Блокирование пластов – коллекторов при поглощениях при бурении и цементировании скважин

Анализ результатов опробования свыше 80 объектов в глубокозалегающих палеоценовых отложениях (южный борт Западно-Кубанского прогиба) на Восточно-Северской, Ново-Дмитриевской, Калужской, Ключевской и Северо-Кутаисской площадях позволил установить, что зачастую из пластов, которые характеризуются по геофизическим данным как хорошие коллекторы (значительные отрицательные амплитуды ПС, положительные приращения КС микрозондов, повышенные показания НГК и низкие ГК), получали слабые притоки жидкости. Например, при опробовании в скв. 128 Восточно-Северской площади верхней части V горизонта (имеющего более высокие коллекторские свойства, чем остальные песчано-алевролитовые горизонты палеоцена) лишь после трехкратной аэрации был получен слабый приток воды - менее 2 м³/сут. Не лучше были результаты и большинства испытаний нижележащих горизонтов (VI -X), кроме газонасыщенных их частей - горизонт VIII-а в скв. 100 Восточно-Северской площади и горизонт IX в скв. 505 и 515 Ново-Дмитриевской площади, где благодаря повышенной проникающей способности газа и пластовой энергии получен приток газа свыше 100 тыс. м³/сут [30].

Низкие дебиты охарактеризованных выше пластов объяснялись образованием блокирующей зоны в их прискважинной части. Создание блокирующей зоны заключалось в закупорке крупных пор и трещин глинистым раствором и мелких - разбухающими пластовыми глинами при проникновении в них пресного фильтрата раствора [50].

Такие процессы наиболее вероятны на больших глубинах, где отмечаются значительные перепады давлений в скважине против пластов и низкая пористость коллекторов.

В условиях рассматриваемых отложений, где перепады давлений составляли более 20, 0 МПа, а средняя пористость коллекторов — меньше 15 %, диаметр зон проникновения в пластах (определяемый при интерпретации кривых БКЗ) превышал иногда 6 м.

Кроме указанных факторов, на фильтрационные свойства коллекторов существенное влияние оказывает также проникновение в них фильтрата цементного раствора.

При цементировании скважин создается еще больше предпосылок для блокирования проницаемых пластов, чем при бурении. Обычно более плотный по сравнению с буровым раствором тампонажный раствор обусловливает большую возможность возникновения поглощений в результате гидравлического разрыва пласта, а значительная водоотдача цементного раствора - интенсивную фильтрацию в поры пласта.

Водоотдача тампонажных растворов велика, так как они способны отдавать при небольших перепадах давления свыше 90 % воды, использованной на затворение цемента. Пониженными значениями водоотдачи характеризуются тампонажные растворы, обработанные гипаном и КМЦ. Цементно- и шлако-бентонитовые растворы имеют также значительно пониженные значения фильтрации, что выгодно отличает их от чистых цементных растворов.

С целью выяснения закупоривающего эффекта фильтрата цементных растворов по отношению к гранулярным коллекторам были проведены специальные эксперименты с образцами алевролитов, отобранными из отложений палеоцена с глубины 2000 - 3700 м. Эти образцы пород дважды помещали в формы, заполненные цементным раствором, которые ставили в автоклав и выдерживали 2 ч и затем еще 1, 5 ч при давлении 40, 0 МПа и температуре 100 - 110 °С.

В табл. 1 приведены сведения относительно площадей и интервалов глубин скважин, с которых отобраны исследуемые образцы пород, а также значения их газопроницаемости, определенные до и после помещения образцов в автоклав.

 

 

Таблица 1

Площадь	Номер скважины	Интервал отбора кернов, м	Номер образца	Газопроницаемость миллидарси
до автоклава	После 1-го опыта	После 2-го опыта
Восточно-Северская   Глубокий Яр   Ключевая		3498-3504 3538-3545 3538-3545 3555-3563 3555-3563 2067-2077 1994-2002 3712-3717	п-3 п-1а п-1 п-4 п-11а п-1 п-1 п-6	1, 5 20, 0 11, 0 20, 0 39, 0 61, 0 299, 0 1, 5	0, 0 17, 0 5, 5 7, 5 24, 0 49, 0 311, 5 1, 0	0, 0 11, 0 1, 5 1, 5 15, 1 21, 5 223, 5 0, 5

 

Все образцы пород, поднятые из скв. 120 Восточно-Северской площади, отобраны из горизонта V, результаты опробования которого приведены выше.

Приведенные данные показывают, что каждый раз после пребывания образцов пород в цементном растворе в автоклаве проницаемость большинства их резко снижается. При этом, чем меньше проницаемость, тем в большей степени она снижается после выдержки образца в цементном растворе под давлением.

Необходимо учитывать также значительно меньшие реальные значения проницаемости коллекторов, залегающих на больших глубинах, по сравнению с определяемыми при атмосферном давлении значениями проницаемости отобранных из них образцов керна. Этот факт установлен рядом исследователей, а также экспериментально подтвержден на образцах глубокозалегающих изучаемых отложений при давлениях, близких к давлениям в условиях их залегания [37]. Методика исследований изменений фильтрационно-емкостных свойств и электрического сопротивления образцов пород при повышении внешнего давления изложена в кандидатской диссертации А.Я. Петерсона.

Для исследования отбирались образцы пород из глубокозалегающих палеоцен-нижнеэоценовых отложений южного борта Западно-Кубанского прогиба. В зависимости от значения пористости эти образцы были разделены на четыре группы. Так как деформируемость пород под давлением определяется в основном свойствами скрепляющего их цемента, то при разделении исследованных образцов пород на группы учитывалось также их различие по содержанию, типу и составу такого цемента (табл. 2).

Образцы пород группы IV представлены алевролитами горизонта V палеоцена, которые наименее затронуты постседиментационной цементацией.

Таблица 2

Груп-пы	Породо-образующие компоненты	Пористость, %	Проницае-мость, мкм2	Содержание цемента, %	Тип цемента	Состав цемента	Количество исследований образцов
I	Кварцевый (40-60%)	1-10		30 - 45	Базальный, порово-базальный, базально- поровый	Глинисто-кремнистый. Глинисто- известко-вистый
II	Кварцевый	10-15	(0-5)-10~3	10-30	Порово- контакто- вый, реге­нерации, уплотнения.Контакто-во-поро-вый. Ба- зально- поровый	Глинистый, кварце-вый. Глинисто-кремни-стый. Известкови- стый
III	Глауконит - -кварцевый (глауконит 10-15%, кварц 50 - 70 %), кварцевый - (50-80%)	13-20	(5-35) х10-3	5-20	Порово- контакто-вый. Поро-во-контак-товый уплотнения.Контак- тово-поро-вый	Кремнисто- известкови-сто-глинис-тый
IV	Глауконит - кварцевый (глауконит 10-15%, кварц 40 - 70%)	22 - 30	(45-1080) х10~3	10-15	Порово-контакто-вый	Глинистый

 

Большая часть этих алевролитов характеризуется содержанием глинистого цемента, тогда как остальные в различной степени окремнены и карбонатизированы. Исследованные породы залегают на глубинах от 2500 до 4100 м, где эффективные давления могут изменяться в пределах от 360 до 600 кг/см².

Поэтому исследования изменения физических свойств пород проводились при повышении внешнего давления до 600 кг/см². Давление внутри пор породы (аналог пластового давления) при изучении изменения пористости, проницаемости и электрического сопротивления равнялось атмосферному.

Рис. 8. Изменение пористости m, проницаемости и электрического сопротивления R в зависимости от горного давления для пород групп I, II, III, IV(цифры - номера образцов пород)

 

Проведенными исследованиями подтверждено, что пористость m и проницаемость пород уменьшаются с увеличением горного давления, а электрическое сопротивление R увеличивается (рис. 8).

Видно, что увеличение горных давлений свыше 300 - 400 кг/см² вызывает уже незначительные изменения физических свойств всех четырех групп пород, что согласуется с ранее полученными данными.

Для пород групп I, II и III эти изменения тем интенсивнее, чем меньше пористость и проницаемость, а также чем больше содержание скрепляющего цемента, т.е. наиболее значительными изменениями пористости и электрического сопротивления под воздействием давления характеризуются породы группы I. Однако у высокопористых, высокопроницаемых, со сравнительно небольшим количеством цемента пород группы IV пористость, проницаемость и электрическое сопротивление изменяются не менее интенсивно, чем у самых низкопористых, непроницаемых, с наиболее высоким содержанием цемента пород группы I, что объясняется наличием в них глинистого цемента. Породы группы III, представляющие претерпевшие окремнение и карбонатизацию основные продуктивные глубокозалегающие гранулярные коллекторы, характеризуются наименьшим изменением физических свойств под воздействием давления. При увеличении давления до = 300 кг/см² пористость группы III уменьшается на 5 %, но проницаемость - на 27 %, а электрическое сопротивление увеличивается на 24 % (см. рис. 8).

Значительное завышение определяемых в атмосферных условиях значений проницаемости подтверждает предположение о том, что проникновение фильтрата цементного раствора снижает в естественных условиях проницаемость коллекторов (особенно глубокозалегающих) тем больше, чем меньше ее значение.

В трещинных коллекторах цементный раствор и его фильтрат должны создавать более устойчивую блокирующую зону, чем глинистый раствор, что подтверждается получением только после вторичной перфорации промышленного притока газа из трещинно-поровых коллекторов верхней части горизонта IX в скв. 515 Ново-Дмитриевской площади [76].

Следовательно, проникновение цементного раствора в пласт может создать ложное представление о его непродуктивности.

Применение испытателя пластов для опробования их в необсаженной скважине, а также использование при цементировании скважин тампонажных растворов с пониженной водоотдачей позволит свести к минимуму искажающее влияние проникновения фильтрата цементного раствора в поры и микротрещины на результаты испытаний продуктивных коллекторов.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: