Влияние тепловых свойств горных пород (пластов) на процесс бурения скважин

Флюиды, посредством которых на забой скважины передается с поверхности энергия, необходимая для разрыва, называются жидкостями разрыва. После разрыва под действием давления жидкости происходит увеличение трещины, появляется ее связь с системой естественных трещин, не вскрытых скважиной, и с зонами повышенной проницаемости; таким образом, происходит расширение области пласта, дренируемой скважиной. В сформированные трещины происходит транспортировка жидкостями разрыва зернистого материала (проппанта), который закрепляет трещины в раскрытом состоянии после удаления избыточного давления. Дополнительный приток нефти в скважине, и как следствие, и увеличение дебита обеспечивается применением методов повышения проницаемости призабойной зоны пласта. На окончательной стадии бурения скважины может происходить проникновение глинистого растворав капилляры и поры призабойной зоны пласта, уменьшая при этом ее проницаемость. Уменьшение проницаемости призабойной зоны, ее загрязнение может также происходить в процессе эксплуатации скважины. Проницаемость призабойной зоны продуктивного пласта увеличиваетсяв результате использования разных методов. Перечислим некоторые из них:

химические (кислотная обработка);механические (взрывы, импульсно-ударное воздействие, гидроразрыв пласта);тепловые (электропрогрев, паротепловая обработка) и их комбинирование. Кислотная обработкаскважин связана с подачей растворов кислот на забой скважины под определенным давлением. Раствор кислоты под давлением проникает в существующие в пласте мелкие трещины и поры и расширяет их. Одновременно с этим происходит образование новыхканалов, по которым нефть проникает на забой скважины. Для кислотной обработки в основном применяютсяводные растворы фтористоводородной (плавиковой) и соляной кислоты. Концентрацию кислоты в растворе принимают обычнооколо 10%, что связано с опасностью коррозионного разрушения оборудования и трубопроводов. Тем не менее, широкое использование высокоэффективных ингибиторов коррозии и снижение коррозионной опасности, позволяют увеличить концентрацию кислоты в растворе до 25%, что дает возможность повысить эффективность кислотных обработок.

На продолжительность процесса кислотной обработки скважиныоказывают влияние многие факторы — температура на забое скважины, генезис пород продуктивного пласта, их химический состав, концентрация раствора, давление закачки. Технологический процесс кислотной обработки скважин включает операции заполнения скважины кислотным раствором, продавливание кислотного раствора в пласт при герметизации устья скважин закрытием задвижки. После завершения процесса продавливания скважина оставляется на какое-то время под давлением для того, чтобы кислота прореагировала с породой продуктивного пласта. Продолжительность кислотной обработки после продавливания составляет около 12 ч на месторождениях с температурой на забое не выше 40 °C и порядка 2часов при забойной температуре более 100 °C.Гидравлический разрыв пласта (ГРП) заключается в образовании и расширении в пласте трещин при создании высокого давления на забое жидкостью, закачиваемой в скважину. В образовавшиеся трещины нагнетается песок, чтобы трещина не сомкнуласьпосле снятия давления. Трещины, образовавшиеся в пласте, являются проводниками газа и нефти, они связывают скважину с продуктивными зонами пластаудаленнымиот забоя. Длина трещин может достигать нескольких десятков метров, ширина их колеблется от 1 до 4 мм.

После гидравлического разрыва пласта производительность скважины может вырасти в несколько раз. Операция по гидроразрыву включает следующие этапы: закачка жидкости разрыва для образования трещин; закачка жидкости — песконосителя; закачка жидкости для продавливания песка в трещины. Гидропескоструйную перфорацию скважинприменяют для создания каналов, соединяющих ствол скважины с пластом при кислотной обработке скважины и иных методах воздействия. В основе метода лежит использованиеабразивных свойств и кинетической энергии струи жидкости с песком, истекающей с большой скоростью из насадок перфоратора и направленной на стенку скважины. За короткое время струя жидкости с песком образует прорезь или отверстие в обсадной колонне и щель или канал в породе пласта и цементном камне. Жидкость с песком направляется к насадкам перфоратора по колонне насосно-компрессорных труб при помощи насосов, установленных на устье скважины. Виброобработка забоя скважинзаключается в том, что на забое скважины при помощи вибратора формируются волновые возмущения среды в виде частых гидравлических импульсов или резких колебаний давления различной амплитуды и частоты. При этом повышается проводимость пластовых систем в результате образования новых и расширения старых трещин и очистки призабойной зоны. Торпедирование скважинсостоит в том, что заряженная взрывчатым веществом торпеда спускается в скважину и взрывается против продуктивного пласта.

При взрыве происходит образование каверны, вследствие чего возрастает диаметр скважины и сеть трещин. Тепловое воздействие на призабойную зонуиспользуется в тех случаях, когда в добываемой нефти содержится смола или парафины. Естьнесколько видов теплового воздействия: паротепловая обработка, закачка в скважину горячей жидкости, электротепловая обработка. Термокислотная обработка скважинприменяется на месторождениях нефти с большим содержанием парафинов. В этом случае перед кислотной обработкой скважина промывается горячей нефтью или призабойная зона пласта прогревается каким-либо нагревателем для расплавления осадков отложений парафинов. Сразу после этого проводится кислотная обработка.

Заключение

.

В заключении хотелось бы отметить, что в процессе бурения скважин решаются две практически противоположные задачи. С одной стороны, желательно как можно быстрее разрушить породу на забое, что связано со скоростью углубления скважины, а с другой стороны, необходимо обеспечить образование ствола скважины, чтобы получить неразрушенные образцы пород или пробы полезных ископаемых, отвечающие определенным требованиям. Совершенно очевидно, что поведение пород в этом процессе определяется, прежде всего, их свойствами. От степени проявления определенных свойств будут зависеть не только скорость бурения и качество работы, но и различные осложнения и аварии, а также выполнение дополнительных работ и операций, связанных с креплением стенок скважины или расширением ствола при бурении, а в целом — производительность труда и стоимость строительства скважин.

Список литературы