Обеспечение эффективной гидродинамической связи скважины с пластов при вторичном вскрытии

• Автор: Гайворонский, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 04.00.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 61 с.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Повышение эффективности разведки месторождений нефти и газа и их последующей разработки в значительной мере зависит от качества заканчива-ния скважин, наиболее важным этапом которого является вторичное вскрытие пластов - перфорация скважин.
В разведочных скважинах качественное вскрытие продуктивных пластов перфорацией при условии качественного вскрытия бурением и разобщения пластов является определяющим фактором для сокращения сроков сооружения и испытания скважин, вывода их на уровень рентабельного дебита, оценки запасов углеводородов. Для эксплуатационного бурения - это получение максимальных дебитов, повышение коэффициентов извлечения нефти, создание наилучших условий для последующего применения методов интенсификации притоков и нефтеотдачи пластов, продления сроков эффективного использования скважин.
Перфорация скважин, составляющая небольшую долю в общем объеме и времени строительства скважин, по мнению большинства специалистов является главной операцией, от результатов которой зависит судьба не только скважины, но и месторождения в целом.
Известно, что при вскрытии продуктивных пластов бурением происходит интенсивное воздействие на призабойную зону пласта (ПЗП) инородных жидкостей, приводящее как к физической закупорке поровых каналов твердыми частицами, образованию коллоидных систем, так и к проникновению фильтратов буровых растворов, значительно уменьшающих их фазовую проницаемость для пластовых флюидов как за счет химических, так и физических процессов. Последующее цементирование колонны, особенно когда его производят за один этап подъема цемента до устья, приводит к защемлению жидкости затворения в замкнутом объеме и, иногда, к гидроразрыву и цементированию образовавшихся трещин.
В этих условиях перфорационные каналы выполняют не только функции j сообщения пласта со скважиной. Процесс образования перфорационных каналов, во-первых, сопряжен с весьма интенсивными взрывными нагрузками на 5 скелет породы, приводящими к уплотнению или разрушению породы вокруг канала, во-вторых, происходит интенсивное воздействие на границах раздела ' порода-жидкость. Поэтому процесс сообщения пласта со скважиной перфора-
цией является одновременно и мощным импульсным воздействием на ПЗП и, вследствие этого, результаты вторичного вскрытия пластов определяются не только и не столько геометрическими размерами перфорационных каналов. Пропускная способность каналов перфорации, являясь и комплексной гидродинамической характеристикой, служит основным интегральным показателем количественной связи скважины с пластом в различных геолого-технических условиях.
Лабораторные работы по определению влияния различных факторов на эффективность вторичного вскрытия пластов и интенсификацию притоков и промысловые исследования различных технологий и методик заканчивания скважин и составляют основное содержание работы.
Цель работы
Разработка и совершенствование технологии и методики вторичного вскрытия пластов, а также интенсификации притоков взрывными и импульсными методами, обеспечивающих эффективную гидродинамическую связь скважины с пластом, что, в свою очередь, позволяет достоверно решать геологические задачи по определению параметров коллекторов и повышение эффективности разработки нефтегазовых месторождений.
Основные задачи диссертационной работы
- Анализ влияния условий вскрытия пластов бурением на эффективность последующих работ в скважинах.
- Экспериментальные исследования гидродинамической эффективности перфорационных каналов в различных геолого-технических условиях.
- Развитие теоретических основ и усовершенствование аппаратурно-мегтодического обеспечения качественного вскрытия продуктивных пластов и интенсификации притоков.
- Разработка системы управления качеством вторичного вскрытия продуктивных пластов.
- Обоснование методики оценки качества вскрытия пластов по промысловым данным.
- Исследование и разработка метода высокоэнергетического воздействия на ПЗП с использованием маловязких безопасных горючеокислительных составов (ГОС).
- Анализ и обобщение результатов применения разработанных технологий в различных геолого-технических условиях.
Научная новизна
- На основании теоретических и экспериментальных исследований

При короткоимпульсных нагрузках (торпедирование, ядерные взрывы) длительность положительной фазы давления / составляет 10~3-г-10'2 с при длительности нарастания Д/ = 10~6-г-10'7 с. Это приводит к нарастанию давления до величины порядка 103 104 МПа, что достаточно не только для трещинообразования, но и для пластического деформирования горных пород, вследствие чего в прискважинной зоне пласта образуются 4 концентрически расположенные зоны: зона трещиноватости (сеть мелких остаточных трещин), зона уплотнения, зона разуплотнения и зона, претерпевшая упругие деформации, но восстановившая свою первоначальную структуру. При этом зона уплотнения играет роль барьера (т.н. "эффект оболочки"), препятствующего или совсем исключающего приток жидкости в скважину. Именно это обстоятельство является причиной того, что во многих случаях торпедирование скважин приводит не к возрастанию, а к снижению дебитов [3,4].
Длинноимпульсные нагрузки, создаваемые в режиме горения порохового состава, занимают промежуточное положение между гидроразрывом пласта и взрывным торпедированием скважин. В отличие от детонации, скорость которой не зависит от внешних условий,- скорость горения очень сильно связана с давлением в зоне реакции и для большинства скважинных условий подчиняется закону: [/= а + ЬР', где а,Ь и и - константы, зависящие от состава пороха и его начальной температуры, Р - давление.
В реальных скважинах линейная скорость горения порохов составляет равна 102-ь 103 лш/с, что позволяет получать импульсы давления с параметрами Д/ = 10'6-*-10~7 с, / = 10'1 + 1 с, Ртах = 50-г-150 МПа. Как показывают исследования по воздействию импульсными нагрузками на горные породы, такой темп нарастания давления является оптимальным и обеспечивает получение 1-2 магистральных трещин длиной 1т = 10-20 м и остаточным раскрытием 6т = 3 *- 5 мм. Поскольку же относительная доля полезно расходуемой энергии при горении существенно выше, чем при детонации, то и сохранность колонны и затрубного цемента, как показывает накопленный опыт практического применения пороховых газогенерирующих устройств типа АДС и ПГД.БК, обеспечивается в достаточно широком диапазоне прочностных характеристик конструкций скважин.
В соответствии с общепринятыми зависимостями Ю.П.Желтова длина вертикальной трещины 1 и ее ширина 6-: зависят, в первую очередь, от модуля Юнга и объема жидкости, поступившей в трещину в результате воздействия повышенного давления от сгорания пороховых зарядов, а также ряда других факторов.