Бесплатный фрагмент - Межпластовые перетоки в скважинах

Введение

Предмет исследований. Всякая скважина, пробуренная сквозь толщу пород, становится потенциально опасным, для недр и окружающей среды объектом, как только вскрывает хотя бы один напорный, насыщенный жидкостью или газом пласт.

Опасность заключается в возникновении не управляемого перетока флюида из пласта на устье скважины.

Если скважина вскрыла два или несколько проницаемых пластов, возникает опасность перетока флюидов между этими пластами.

Если принять устье скважины, как пласт с нулевым давлением, то можно оба эти случая объединить общим термином «межпластовые перетоки».

В этом смысле межпластовые перетоки следует разделить на контролируемые, к которым можно отнести, например, все операции по искусственному вызову притока флюида в скважину и не контролируемые, возникающие вследствие нарушения регламентов на строительство скважин или из-за непредвиденных обстоятельств.

Последние, в свою очередь можно классифицировать по интенсивности на аварийные: выбросы и открытые фонтаны или поглощения бурового раствора пластами с аномальной структурой и давлением и умеренные или скрытые, когда наличие перетока проявляется в косвенных признаках- в росте давления на устье скважины или в ускоренном, по сравнению с другими скважинами, обводнении продуктивных пластов или падении давления в них.

Первые в виду их очевидной опасности и вреда, изучены более основательно, вторым уделялось меньше внимания, что совершенно не заслуженно.

Так, например, известно, что большинство нефтяных скважин добывают не чистую нефть, а водонефтяную эмульсию, зачастую с очень большим (до 80%) содержанием воды. Во многих случаях значительная часть этой воды проникает в продуктивный пласт из соседних водоносных пластов через скважину, через не качественные изоляционные материалы, установленные в скважине в процессе ее строительства.

Очевидно, что суммарные затраты на очистку такой нефти могут кратно превышать затраты на ликвидацию тех или иных аварий. Из чего ясно, что проблеме скрытых перетоков в скважине следует уделять не меньшее внимание, чем очевидных.

Настоящая работа посвящена проблеме не аварийных не контролируемых межпластовых перетоков (НМП) в скважинах, вскрывающих водо-, нефте-, и газоносные пласты и возникающих на стадии их строительства и эксплуатации.

Актуальность проблемы. Сохранить вскрытый скважиной нефтяной пласт в «первозданной чистоте» -архитрудная задача, так как градиенты давлений в соседних пластах обычно различаются и часто существенно. Поэтому флюиды одного пласта всегда стремятся перетечь в соседние пласты с меньшим градиентом давления по каналу с наименьшим сопротивлением, каковым всегда оказывается именно, соединяющая их, скважина. Все другие сформированные природой каналы между пластами заведомо менее проницаемы, благодаря чему и обеспечивается содержание и накопление веками этого флюида в пласте.

В настоящее время разработано и предложено множество мер по улучшению изолирующих свойств искусственных перемычек, создаваемых в скважине взамен разбуренной скважиной природной перемычки. Однако актуальность проблемы НМП сохраняется по той причине, что зачастую не ясно, в какой степени предлагаемые меры достаточны.

Для ответа на этот вопрос необходимо знать условия, при которых новому материалу или технологии предстоит в скважине работать, а это часто неизвестно, так как мониторинг условий в скважине, чрезвычайно сложен, не совершенен и дорогостоящ. Поэтому отношение буровиков к большинству новшеств, применение которых связано с неясностью условий их эксплуатации, весьма скептическое, что вполне оправдано.

Из этого вытекает актуальность развития двух направлений решения проблемы НМП:

1). Создание и совершенствование математических моделей процессов НМП в скважине;

2). Создание и совершенствование лабораторных моделей процессов НМП в скважине.

Основой построения таких моделей является, обобщение совокупности практических наблюдений и научных исследований прямых и косвенных фактов проявления НМП в различные периоды строительства и эксплуатации скважин. К чему мы далее и приступим.

В связи с тем, что теоретических работ по данной теме значительно меньше, чем экспериментальных, можно считать, что теория НМП в скважине, в настоящее время отсутствует, первому из указанных выше направлений, уделяется в данной работе больше внимания, чем второму.

Поскольку природа НМП в разные периоды жизни скважины, различна, предлагаемые ниже исследования разделены на две части.

В первой рассмотрены случаи возникновения НМП в ранние периоды строительства скважины, ее бурения и заканчивания, во второй- в периоды освоения и эксплуатации.

Сокращения, используемые в работе:

НМП — неконтролируемые межпластовые перетоки;

ПДС — поровое давление суспензии;

ОЗЦ — ожидание затвердевания цемента;

АВПД — аномально высокое пластовое давление;

ФСХ — фильтрационно-суффозионные характеристики.