Слайд 1ЛЕКЦИЯ 1, 2
Понятие ПЗС.
Физико-химические процессы в призабойной зоне пластов
Слайд 2Состояние ПЗС определяет
эксплуатационные качества скважины и контролируется от вскрытия продуктивной
толщи бурением до ликвидации скважины
уровень г/д связи между пластом и
столом скважины, надёжность и долговечность которого обеспечивает конструкция забоя и сформированная ПЗП, является основным показателем эксплуатационных качеств скважины
Слайд 3Призабойная зона скважины (ПЗС)
Ствол скважины в продуктивной части разреза
участки коллектора,
граничащие со стволом скважины
продуктивный коллектор
призабойная часть ствола скважины
ПЧСС
призабойная зона пласта ПЗП
Слайд 4состав и свойства коллектора в приствольной зоне определяются
Литологическим составом
пород (прочностные и деформационные свойства, поверхн. активность пород, тип смачиваемости
и предрасположенность к набуханию, разрыхлению или растворению при ф-х взаимодействии с фильтратами растворов, заполняющих скважину)-устойчивые и неустойчивые коллекторы
Составом пластовых флюидов, насыщающих коллектор, их фазовыми состояниями и ф-х свойствами, определяющими характер вытеснения
Поверхностной активностью системы (угол смачивания, поверхностное натяжение на границе сред), которая определяет характер и интенсивность капиллярных и ф-х процессов в коллекторе
Фазовыми проницаемостями и подвижностью пластовых флюидов, которые определяют характер фильтрации в коллекторе
Емкостными характеристиками пород пласта (открытая пористость, распределение насыщенности фаз, остаточная водонасыщенность, раскрытость трещин и поровых каналов, распределение их по размерам, структура коллектора и соотношение подвижной и неподвижной фаз), которые определяют характер НГВ-насыщенности коллектора
Зоной проникновения Глубина и интенсивность проникновения фильтратов в ПЗП зависит от величины и направления grad Δр,ΔТ (термодинамического) и (суммарный капиллярный, диффузионный, электрический, химический и др.) градиентов давлений. В случае совпадения направлений действия grad Δр,ΔТ и зона проникновения в ПЗП максимальна по глубине и фильтратонасыщенности
Слайд 5прочностные и деформационные свойства пород
Устойчивый - коллектор, который при рабочих
депрессиях в процессе освоения и эксплуатации скважины сохраняет структуру, не
разрушается под действием горного давления и не размывается фильтрационными потоками
Неустойчивый - слабосцементированный коллектор, твёрдая фаза которого выносится пластовыми флюидами из пласта в скважину
На основании ГС пород коллектора определяются коэффициент однородности фракционного состава и средний размер фракций (мелкозернистые 0,10-0,25 мм, средне-зернистые - 0,25-0,50 мм и крупнозернистые -0,5-1 мм.)
Слайд 6Смачиваемость пород
На гидрофильных участках поверхности водная фаза образует плёнки. Нефть,
как несмачивающая фаза, занимает центры наиболее крупных пор, а также
расширения поровых каналов
На гидрофобных участках поверхности У/В образуют сорбционные слои, и смачивание их водной фазой затруднено
Слайд 7порода состоит из минералов с различными поверхностными свойствами
одни участки коллектора
являются гидрофильными, а другие гидрофобными
часто крупные поры покрыты плёнкой
нефти, а мелкие поры насыщены водой и являются гидрофильными
определяющим является превалирующий тип смачиваемости для коллектора в целом, а при отсутствии явного преимущества смачиваемость коллектора относят к промежуточному типу
структура порового пространства, в основном, оказывает влияние на фазовую проницаемость смачивающей фазы и, в меньшей степени, несмачиваемой фазы
Слайд 8Высокопроницаемый коллектор
пласт, пористая kп или трещинная kт проницаемость которого
имеет значение соответственно более 0,1 мкм2 или более 0,01 мкм2.
При значениях kп и kт меньше указанных величин коллектор считается малопроницаемым
Слайд 9Пластовые давления
высокие
grad р пл > 0,01 МПа/м
нормальные
grad р пл = 0,01 МПа/м
низкие grad p пл < 0,01 МПа/м
аномально низкие grad р пл < 0,008 МПа/м
аномально высокие grad р пл > 0,011 МПа/м
Слайд 10Начальные этапы формирования зоны проникновения в ПЗП
вскрытие пластов бурением
крепление
и цементирование
вторичное вскрытие
обработка пласта и вызов притока
Слайд 11объём подвижной фазы в ПЗП
перемещается в зависимости
от направления действия перепада давления и определяется:
коллекторскими свойствами и структурой
пласта;
величиной и характером приложения репрессии или депрессии;
составом и свойствами пластовых и вносимых в породу флюидов;
соотношением вязкости пластовых флюидов и внесённого фильтрата;
величиной, направлением и продолжительностью действия результирующих сил процессов, происходящих в зоне проникновения
Слайд 12При поступлении фильтрата бурового раствора в ПЗП (при вскрытии бурением)
и последующем вытеснении пластовым флюидом (при вызове притока) происходит перераспределение
ВНГ-насыщенности и соотношения подвижной и неподвижных фаз (при реализуемых в пластовых условиях grad Δр )
Слайд 13невытесняемые флюиды (остаточная фаза) в ПЗП
прочносвязанные слои и плёнки;
защемлённые
флюиды в тупиковых каналах и порах;
флюиды, которые при действующих перепадах
давления удерживаются поверхностными и ф-х силами («рыхлосвязанная» вода в диффузионных (гидратных) слоях и сорбционные слои У/В, малоподвижные неорганические образования и асфальтеносмолистые отложения)
По данным Мархасина И.Г толщина «невытесняемых» плёнок в коллекторе при градиенте 0,5 МПа/м может достигать 1 мкм, а при более низких градиентах до 2-3 мкм
Слайд 14Остаточная фаза зависит от:
прочности плёнок (гидратных и сорбционных)
удельной
поверхности
размеров и конфигурации каналов и пор, их количества и распределения
по размерам
поверхностных свойств и литологического состава пород
Слайд 15В низкопроницаемых коллекторах
объём остаточной фазы, в том числе «рыхлосвязанных»
флюидов, больше из-за более значимого участия ф-х процессов в формировании
зоны проникновения в ПЗП
существенно больше влияние концевого капиллярного эффекта на распределение насыщающих фаз (повышенная насыщенность смачивающей жидкостью в породе, граничащей со стволом скважины)
Наличие капиллярно-удерживаемой воды в приствольной зоне низкопроницаемого пласта может до 2 раз уменьшить дебит нефти при одной и той же депрессии на пласт (Кудрявцев Г.В.)
Слайд 16Соотношение термодинамического и ф/х градиентов ϕ
характеризует процессы насыщения
ПЗП фильтратами
ϕ>1 зона проникновения определяется процессами гидравлической фильтрации и роль
ф-х процессов незначительна
ϕ«1 превалируют ф-х процессы в ПЗП и, управляя ими, можно изменить глубину зоны проникновения фильтратов в ПЗП
Слайд 17Зона проникновения и характер замещения пластовых флюидов фильтратами буровых растворов
при фильтрации в пласт зависит от
типа и величины приложенной
репрессии
свойств и поверхностной активности контактирующих сред
соотношения подвижности вытесняемой и вытесняющей фаз
распределения пор и каналов по размерам
Слайд 18Влияние фильтрата бурового раствора проявляется
в изменении объёма
и прочности гидратных слоев в поровом пространстве и зависит от:
типа и концентрации ионов в растворе
характера насыщенности
структуры порового пространства
Слайд 19Вещественный состав и структура порового пространства оказывает влияние на
прочностные
и деформационные свойства
характер ф-х процессов, происходящих в пластовых условиях
(капиллярные явления)
В ряде случаев начальные скорости фильтрации и скорости капиллярной пропитки соизмеримы, а для газонасыщенных низкопроницаемых сред скорость капиллярной пропитки может в 2-3 раза превышать скорость фильтрации под действием перепада давления
капиллярная пропитка может существенно видоизменить распространение зоны проникновения фильтрата, увеличивая её при прямоточной пропитке и сокращая её при противоточной пропитке
Слайд 20Призабойная часть ствола скважины (ПЧСС)
совокупность данных об элементах крепи ствола
скважины против продуктивной толщи
Конструкция ПЧСС должна обеспечивать:
разобщение
напорных горизонтов
проведение технологических операций и РИР
сохранение длительное время устойчивости ствола при низком уровне фильтрационных сопротивлений
Слайд 21Конструкции ПЧСС характеризуются
А)Степенью перекрытия продуктивной толщи зацементированной ЭК (открытый и
перфорированный забой)
Б)Составом забойного оборудования (оснастка низа ЭК, обратные клапаны, пакеры,
разъединители, отсекатели потока, посадочные устройства и т.п.)
В)Несущей и фильтрующей способностью материала, заполняющего заколонное пространство в ПЗС (цементный камень высокой прочности и низкой проницаемости; проницаемая структура при твердении тампонажных или полимерных композиций; проницаемая намываемая набивка тонкодисперсного (стеклянные шарики) или грубодисперсного материала (гравий)
Слайд 22ПЗС - особая часть пласта
ее свойства существенно отличаются от свойств
остальной части
именно в этой части происходит потеря основной доли
энергии, затрачиваемой на движение нефти в пласте
Слайд 23на дебит скважин сильное влияние оказывает
снижение проницаемости ПЗС по
сравнению с проницаемостью невозмущенной (естественной) породы
снижение дебита скважин тем
больше, чем больше степень снижения проницаемости ПЗС
Слайд 24При вскрытии пласта и на всех стадиях РМ необходимо сохранять
или восстанавливать естественную проницаемость ПЗС
От качества вскрытия продуктивных пластов зависит
последующая нормальная эксплуатация скважин
Слайд 25Вскрытие многих пластов бурением проводится
промывкой глинистым раствором ρгл.р.=1300
кг/м3 (репрессии достигают 15 Мпа - проникновение фильтрата и твердой
фазы бурового раствора)
Глубина проникновения
фильтрата глинистого раствора превышает длину перфорационных каналов, образованных с применением кумулятивных перфораторов (6,5-13,5 м)
глинистых частиц в пористую среду через перфорационные каналы - 10-15 мм
Слайд 26Под действием фильтрата БР
фазовая проницаемость ПЗС для
нефти снижается в результате:
повышения водонасыщенности коллектора
набухания глин
возможного образования ВНЭ
изменения
рН среды
смешения химически несовместимых пластовых (погребенных) вод и фильтрата с образованием солевых осадков
Слайд 27Причины изменения свойств ПЗП
процессы,
вызываемые
Бурением скважин
Креплением скважин
Освоением и ремонтом скважин
в результате происходит
загрязнение от проникновения соответствующих жидкостей
ф-х и механические нарушения
Слайд 28Факторы, определяющие коэффициент проницаемости ПЗС
1.Кольматация —загрязнение ПЗС механическими частицами,
содержащимися в жидкостях с возможным последующим их набуханием
2.Проникновение в ПЗС
фильтратов различных растворов и жидкостей, используемых в период первичного, вторичного вскрытия, вызова притока и освоения
3.Термодинамическая неустойчивость забойных условий со стороны скважины и ПЗ
4.Оплавляемость поверхностей перфорационных каналов в процессе перфорации
Слайд 29Насыщение ПЗС при первичном вскрытии
1 — глинистая корка;
2 — фильтрат БР
Слайд 30Насыщение ПЗС при цементировании ОК
2 — фильтрат БР; 3 —
обсадная колонна; 4 —цементное кольцо; 5 — фильтрат цементного раствора;
Слайд 31Насыщение ПЗС при вторичном вскрытии
2 — фильтрат БР; 3 —
ОК; 4 —цементное кольцо; 5 — фильтрат ЦР; 6 —
перфорационное отверстие; 7 — ЖГ
Слайд 32Насыщение ПЗС при освоении скважины
2 — фильтрат БР; 3 —
ОК; 4 —цементное кольцо; 5 — фильтрат ЦР; 6 —
перфорационное отверстие; 7 — ЖГ; 8 – жидкость освоения
Слайд 33объем фильтрата или жидкостей, поступающих в ПЗС
является функцией времени, поэтому
эффективность вызова притока, освоения и эксплуатации скважины зависит от того,
сколько времени прошло с момента первичного вскрытия до момента вызова притока
необходимо организовать процесс строительства скважины так, чтобы это время было минимально возможным
Слайд 34Чем дольше скважина ожидает спуска и цементирования ОК, перфорации и
вызова притока, тем вероятнее и значительнее загрязнение призабойной зоны и
тем дольше и малоуспешнее будет процесс вызова притока и освоения