CC BY
30
УДК ???
РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБРАБОТКЕ ОБРАЗЦОВ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД КИСЛОТНЫМИ СОСТАВАМИ
Г. В. Плюснин
Пермский государственный технический университет
Приведены результаты лабораторных исследований по обработке образцов терригенных горных пород трехкомпонент-ными кислотными составами.
Качество вскрытия продуктивного пласта при строительстве и освоении скважин определяется степенью изменения фильтрационных характеристик пород в призабойной зоне (ПЗП) по отношению к значениям этих показателей для естественного состояния пласта. Количественно изменение фильтрационных характеристик (проницаемость, гидропро-водность) ПЗП оценивается отношением коэффициента продуктивности (КП) для освоенной скважины к потенциально возможному значению этого коэффициента. Потенциальный КП может быть определен по данным гидродинамических исследований скважин при неустановившихся режимах (КВД) с учетом гидродинамического совершенства скважин [1]. При существующих технологиях вскрытия пластов фактическая продуктивность скважин редко превышает 50-70 % потенциальной продуктивности, а для низкопроницаемых коллекторов этот показатель снижается до 25-50 % [2].
По данным геофизических исследований фильтрат буровых растворов проникает в продуктивный пласт на расстояние до 0,8 м [3]. Взаимодействие фильтрата с пластовыми флюидами и горными породами на поверхностях каналов фильтрации приводит к тому, что после освоения скважин в притоке жидкости или газа в добывающих сква-
жинах участвует от 30 до 70 % перфорированной толщины пласта. Для удаления продуктов взаимодействия из пласта приходится создавать при освоении скважин высокие депрессии, достигающие 4-5 МПа для высокопроницаемых и более 10 МПа для низкопроницаемых коллекторов. Высокие депрессии невозможно создать с помощью применяемых при освоении скважин компрессорных установок типа СД-9/101.
Вопрос о качестве вскрытия пластов особенно актуален для скважин с горизонтальными проложениями, когда значительно увеличивается продолжительность периода контактирования буровых растворов с нефте- или газонасыщенными породами и кратно возрастает площадь поверхности фильтрации стенок скважин в продуктивном пласте.
Объективную информацию о качестве вскрытия пласта и фильтрационных характеристиках его прискважинных зон можно получить по данным комплексных лабораторных и промысловых исследований. Сочетание лабораторных данных по исследованию восстановления проницаемости естественных образцов керна с геофизической оценкой параметров пласта и гидродинамическими исследованиями позволяет выявлять причины ухудшения состояния ПЗП. Состояние прискважинных зон пласта может ухудшаться и в процессе эксплуатации скважин.
Распространенной технологией, применяемой при освоении и эксплуатации скважин и направленной на восстановление и увеличение фильтрационных свойств горных пород, является кислотное воздействие на призабойную зону. При кислотных обработках терригенных коллекторов с применением фторсодержащих кислот рекомендуется проводить предварительную закачку в качестве буфера соляной кислоты, так как твердая фаза бурового раствора, цемент терри-генного пласта и кольматирующая каналы фильтрации твердая фаза содержат в своем составе СаС03 и MgC03,
а также каолинит. Соляная кислота поставляется с содержанием в ней железа не более 0,02-0,03 %, но в процессе хранения и закачки раствора в пласт массовая доля железа может увеличиться до 0,1-0,5 %. После нейтрализации кислоты до рН=4,1 хлорное железо гидролизуется и выпадает из раствора в виде аморфного осадка гидроокиси железа, что приводит к снижению проницаемости в низкопроницаемых коллекторах. Для предотвращения выпадения в осадок гидрооксида железа в раствор соляной кислоты вводится в качестве стабилизатора уксусная кислота (CH3COOH) в количестве до 3-5 %.
Применение фторсодержащих кислот для воздействия на призабойную зону с терригенными коллекторами обосновывается их способностью хорошо растворять алюмосиликатные минералы, составляющие основу этих коллекторов. Удельная поверхность фильтрации в низкопроницаемых коллекторах в несколько раз больше, чем в высокопроницаемых, поэтому нейтрализация закачиваемых в низкопроницаемую пористую среду фторсодержащих кислот ускоряется. Добавки в кислотные растворы уксусной кислоты, являющейся замедлителем скорости реакции, увеличивает проникающую способность растворов при фильтрации в терригенных породах.
Лабораторные исследования по обработке образцов горных пород различными кислотными составами, включающими HCl, HF и CH3COOH, проведены на установке УИПК-1М с использованием низко- и среднепроницаемых образцов керна, отобранных из терригенных отложений тульской и боб-риковской залежей нефти Ольховского, Чашкинского и Унь-винского месторождений. Закачка жидкостей велась при расходе, близком к реальному при обработках скважин.
Последовательность проведения опытов включала:
- определение начальной проницаемости образца по пластовой жидкости (воде);
- прокачку реагента (кислотного раствора) через образец керна;
- выдержку раствора на реакции;
- определение проницаемости образца после кислотной обработки.
Время реакции растворов с породой устанавливалось по давлению в герметично закрытом кернодержателе (до достижения установившихся показаний манометра).
Результаты лабораторных опытов
№ п. п. № образца керна Размеры образца, мм Состав кислотного раствора Объем закачанного раствора, мл Проницаемость образца, мкм2 -10-3 К2/К1
длина диаметр ДО обработки, К1 после обработки, К2
1 1091 н 26,7 25,8 15%-НС1+ 10%-НР+ 3%-СНзСООН 2 17,32 17,09 0,99
2 512н 28,2 26 15%-НС1+ 10%-НР+ 3%-СНзСООН 2 108,76 99,75 0,92
3 1565 28,2 26 15%-НС1+ 10%-НР+ 3%-СН3СООН 10 11,5 38,6 3,36
4 582 21,7 26 15%-НС1+ 10%-НР+ 3%-СН3СООН 10 132 161,44 1,22
5 573 25,5 26 15%-НС1+ 10%-НР+ 3%-СН3СООН 20 150,35 233,05 1,55
Результаты лабораторных исследований приведены в таблице. По приведенным данным можно сделать следующие выводы:
- прокачка трехкомпонентного кислотного состава через образцы керна в объеме, примерно соответствующем поровому
объему образцов (опыты № 1, 2), не обеспечивает увеличения проницаемости породы;
- прокачка кислотного состава в объеме, примерно в 5 раз превышающем поровый объем породы, приводит к увеличению ее проницаемости, причем в большей степени для низкопроницаемых образцов (опыты № 3, 4);
- с увеличением объема прокачиваемого через образцы кислотного раствора проницаемость породы увеличивается.
Список литературы
1. Войтенко М. А., О методике анализа кривых восстановления давления в скважинах / 3 авт. // Материалы XXXIII научно-практической конференции ГНФ ПГТУ. - Пермь, 2004. - С. 144-146.
2. Кошелев В. Н. Научные и методические основы разработки и реализации технологии качественного вскрытия продуктивных пластов в различных геолого-технических условиях: дис. ... д-ра техн. наук. - Краснодар, 2004. - 403 с.
3. Предеин А. П. Основные направления совершенствования технологии бурения и исследования пологих скважин с горизонтальными участками стволов в пределах Верхнекамского месторождения калийных солей / 3 авт. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. -2006. - № 6.
Получено 07.12.06.
