Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [ 75 ] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217

кольматанта. Эти поры представляют собой часть порового пространства, куда не проник кольматант. Количество проникших частиц постепенно уменьшается в направлении фильтрации, и поэтому выделить четкую границу зоны кольматации не удается.

Динамику образования зоны кольматации обычно представляют следующим образом. При вскрытии пластов бурением частицы дисперсной фазы раствора вместе с фильтратом внедряются в поры коллектора. Наиболее крупные частицы задерживаются на стенке скважины и образуют глинистую корку, в то время как переносимые с фильтратом в пласт механически задерживаются в местах сужений пор (так называемых горлышек) и тупиковых порах. В процессе роста и уплотнения глинистой корки количество пор минимального диаметра возрастает, и через нее проходят частицы все меньших размеров. Одновременно уменьшается общее количество проходящих частиц из-за снижения скорости фильтрации. В результате в процессе фильтрации доля частиц с минимальными размерами возрастает, и эти частицы свободно уносятся потоком фильтрата через сужения пор, но застревают в зонах скопления частиц крупного и среднего размера. При снижении скорости фильтрации за счет физико-химического взаимодействия частиц и агрегатов частиц происходит осаждение самых мелких частиц - коллоидной фракции на стенках пор. Интенсивность процесса накопления частиц затухает во времени и по мере продвижения их в глубь пласта. Образовавшийся осадок состоит из частиц различного размера, но средний размер частиц уменьшается по мере продвижения в глубь пласта.

Промьп-ая зона и зоны проникновения

Инфильтрация бурового раствора приводит к формированию зоны проникновения, которую зачастую разбивают на две зоны: зону замещения (переходная зона), в которой происходит двухфазная фильтрация пластового флюида и фильтрата бурового раствора, и промытую зону, где процесс вытеснения уже завершен. Под промытой зоной понимают часть пласта, характеризующуюся неизменяющимся водонефтегазонасыщением пород при фильтрации в пласт раствора (с этой точки зрения промытая зона может наблюдаться только в коллекторах с высокими фильтрационно-емкостными свойствами). Зоной проникновения считают часть пласта, где произошли изменения флюидонасыщения вследствие проникновения фильтрата раствора под действием гидродинамических и капиллярных сил.

Общепринятой в промыслово-геофизической литературе является точка зрения, что при формировании зоны проникновения поступление промывочной жидкости в пласт происходит в два этапа: непосредственно в процессе вскрытия пластов бурением и после разбуривания пласта. Еще одной особенностью формирования зоны проникновения, согласно мнению некоторых исследователей, является возникновение зоны внутренней глинизации (вследствие глинизирования коллектора в прискважинной зоне промывочной жидкостью), которая по своим свойствам отличается от зоны кольматации. Это различие в свойствах зон связано, по мнению А.А. Мовсумова и А.Х. Мирзаджанзаде, с явлениями ухода глинистого раствора в пласты при развитой в них трещиноватости и кавернозности.

Формирование зоны проникновения происходит при локальном вытеснении газа и газоконденсатной смеси фильтратом глинистого раствора

и протекает в условиях нестационарной двухфазной (или многофазной) фильтрации с активным проявлением капиллярных сил. Особое влияние на формирование зоны проникновения оказывают капиллярные силы. Несмотря на многочисленный объем исследований, к настоящему времени еще не сформировались окончательные выводы о соотношении действия капиллярных и гидродинамических сил на различных этапах формирования зоны проникновения. Характерной чертой вытеснения пластовых флюидов фильтратом является то, что, строго говоря, вытеснение происходит при различных режимах в области, размеры которой соизмеримы с размерами радиуса скважины. Капиллярные силы влияют на характер распределения фаз в поровом пространстве, а соотношение капиллярных и внешних гидродинамических сил определяет условия вытеснения пластовых флюидов и соответственно значения остаточной их насыщенности. В зависимости от характера проявления капиллярных сил возможны различные механизмы образования остаточного (защемленного) пластового флюида в зоне, занятой инфильтратом бурового раствора. Общепринято мнение, что образование зоны проникновения происходит в условиях капиллярно-напорного и так называемого "автомодельного" режимов вытеснения и характер распределения фаз определяется действием как капиллярных, так и гидродинамических сил. Гидродинамические силы характеризуют распределение давлений в системе "скважина - глинистая корка - зона кольматации - зона проникновения - пласт". Именно ими первоначально контролируется вытеснение в зоне проникновения. В процессе роста и уплотнения глинистой корки, образования зоны кольматации и увеличения размеров зоны проникновения градиент гидродинамического давления уменьшается. Это приводит к возрастанию влияния капиллярных сил на распределение фаз при фильтрации. Определенное действие на процесс могут оказывать также и гравитационные силы, создавая за счет разности плотностей фаз в элементарном микрообъеме прискважинных зон дополнительный перепад давлений. При малых градиентах гидродинамического давления распределение фаз в процессе вытеснения полностью контролируется действием капиллярных сил и режимы вытеснения являются чисто капиллярными. Смачивающая фаза внедряется в поры под действием капиллярного перепада. Таким образом, капиллярный режим вытеснения проявляется, как правило, только в конце формирования зоны проникновения и характерен в основном для периода ее расформирования.

Согласно исследованиям ряда авторов, переход с одного режима фильтрации бурового раствора на другой отражается в характерных изменениях насыщенности флюидов. Так, по мнению Н.Н. Михайлова, полное вытеснение газа в промытой зоне показывает, что режим вытеснения является автомодельным относительно условий вытеснения. Переход автомодельного режима вытеснения в капиллярно-напорный сопровождается уменьшением коэффициента подвижного водонасыщения в промытой зоне (соответствует началу стадии расформирования зоны проникновения). При смене капиллярно-напорного режима вытеснения на капиллярный (окончание этапа формирования зоны проникновения и начало ее расформирования) продолжается дальнейшее уменьшение коэффициента подвижного водонасыщения с образованием четкого фронта проникновения фильтрата глинистого раствора в пласт (как и на стадии формирования зоны) под действием капиллярной пропитки.

На динамику вытеснения пластовых флюидов фильтратом глинистого

раствора в значительной мере влияют параметры глинистой корки и зоны кольматации. Общие закономерности влияния этих параметров на распределение насыщенности в зоне проникновения были установлены М.К. Полшковым и И.Г. Ярмаховым, а также описаны в работе Holditch S.A. Этими исследователями отмечалось возрастание доли капиллярно-защемленного газа в промытой зоне пласта с уменьшением проницаемости глинистой корки и зоны кольматации.

Состояние фильтрационных свойств коллектора в прискважинной зоне пласта в значительной мере определяется не только процессами формирования зоны проникновения, но и условиями ее расформирования. Именно на стадии расформирования зоны проникновения устанавливается определенное распределение флюидонасыщения коллектора в этой области пласта. Основные процессы, определяющие расформирование зоны проникновения, - капиллярная пропитка, диффузия и гравитационное перераспределение фаз, а также гидродинамическое (газодинамическое) давление, создаваемое в ходе отбора пластовых флюидов из скважины. Известно, что коэффициент капиллярной пропитки практически никогда не превышает 10"* м/с, коэффициент диффузии углеводородных газов в воде составляет около 10" м/с, а максимальная скорость гравитационного перемещения воды в самых благоприятных условиях не превышает 0,1 - 0,2 м/год. Поэтому следует ожидать, что процессы диффузии, гравитации и капиллярной пропитки не могут восстанавливать те изменения свойств коллекторов, которые произошли за счет внедрения в него фильтрата промывочной жидкости. Определенное восстановление исходных фильтрационных свойств коллектора происходит за счет фильтрации газа в скважину. Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что время расформирования зоны проникновения (время, по истечении которого стабилизируется приток газа) под действием перепада гидродинамического давления прямо пропорционально вязкости фильтрата раствора, квадрату глубины его проникновения и обратно пропорционально проницаемости и перепаду давления (депрессии на пласт).

При определенных условиях для полного расформирования зоны проникновения могут потребоваться очень большие градиенты давления, создать которые в пласте даже у забоя скважины достаточно тяжело. Согласно результатам экспериментальных исследований на кернах месторождений Днепровско-Донецкой впадины, для низкопроницаемых низкопористых терригенных коллекторов можно выделить два режима расформирования зоны проникновения. Первый из них соответствует граничным значениям пористости от 5 % и проницаемости от 0,1 • 10"м и более, второй - меньшим по значениям фильтрационно-емкостным параметрам. Эти режимы различаются по необходимым значениям минимального градиента давления для реализации процесса расформирования этой зоны и характеру протекания процесса расформирования. Для первого режима градиенты давления составляют 3 - 5 МПа/м и слабо зависят от пористости и проницаемости. Второй режим расформирования характеризуется более высокими градиентами давления (5 - 200 МПа/м). Таким образом, в коллекторах с пористостью более 5% и проницаемостью выше 0,1 • 10"м расформирование зоны проникновения осуществляется сравнительно легко, тогда как для пород с меньшими параметрами оно будет определяться условиями вскрытия и освоения пласта (глубина проникновения фильтрата, репрессия, депрессия). Даже при гидроразрыве пласта в призабойной зоне