2.4 Понятие о коэффициенте аномальности, индексе давления поглощения.

Под коэффициентом аномальности (К_а) в бурении понимают отношение пластового давления (P_пл) на глубине z_пл к давлению столба пресной воды такой же высоты:

Индексом давления поглощения называют отношение давления (Р_п) на стенки скважины, при котором возникает поглощение промывочной жидкости. к давлений столба воды высотой от рассматриваемого объекта до устья.

Под градиентом пластового давления gradP_пл и градиентом давления

поглощения gradP_п понимают отношение соответствующего давления к глубине залегания рассматриваемого пласта:

gradP_пл = Р_пл /z_пл, gradP_п = Р_п /z_пл

Условимся под относительной плотностью ρ₀ промывочной жидкости понимать отношение плотности ρ_пж последней к плотности пресной воды ρ_в

ρ₀= ρ_пж/ ρ_в

Обычно при бурении плотность промывочной жидкости выбирают с таким расчетом, чтобы давление столба ее было несколько выше пластовых давлений в необсаженном участке скважины, но всегда меньше давлений поглощения

Р_пл< ρ_пж∙gz <P_п

или

K_а≤ ρ_пж <K_п.

2. Вскрытие продуктивных пластов при бурении

Вскрытие продуктивного пласта (разведываемого или эксплуатационного объекта) - это операции, связанные с бурением ствола скважины в интервале продуктивного пласта на полную его мощность или частично. Процесс бурения в продуктивном пласте имеет определенную специфику. Она состоит в том. что при вскрытии большое значение приобретают физико-химические процессы, которые происходят в окрестностях ствола скважины и приводят к образованию прискважинной зоны пласта. Прискважинной зоной пласта называют некоторый объем последнего, распространяющийся от стенок ствола скважины в глубь пласта и подверженный при вскрытии действию процессов, нарушающих первоначальное механическое и физико-химическое состояние коллектора и содержащейся в нем подвижной (жидкой или газообразной) фазы.

2.1 Изменение проницаемости призабойной зоны пласта при вскрытии

Результаты промысловых и лабораторных исследований, полученные как у нас в стране, так и за рубежом, свидетельствуют о том, что нарушение естественного равновесия процессов в пласте при воздействии практически всех технологических растворов приводит к снижению проницаемости околоскважинной зоны в пределах величины их проникновения. Различают ряд факторов, поясняющих суть данного явления:

• набухание гидратирующего цемента породы и самой породы, как следствие уменьшения сечения фильтрационных каналов, а также отрыв слабосвязанных частиц породы, их миграция и скопление в местах сужения пор;

• выщелачивание глин вплоть до отстрела отдельных частиц литифицированных пород при смачивании и проникновении жидкости в межпластинчатые пространства;

• частичная или полная механическая кольматация пор коллектора твердыми частицами компонентов дисперсных растворов;

• кристаллизация минеральных солей в порах пласта в результате термохимических процессов;

• кольматация открытого порового пространства нерастворимыми в пластовых условиях осадками, образующимися при взаимодействии пластовых вод и фильтратов технологических жидкостей, ввиду различия их ионного состава и значений рН;

• кольматация фильтрационных каналов после растворения породы, загрязняющих твердых частиц, осадков и гелей в результате вторичного осадкообразования;

• образование высоковязких и стойких водонефтяных эмульсий при физико-химических процессах;

• выпадение в каналах зоны проникновения охлажденного и разгазированного пласта асфальто-смолистых и парафинистых отложений из нефти в результате физико-химических и термохимических процессов;

• развитие адгенизированных микроорганизмов в форме биопленок и биообразований в результате бактериологических микропроцессов, что зависит от термобарических условий;

• расширение и смыкание пор пласта с уплотнением загрязняющих агентов из-за изменений давлений в прискважинной зоне пласта при различных технологических операциях в зависимости от степени сжимаемости частиц кольматантов, осадков и конгломератов;

• нарушение устойчивости коллектора в приствольной зоне, что влечет осыпи и вынос компонентов горной породы вглубь пласта или в скважину при изменении напряженного состояния скелета горной породы, миграции жидкостей и проявления капиллярных сил;

• повышение прочности структуры (напряжений сдвига) проникшего раствора в покое в порах коллектора;

• увеличение сопротивлений движению подвижной фазы в пористой среде, заполненной многокомпонентной смесью;

• изменение фазовых проницаемостей пластовых флюидов и др.

Степень воздействия указанных процессов на состояние призабойной зоны при вскрытии пласта различна и зависит от физико-химических свойств бурового раствора и пластовой жидкости, пере­пада давления и времени взаимодействия в системе "скважина-пласт", коллекторских свойств продуктивного пласта, а также от степени неоднородности (литологического строения) пород пласта.

Обычно при проникновении параллельно идут несколько негативных процессов, из которых превалирующего действия порой одного фактора вполне достаточно для получения «загрязненной» околоскважинной зоны.

В результате процессов фильтрации буровых растворов в продуктивные нефтегазонасыщенные пласты вокруг сква­жины формируется зона кольматации и зона проникновения. Зона кольматации образуется за счет попадания в поровое пространство пласта твердой фазы раствора, зона проникно­вения— за счет проникновения жидкой фазы (фильтрата). В гранулярных коллекторах глубина зоны кольматации обычно не превышает 20—30 мм, а глубина зоны проникно­вения— десятков сантиметров. При наличии в породе есте­ственных или искусственно созданных (например, за счет больших репрессий давления) трещин глубина проникнове­ния раствора в пласт может достигать десятков метров.