..................................................................................... 101ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ................................................ 112СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ: .......................................... 114ПРИЛОЖЕНИЕ № 1. РУКОВОДСТВО ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИКИСЛОТНОГО УДАЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ КОРКИВ НЕЦЕМЕНТИРУЕМОМ СТВОЛЕ СКВАЖИНЫВ УСЛОВИЯХ КАЗАХСТАНА ..............................................................................

127ПРИЛОЖЕНИЕ №2. ВЫПИСКИ ИЗ ПРОТОКОЛА ЗАСЕДАНИИ НАУЧНО –ТЕХНИЧЕСКОГО СОВЕТА НЕФТЯНЫХ КОМПАНИИ .................................... 148ПРИЛОЖЕНИЕ №3. СПРАВКИ ВНЕДРЕНИИ .................................................... 1523ВВЕДЕНИЕАктуальность проблемы. На месторождениях с терригенно-поровым коллектором в скважинах, заканчиваемых без спуска и цементирования эксплуатационной колонны в продуктивную часть разреза, возрастает значимость кольматационного экрана (КЭ), который формируется при вскрытии пласта бурением в призабойной зоне пласта (ПЗП) в виде фильтрационной корки и зоны, закольматированной тонкодисперсной фазой.

Достоинством КЭ является то, что он ограничивает проникновение фильтратов и тонкодисперсной фазы скважинных растворов впродуктивный пласт при вскрытии бурением, но при освоении КЭ является препятствием движению пластовых флюидов из пласта к скважине, затрудняя, тем самым,процесс вызова притока из продуктивного пласта при освоении.Одним из самых востребованных способов создания надёжного КЭ в скважинах с «открытым» забоем, особенно с горизонтальным окончанием ствола, являетсяиспользование наполнителя с оптимальным гранулометрическим составом.

Использование в качестве наполнителя кислоторастворимых материалов (чаще всего,карбоната кальция) даёт возможность при освоении скважины удалить кислотнойобработкой сформированный на стенках ствола скважины КЭ. Теоретически карбонат кальция полностью растворяется в кислотах, но на практике эффективностьэтой обработки зависит от ряда условий, среди которых: объёмное содержание ифракционный состав наполнителя в структуре фильтрационной корки; тип и концентрация кислоты; режим кислотной обработки. Обоснование оптимального состава наполнителя для формирования непроницаемого КЭ, обеспечивающего, в тоже время, его эффективное удаление кислотной обработкой, является актуальнойнаучно-технической проблемой, решение которой обеспечит повышение качествавскрытия продуктивного пласта бурением и, в тоже время, упростит вызов притокапри освоении.Цель работы. Разработать технологические принципы оптимизации составакарбонатного наполнителя буровых растворов, используемых при вскрытии продуктивных отложений бурением, с целью создания КЭ минимальной проницаемости, который в процессе освоения скважины эффективно разрушается кислотной4обработкой для восстановления гидродинамической связи пласта со стволом скважины.Основные задачи исследования1.

На основе анализа научно-технической литературы и промыслового опытазаканчивания скважин в терригенно-поровых коллекторах Южно-Тургайской впадины Республики Казахстан оценить значимость влияния на гидродинамическое совершенство ПЗП в скважинах с «открытым» забоем фильтрационной корки (ФК) на участке пласта, закольматированного тонкодисперсной фазой бурового раствора (ЗК), и на участке пласта, заполненногофильтратом бурового раствора (УФ).2. Осуществить аналитические и экспериментальные исследования роли структурообразующей фазы и кислоторастворимых наполнителей в формировании ФК и ЗК в ПЗП при вскрытии продуктивных отложений и в процессеосвоения скважины.3.

Исследовать и оценить эффективность кислотного разрушения ФК, в зависимости от содержания и гранулометрического состава карбонатного наполнителя.4. Сопоставить эффективность разрушения ФК при различных вариантах кислотных обработок.5. Обосновать технологические принципы формирования ФК, обеспечивающиесоздание при вскрытии продуктивных отложений бурением КЭ, который эффективно удаляется кислотной обработкой.6. Разработать рекомендации по применению технологических приёмов, обеспечивающих повышение гидродинамических характеристик «открытого» забоя за счёт формирования кольматационного экрана при вскрытии бурениеми его кислотного удаления при освоении терригенно-поровых коллекторовЮжно-Тургайской впадины Республики Казахстан.5Методы решения поставленных задачРешение поставленных задач основано на общих положениях методологиитеоретических, промысловых и экспериментальных исследований, анализе и обобщении информации по данной проблеме, а также собственных результатов аналитических и экспериментальных исследований, которые проводились с использованием стандартного программного обеспечения ПЭВМ.Научная новизна результатов исследования заключается в разработке технологических принципов выбора состава карбонатного наполнителя буровых растворов, обеспечивающего при вскрытии бурением продуктивных отложений создание кольматационного экрана минимальной проницаемости, который полностьюудаляется кислотной обработкой в процессе освоения, что подтверждено следующими выводами:1.Формирование кольматационного экрана обеспечивается при наличии вструктуре фильтрационной корки до 6% по массе от её объёма фазы, содержащей не менее 70% частиц размером от 20 до 160 мкм, при ограниченииобъёма крупных фракций наполнителя размером выше 200 мкм, которыезатрудняют формирование низкопроницаемой фильтрационной корки прибурении и её разрушение кислотой при вызове притока.2.При фильтрации кислоты через фильтрационную корку с избыточным содержанием крупных фракций карбонатного наполнителя, остаются фрагменты фильтрационной корки, которые препятствуют полному восстановлению гидродинамической связи пласта со стволом скважины.3.Использование 15%-ой сульфаминовой кислоты для разрушения кольматационного экрана эффективнее по сравнению с другими кислотными составами, при минимальном перепаде давления.Положения, выносимые на защиту1.