RU2110664C1 - Method for opening of productive bed - Google Patents
Method for opening of productive bed Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110664C1 RU2110664C1 RU96108641A RU96108641A RU2110664C1 RU 2110664 C1 RU2110664 C1 RU 2110664C1 RU 96108641 A RU96108641 A RU 96108641A RU 96108641 A RU96108641 A RU 96108641A RU 2110664 C1 RU2110664 C1 RU 2110664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- drilling
- permeability
- reservoir
- bore
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при строительстве нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the oil industry and can be used in the construction of oil and gas wells.
Известен способ вскрытия продуктивного пласта, включающий пробуривание продуктивного пласта, закачивание в пласт водного раствора сульфата алюминия концентрацией 0,5 - 50 мас.%, спуск обсадной колонны и ее цементирование [1] . Недостатками известного способа являются высокие затраты из-за дороговизны сульфата алюминия, нестабильности предварительно приготовленных его растворов, повышенные требования к технике безопасности при работе с сульфатом алюминия. Кроме того, известный способ не обеспечивает сохранение природной проницаемости в продуктивном пласте, что отрицательно сказывается на продуктивности скважин в процессе их эксплуатации. A known method of opening the reservoir, including drilling the reservoir, pumping into the reservoir an aqueous solution of aluminum sulfate with a concentration of 0.5 to 50 wt.%, Lowering the casing and cementing it [1]. The disadvantages of this method are the high costs due to the high cost of aluminum sulfate, the instability of its pre-prepared solutions, increased safety requirements when working with aluminum sulfate. In addition, the known method does not ensure the conservation of natural permeability in the reservoir, which negatively affects the productivity of the wells during their operation.
Известен способ вскрытия продуктивного пласта, включающий пробуривание продуктивного пласта, закачивание в пласт водного раствора силиката натрия концентрацией 2-5 мас.%, спуск обсадной колонны, цементирование и перфорацию [2]. Недостатком известного способа является низкая проницаемость пород призабойной зоны пласта. При взаимодействии водного раствора силиката натрия с катионами двух- и поливалентных металлов (кальция, магния, железа, алюминия и т.д.), содержащихся в пластовой воде и фильтрате цементного раствора, образуются аморфные или кристаллические осадки соответствующих катионов гидросиликатов, которые кольматируют поровое пространство коллекторов со значительным снижением их проницаемости в призабойной зоной пласта. Кроме того, при pH менее 7 протекает реакция образования гелей кремниевых кислот, обладающих высокими тампонирующими свойствами. A known method of opening the reservoir, including drilling the reservoir, pumping into the reservoir an aqueous solution of sodium silicate with a concentration of 2-5 wt.%, Lowering the casing, cementing and perforation [2]. The disadvantage of this method is the low permeability of the rocks of the bottomhole formation zone. During the interaction of an aqueous solution of sodium silicate with cations of divalent and polyvalent metals (calcium, magnesium, iron, aluminum, etc.) contained in the formation water and the filtrate of the cement solution, amorphous or crystalline precipitates of the corresponding hydrosilicate cations form, which clog the pore space reservoirs with a significant reduction in their permeability in the bottomhole formation zone. In addition, at a pH of less than 7, a reaction occurs for the formation of silicic acid gels with high tamponing properties.
Наиболее близким к заявляемому по достигаемому результату является известный способ вскрытия продуктивного пласта, включающий пробуривание продуктивного пласта, спуск в скважину обсадной колонны, ее цементирование и перфорацию [3]. Closest to the claimed result achieved is a known method of opening the reservoir, including drilling the reservoir, lowering the casing into the well, cementing and perforating [3].
Недостатками известного способа являются необходимость закачки состава, содержащего силикат натрия. Кроме того, способ не обеспечивает сохранение природной проницаемости пласта в призабойной зоне, что снижает продуктивность скважин. The disadvantages of this method are the need for injection of a composition containing sodium silicate. In addition, the method does not ensure the preservation of the natural permeability of the formation in the bottom-hole zone, which reduces the productivity of the wells.
Изобретение направлено на повышение продуктивности скважин за счет сохранения природной проницаемости пород в призабойной зоне продуктивного пласта. The invention is aimed at increasing the productivity of wells by maintaining the natural permeability of the rocks in the bottomhole zone of the reservoir.
Указанный результат достигается тем, что по способу вскрытия продуктивного пласта, включающему пробуривание продуктивного пласта, спуск осадной колонны, ее цементирование и перфорацию, при пробуривании продуктивного пласта на стенке скважины, создают непроницаемую для бурового раствора оболочку, передающую на стенку скважины давление этого раствора, максимальное значение которого определяют как давление гидроразрыва пласта, а минимальное значение которого определяют как давление, характеризующее резкое падение проницаемости породы пласта. При этом давление в скважине поддерживают при осуществлении всех операций по вскрытию пласта до затвердевания цемента в затрубном пространстве обсадной колонны. This result is achieved by the fact that by the method of opening the reservoir, including drilling the reservoir, sowing the column, cementing and perforating, while drilling the reservoir on the wall of the well, create an impermeable shell for the drilling fluid, transmitting the pressure of this solution to the wall of the well, the maximum the value of which is defined as the hydraulic fracturing pressure, and the minimum value of which is defined as the pressure characterizing a sharp drop in rock permeability s formation. At the same time, the pressure in the well is maintained during all the operations of opening the formation before the cement hardens in the annulus of the casing.
Кроме того, значение величины минимального давления, характеризуемого резким падением проницаемости породы пласта, определяют либо моделированием на кернах, либо в испытательной скважине в окрестности пробуриваемой. In addition, the value of the minimum pressure, characterized by a sharp drop in the permeability of the formation rock, is determined either by core modeling or in a test well in the vicinity of the drilled.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
бурение при вскрытии продуктивного пласта с созданием на стенке скважины непроницаемой для бурового раствора оболочки;
проведение всех операций, включая цементирование затрубного пространства, в определенном диапазоне давлений на забое;
определение минимально допустимого давления на забое по резкому падению проницаемости породы в окружности скважины;
определение максимально допустимого давления в забое как давления гидроразрыва пласта,
Как было установлено, если при бурении продуктивного пласта, по мере возрастания горного давления с глубиной, касательные напряжения в призабойной зоне достигают некоторого критического значения, то под воздействием горного давления в стенках скважины возникает столь сильная разность между радиальными и кольцевыми напряжениями, что в породе возникают пластические деформации в кольцевой зоне вокруг забоя скважины. В результате таких необратимых изменений в породе падает ее проницаемость, что отрицательно влияет на продуктивность скважины.Distinctive features of the proposed method are:
drilling at the opening of the reservoir with the creation on the wall of the well impervious to the drilling fluid shell;
all operations, including cementing the annulus, in a certain range of bottomhole pressures;
determination of the minimum permissible downhole pressure from a sharp drop in rock permeability in the circumference of the well;
determination of the maximum allowable downhole pressure as hydraulic fracturing pressure,
It was found that when drilling a productive formation, as the rock pressure increases with depth, the tangential stresses in the bottomhole zone reach a certain critical value, then under the influence of rock pressure in the borehole walls, such a strong difference between radial and annular stresses arises that in the rock plastic deformations in the annular zone around the bottom of the well. As a result of such irreversible changes in the rock, its permeability decreases, which negatively affects the productivity of the well.
Поэтому, для того чтобы сохранить проницаемость призабойной зоны в естественном состоянии, необходимо поддерживать давление на забое на таком уровне, чтобы исключить возникновение напряжений в призабойной зоне, которые могут привести к падению проницаемости породы. Для определения минимально допустимого давления необходимо смоделировать на извлеченных из продуктивного пласта кернах процессы, которые происходят при бурении пласта. Для этого образец породы необходимо привести в состояние, моделирующее природное напряженное состояние, в котором он находился под воздействием горного и порового давлений, а затем моделировать изменение напряженного состояния, при бурени с различными (снижающимися) давлениями на забое, осуществляя непрерывное слежение за проницаемостью образца. Как только при каком-то достигнутом значении забойного давления проницаемость резко снизится, необходимо зафиксировать это значение. Таким образом будет определено минимальное допустимое значение давления на забое. Therefore, in order to maintain the permeability of the bottom-hole zone in its natural state, it is necessary to maintain the pressure on the bottom at a level that excludes the occurrence of stresses in the bottom-hole zone, which can lead to a decrease in rock permeability. To determine the minimum allowable pressure, it is necessary to simulate the processes that occur during drilling of a core extracted from the reservoir. For this, the rock sample must be brought into a state that simulates the natural stress state in which it was under the influence of rock and pore pressures, and then simulate the change in the stress state during drilling with various (decreasing) downhole pressures, continuously monitoring the sample permeability. As soon as the permeability decreases sharply at some bottomhole pressure value achieved, it is necessary to fix this value. Thus, the minimum permissible value of the bottomhole pressure will be determined.
Минимальное давление может быть определено и другим путем. Для этого с поверхности земли бурят испытательную скважину до продуктивного пласта. Затем проводят вскрытие продуктивного пласта кольматационным методом с давлением бурового раствора немного ниже давления гидроразрыва. Далее, не меняя давления бурового раствора, в скважину опускают насосно-компрессорную трубу (НКТ) с упорной решеткой на конце, которую герметично прижимают к стенке забоя скважины с давлением равным давлению бурового раствора. После чего удаляют кольматационную пленку между упорной решеткой и стеной забоя, и, уменьшая давление в НКТ, измеряют расход, по которому определяют проницаемость в окрестности скважины. Затем снижают давление на забое и повторяют определение проницаемости. Так повторяют до тех пор, пока не определят давление, при котором происходит резкое падение проницаемости. Верхний предел забойного давления определяют из того, что оно не разрушает стенки скважины. А это и есть давление гидроразрыва. Для того, чтобы при поддержании необходимого забойного давления, которое может превышать поровое давление, не происходило увеличение касательных напряжений в призабойной зоне за счет передачи давления бурового раствора в поровое пространство, бурение должно осуществляться с сохранением первоначального порового давления. Это можно обеспечить, например, бурением с использованием кольматационных буровых растворов или использованием непроницаемых экранов, например, пластичных полимерных или металлических, которые бы изолировали прискважинную зону от бурового раствора, но передавали бы давление раствора на стенки. Выбранное давление на забое следует поддерживать до затвердевания цемента в затрубном пространстве обсадной колонны, поскольку только после этого падение давления на забое не будет приводить к падению проницаемости, так как изменению напряжений в кольцевой зоне вокруг скважины будет препятствовать жесткая обсадная колонна со слоем затвердевшего цемента в затрубном пространстве. The minimum pressure can be determined in another way. To do this, a test well is drilled from the surface of the earth to the reservoir. Then, the productive formation is opened by the colmatation method with the drilling fluid pressure slightly lower than the fracturing pressure. Further, without changing the pressure of the drilling fluid, a tubing pipe (Tubing) is lowered into the well with a stop grid at the end, which is tightly pressed against the bottom wall of the well with a pressure equal to the pressure of the drilling fluid. Then remove the clogging film between the thrust grid and the bottom wall, and, reducing the pressure in the tubing, measure the flow rate, which determines the permeability in the vicinity of the well. Then lower the pressure on the face and repeat the determination of permeability. This is repeated until the pressure at which a sharp drop in permeability occurs is determined. The upper limit of the bottomhole pressure is determined from the fact that it does not destroy the walls of the well. And this is the fracturing pressure. In order to maintain the necessary bottomhole pressure, which may exceed pore pressure, there is no increase in shear stresses in the bottomhole zone due to the transfer of drilling fluid pressure into the pore space, drilling should be carried out while maintaining the original pore pressure. This can be achieved, for example, by drilling using colmatating drilling fluids or using impermeable screens, for example, ductile polymer or metal, which would isolate the borehole zone from the drilling fluid, but transmit the pressure of the solution to the walls. The selected bottomhole pressure should be maintained until the cement hardens in the annulus of the casing, since only after that the drop in pressure at the bottom will not lead to a decrease in permeability, since a rigid casing with a layer of hardened cement in the annulus will prevent changes in stresses in the annular zone around the well space.
Сущность изобретения поясняется примерами реализации и графическими материалами. На чертеже представлен график изменения проницаемости керна при моделировании на нем процессов, происходящих при бурении. The invention is illustrated by examples of implementation and graphic materials. The drawing shows a graph of changes in core permeability when modeling on it the processes occurring during drilling.
В общем случае способ осуществляют следующим образом. In the General case, the method is as follows.
При проведении поисково-разведочных работ (геологоразведочных работ) по определению месторождений нефти извлекают керны из продуктивного пласта или же керны могут быть извлечены при бурении испытательной скважины. Затем на образце из извлеченного керна моделируют его природное напряженное состояние. Для этого образец из керна подвергают трехосному всестороннему сжатию. Затем на керне моделируют изменение давления на забое при кольматационном бурении путем снижения давления сжатия по одной оси и повышении его по другой оси керна. При проведении этого процесса через образец пропускают жидкость или газ под давлением и по расходу судят о проницаемости керна. Резкое падение расхода свидетельствует о падении проницаемости образца, т.е. о том, что в результате возникшего напряженного состояния произошла деформация в призабойной зоне, приведшая к закупорке пор в породе. Таким образом определяют минимальное давление на забое, которое необходимо поддерживать при осуществлении всех операций по вскрытию пласта вплоть до затвердевания цемента в затрубном пространстве, обсадной колонны, чтобы не допустить снижения проницаемости в призабойной зоне. В частном случае минимальное давление на забое, приводящее к резкому изменению проницаемости, обусловленной прошедшей пластической деформацией породы в призабойной зоне определяют на испытательной скважине. Для этого с поверхности земли бурят испытательную скважину до продуктивного пласта. Затем проводят вскрытие продуктивного пласта кольматационым методом с давлением бурового раствора немного ниже давления гидроразрыва. Далее, не меняя давления бурового раствора, в скважину опускают насосно-компрессорную трубу (НКТ) с упорной решеткой на конце, которую герметично прижимают к стенке забоя скважины с давлением равным давлению бурового раствора. После чего удаляют кольматационную пленку между упорной решеткой и стенкой забоя и, уменьшая давление в НКТ, измеряют расход, по которому определяют проницаемость в окрестности скважины. Затем снижают давление на забое и повторяют определение проницаемости. Так повторяют до тех пор, пока не определят давление, при котором происходит резкое падение проницаемости, а значит пластическая деформация породы пласта. When conducting exploration work (exploration work) to determine oil fields, cores are extracted from the reservoir or cores can be extracted while drilling a test well. Then, the natural stress state is modeled on the sample from the extracted core. For this, the core sample is subjected to triaxial comprehensive compression. Then, the core model changes the pressure at the bottom during mud drilling by reducing the compression pressure along one axis and increasing it along the other axis of the core. During this process, liquid or gas is passed through the sample under pressure and the core permeability is judged by flow rate. A sharp drop in flow rate indicates a decrease in the permeability of the sample, i.e. that as a result of the stress state a deformation occurred in the bottomhole zone, leading to clogging of pores in the rock. Thus, the minimum bottomhole pressure is determined, which must be maintained during all the operations of opening the formation up to the hardening of the cement in the annulus, casing, in order to prevent a decrease in permeability in the bottomhole zone. In a particular case, the minimum pressure on the bottom, leading to a sharp change in permeability due to the past plastic deformation of the rock in the bottomhole zone, is determined on a test well. To do this, a test well is drilled from the surface of the earth to the reservoir. Then, the productive formation is opened by the colmatation method with the drilling fluid pressure slightly lower than the hydraulic fracturing pressure. Further, without changing the pressure of the drilling fluid, a tubing pipe (Tubing) is lowered into the well with a stop grid at the end, which is hermetically pressed against the bottom wall of the well with a pressure equal to the pressure of the drilling fluid. Then remove the clogging film between the thrust grid and the bottom wall and, reducing the pressure in the tubing, measure the flow rate, which determines the permeability in the vicinity of the well. Then lower the pressure on the face and repeat the determination of permeability. This is repeated until a pressure is determined at which a sharp drop in permeability occurs, which means plastic deformation of the formation rock.
Верхнее значение забойного давления как давление гидроразрыва определяется расчетно или экспериментально по известным методикам. The upper value of the bottomhole pressure as the fracturing pressure is determined by calculation or experimentally by known methods.
Бурение осуществляют известным методом, исключающим проникновение компонент бурового раствора в пласт, например, использования бурового раствора с кольматационными добавками. Кольматационные добавки могут быть выбраны любыми из числа известных, но предпочтение следует отдавать саморазлагающимся. Необходимое забойное давление в скважине создают любым из известных способов: подбором плотности бурового раствора, подачей раствора под давлением, использованием воздушных компрессоров и т.д. Drilling is carried out by a known method, excluding the penetration of the drilling fluid component into the formation, for example, the use of drilling mud with mud additives. Colmatizing additives can be selected by any of the known, but preference should be given to self-decomposing. The required bottomhole pressure in the well is created by any of the known methods: selection of the density of the drilling fluid, the flow of the solution under pressure, the use of air compressors, etc.
Все операции по вскрытию пласта, вплоть до затвердевания в затрубном пространстве цемента (бурение, извлечение или спуск бурового инструмента или скважинного оборудования, спуск обсадной колонны, цементирование) проводят поддерживания забойное давление в пределах, установленных на основании испытаний образцов керна. Все остальные операции (перфорация, спуск и установка НКТ и т. д.) могут осуществляться уже без поддержания забойного давления в строгих рамках. All operations on opening the formation, up to hardening in the annulus of cement (drilling, removing or lowering drilling tools or downhole equipment, lowering casing, cementing), maintain bottomhole pressure within the limits established on the basis of core samples tests. All other operations (perforation, descent and installation of tubing, etc.) can be carried out without maintaining bottomhole pressure in a strict framework.
В результате, после разложения или удаления кольматационных элементов в призабойной зоне будет восстановлена природная проницаемость коллектора, что благотворно скажется на продуктивности скважины. As a result, after decomposition or removal of the mud elements in the bottomhole zone, the natural permeability of the reservoir will be restored, which will have a beneficial effect on the productivity of the well.
Пример 1. Из продуктивного пласта скважины N 6233 Тевлино-Русскинского месторождения с глубины 2,5 км с удельным весом вышележащих пород 2,3 т/м3 был извлечен керн, из которого был изготовлен образец в виде куба с размером граней 48,8 мм. Одна из осей куба совпадала с осью керна, две другие ориентировали произвольно. На грани куба, перпендикулярные двум осям (включая совпадающую с осью керна) для герметизации наносили пленку из поливинилацетата, не вносящую погрешности в измерение напряжений и деформаций, но исключающую протекание воздуха через покрытые ею грани. Через пару граней свободных от пленки пропускали воздух от источника сжатого газа, создавали перепад 0,02325 МПа и во время всего испытания измеряли расход воздуха. Сначала образец всесторонне равномерно сжимали до значения 30 МПа, что соответствовало разности между горным давлением и начальным пластовым. Далее путем снижения давления сжатия по одним осям и повышения его по другой оси керна моделировали напряженное состояние, соответствующее изменению давления в забое при бурении. Результаты испытаний приведены на чертеже.Example 1. From a productive layer of well N 6233 of the Tevlino-Russkinskoye field, a core was extracted from a depth of 2.5 km with a specific gravity of overlying rocks of 2.3 t / m 3 , from which a sample was made in the form of a cube with a face size of 48.8 mm . One of the axes of the cube coincided with the axis of the core, the other two were oriented randomly. A polyvinyl acetate film was applied on the faces of the cube, perpendicular to two axes (including one coinciding with the core axis) for sealing, which did not introduce errors in the measurement of stresses and strains, but excluded the flow of air through the faces coated with it. Air from a source of compressed gas was passed through a couple of faces free of film, a difference of 0.02325 MPa was created, and air flow was measured during the entire test. First, the sample was comprehensively uniformly compressed to a value of 30 MPa, which corresponded to the difference between the rock pressure and the initial reservoir. Then, by lowering the compression pressure along one axis and increasing it along the other axis of the core, the stress state was simulated, corresponding to the change in pressure in the face during drilling. The test results are shown in the drawing.
Оказалось, что при величине касательных напряжений 30 МПа проницаемость образца резко уменьшилась (точка перегиба кривой A), что означает, что при этом значении произошла необратимая деформация керна. По установленному значению (30 МПа) определяют, что минимальное давление на забое должно составлять 27,5 МПа, а максимальное, исходя из прочностных характеристик коллектора и глубины залегания 43 МПа. It turned out that at a shear stress of 30 MPa, the permeability of the sample sharply decreased (the inflection point of curve A), which means that irreversible core deformation occurred at this value. According to the set value (30 MPa), it is determined that the minimum pressure at the bottom should be 27.5 MPa, and the maximum, based on the strength characteristics of the reservoir and the depth of 43 MPa.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96108641A RU2110664C1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Method for opening of productive bed |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96108641A RU2110664C1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Method for opening of productive bed |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2110664C1 true RU2110664C1 (en) | 1998-05-10 |
| RU96108641A RU96108641A (en) | 1998-07-20 |
Family
ID=20180073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96108641A RU2110664C1 (en) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | Method for opening of productive bed |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2110664C1 (en) |
-
1996
- 1996-04-25 RU RU96108641A patent/RU2110664C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 2. Городнов В.Д. Физико-химические методы предупреждения осложнений при бурении. - М.: Недра, 1984, с. 191 - 200. 3. RU, патент, 2005877, кл. E 211 B 33/138, 1994. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2547778A (en) | Method of treating earth formations | |
| RU2108445C1 (en) | Method for restoring tightness of casing clearance | |
| EA017146B1 (en) | Method for controlling loss of drilling fluid | |
| US8733441B2 (en) | Sealing of thief zones | |
| US4529036A (en) | Method of determining subterranean formation fracture orientation | |
| CN110566171A (en) | Ultrahigh pressure tight fractured sandstone gas reservoir sand production prediction method | |
| US3743017A (en) | Use of fluidic pressure fluctuation generator to stimulate underground formations | |
| Burton et al. | Improved understanding of acid wormholing in carbonate reservoirs through laboratory experiments and field measurements | |
| EP1905946B1 (en) | Well productivity enhancement method | |
| CN112343575B (en) | Simulation experiment method for researching plugging and bearing mechanism of fractured stratum | |
| CN104818957A (en) | Method for improving cement quality of cement-formation interfaces of deep wells | |
| CN114547906A (en) | Well wall stable logging interpretation method for stratum with deep weak structural surface | |
| Freeman et al. | A stimulation technique using only nitrogen | |
| US20070167331A1 (en) | Method of consolidating an underground formation | |
| US20200190925A1 (en) | Open hole gas well closed cycle drilling and production system without gas venting and flaring or reservoir damages | |
| CN110644965A (en) | Reservoir transformation method | |
| RU2110664C1 (en) | Method for opening of productive bed | |
| CN114841019A (en) | Method and device for predicting rupture pressure of anisotropic reservoir | |
| Liberman | Hydraulic fracturing experiments to investigate circulation losses | |
| RU2196878C2 (en) | Method of shutoff of water inflow over cementing annular space in operation of oil and gas wells | |
| RU2342516C1 (en) | Method of execution of repair-insulating operations in well | |
| RU2705643C1 (en) | Method of intensification of well operation after its construction | |
| RU2326232C2 (en) | Well completion process | |
| RU2196880C1 (en) | Method of well two-stage cementing | |
| Hamidov et al. | Experimental Study on Wellbore Strengthening with Fine Particles |