Снижение гидропроводности ПЗП во время кумулятивной перфорации скважин

Характерной особенностью вторичного вскрытия пласта, осуществляемого кумулятивной перфорацией, является создание в ПЗП высоких импульсных давлений от взрыва зарядов. Так, по данным А. В. Мальцева, М.Г. Усманова, Б.И. Кирпиченко, при перфорации бескорпусными перфораторами ПКС-80 в колонне труб (146 мм) развивается давление до 200 МПа, при перфорации корпусными перфораторами ПК-103 соответственно 80 МПа. И в том и другом случаях развиваемое давление в значительной степени превосходит прочностные свойства цементного камня, что приводит к его разрушению. Последнему способствуют гидравлические удары столба скважинной жидкости под действием взрывного давления. Для оценки качества цементного крепления колонны в зоне продуктивного пласта после кумулятивной перфорации и последующей продолжительной эксплуатации скважин нами проанализирован геофизический материал по 143 скважинам, расположенным на различных месторождениях ОАО «Удмуртнефть». Качество крепления определялось по данным геофизических исследований АКЦ и СГДТ. Проведенный анализ дал следующие результаты:

Как видно из приведенных данных, неудовлетворительное состояние крепления скважин наблюдается в 49 скважинах из 143. Следует подчеркнуть, что во время заканчивания данных скважин бурением качество крепления скважин в зоне продуктивного пласта оценивалось как хорошее. Отсюда следует, что нарушение сцепления цемента с колонной и породой произошло во время вторичного вскрытия пласта и последующей эксплуатации скважин.

Нарушение целостности цементного камня было доказано и другими исследователями. Так, в работе Г.Т. Овнатанова «Вскрытие и обработка пласта» показано, что в результате глубинного фотографирования прифильтровой зоны скважины обнаружено наличие вертикальных трещин длиной до 30 см и шириной 6 мм. Подобные результаты были получены А.К. Дудаладовым по месторождениям Западной Сибири. Косвенным доказательством нарушения герметичности заколонного пространства являются многочисленные факты немедленного обводнения скважин после перфорационных работ (дострелов дополнительных интервалов, сгущения плотности перфорации). В наибольшей степени это проявляется в добывающих скважинах, имеющих в разрезе подошвенные воды, близость ВНК.

Проведение технологии вскрытия пласта в так называемом щадящем режиме, очевидно, потребует уменьшения мощности взрыва, что снизит пробивную способность кумулятивной перфорации, которая даже в обычном исполнении не всегда удовлетворительна. Об этом свидетельствуют исследования P.X. Муслимова, Р.Г. Габдуллина. В ряде нефтяных регионов применяются компенсаторы, снижающие амплитуду распространения ударной волны, что в определенной степени предотвращает растрескивание цементного камня. В наибольшей степени этот метод перфорации нашел распространение на Пермских месторождениях. В частности, на Кокуйском месторождении было показано, что применение компенсаторов в значительной степени повлияло на продолжительность безводного периода эксплуатации скважин. Установлено, что применение компенсаторов позволяет в 1,5-2 раза снизить давление в прилегающих зонах.

Кроме разрушения цементного камня и возможного образования трещин в заколонном пространстве, во время перфорации в значительной степени происходит загрязнение продуктивного пласта. Этому в определенной степени способствуют некондиционные технологические жидкости, применяемые в процессе мероприятия. Как правило, в качестве жидкостей при перфорации применяют буровой раствор, сточную воду и др. Эти жидкости содержат твердые частицы различного происхождения и в большинстве случаев плохо совместимы с пластовыми флюидами и минералами. Во время перфорации под влиянием избыточных давлений жидкость и твердые частицы проникают в коллектор, захватывая с собой и шламовые накопления от разрушившегося цементного камня, ухудшая тем самым проницаемость ПЗП. На этом процесс загрязнения продуктивного пласта не заканчивается, так как скважина еще долгое время находится в бездействии по причинам ожидания освоения и других организационно-технических мероприятий, нередких в промысловых условиях. При перфорационных работах на протяженных интервалах производятся неоднократные спуски и подъемы перфорационного оборудования, что еще больше увеличивает время до освоения скважины. Таким образом, загрязнения ПЗП, произошедшие в результате некачественного первичного и вторичного вскрытия пласта, создают искусственные проблемы, решение которых иногда затягивается на весь период разработки месторождений.

Для снижения эффекта загрязнения ПЗП во время вторичного вскрытия в настоящее время начинают применяться достаточно смелые и, на наш взгляд, прогрессивные методы вторичного вскрытия, а именно: перфорация в кислотной среде, перфорация при депрессиях, бескумулятивные способы вскрытия при помощи сверлящих устройств, использование магниевых заглушек и др. Последние нашли широкое применение на месторождениях Татарстана и с успехом применяются в Удмуртии, в частности, при проводке горизонтальных стволов скважин. Наибольшие успехи в развитии способов перфорации при депрессиях в ПЗП достигнуты в США. Как показывает опыт (технология перфорации при депрессии начала развиваться в США с начала 1950-х годов), некоторые дополнительные издержки, связанные с необходимостью тщательной очистки и подбора технологических жидкостей, использования герметичного оборудования, пакеров, специальных средств контроля не только оправдываются при последующей эксплуатации скважин, но и в значительной степени избавляют от необходимости проведения многочисленных геолого-технических мероприятий по восстановлению гидропроводности призабойной зоны пласта, тем самым обеспечивается дополнительная добыча нефти, экономия материальных средств. Во время вторичного вскрытия пласта по американской технологии в наибольшей степени обеспечивается сохранение коллекторских свойств пласта. Эффект достигается не только от использования специального оборудования и создания депрессий в ПЗП, но и за счет применения очищенной от твердых частиц жидкости, совместимой с пластовыми жидкостями и минералами, что дает возможность сохранять проницаемость коллектора практически на уровне естественной проницаемости пласта. Частицы породы и цементного камня, разрушенные во время перфорации, получают возможность быть вынесенными из пласта в скважину. Все это в совокупности приводит к минимальной потере продуктивности скважин, связанной с процессом вскрытия пласта. Особое внимание уделяется виду применяемой для перфорации жидкости, ее качеству и совместимости с пластовыми флюидами, что в наших условиях не то чтобы недооценивается, но в силу разных обстоятельств не осуществляется. Для наглядной демонстрации важности применения качественного раствора и депрессии в таблице 3.1 приведены данные анализа вторичного вскрытия скважин на одном из американских месторождений.

Было бы несправедливо говорить, что в отечественной практике не предпринимаются шаги по снижению загрязнений ПЗП во время кумулятивной перфорации. Так, например, группой сотрудников ПО «Татнефтегеофизика» во главе с А.Г. Корженевским разработан метод перфорационно-депрессионного воздействия, нашедший применение на месторождениях Татарстана в процессе сгущения плотности перфорации. Стандартный корпусной перфоратор типа ПК-103 ДУ комплектуется специальной депрессионной камерой, которая разгерметизируется во время срабатывания перфоратора. За счет резкого падения давления происходит всасывание в депрессионную камеру жидкости, которая вовлекает с собой и загрязнения призабойной зоны пласта. Создаваемая депрессия на пласт препятствует традиционному в этих случаях загрязнению пласта в интервале перфорации. Предохранению от разрушения цементного камня при депрессиях способствует, по мнению авторов, давление взрыва кумулятивных зарядов, которое компенсирует резкие перепады давлений. Способ может применяться в сочетании с известными методами воздействия на пласт, в том числе и с использованием различных химреагентов и ПАВ.

Как установлено, в большинстве случаев первопричиной обводнения скважин является перфорация, приводящая к разрушению цементного камня в заколонном пространстве и улучшающая условия проникновения воды из водоносных пластов.

С целью увеличения безводного периода эксплуатации, степени совершенства и сокращения сроков строительства скважин ученые Татарстана совместно с производственниками разработали технологию бесперфораторного вскрытия пласта. Сущность ее заключается в том, что в скважину на обсадной колонне спускается фильтр с магниевыми заглушками, перекрывающими фильтрационные отверстия, которые устанавливаются против продуктивного пласта. Одновременно в скважину спускается обсадный разобщитель внутренний (ОРВ), состоящий из внутренней и наружной трубы, в межтрубном пространстве которого находится воздух. Разобщитель служит для защиты от воздействия на колонну при ее опрессовке. Фильтр в комплексе с разобщителем является составным элементом эксплуатационной колонны, соединение с нижней частью которой производится при помощи патрубка. После заливки колонны цементом и ОЗЦ заглушки растворяют соляной кислотой, закачанной через насосно-компрессорные трубы. При этом с пластом устанавливается связь и происходит приток жидкости в колонну. Для большего эффекта от использования бесперфораторного способа вскрытия продуктивных пластов в соляную кислоту добавляют водорастворимые ПАВ. Это приводит к более полному восстановлению проницаемости призабойной зоны. Одним из перспективных путей совершенствования вторичного вскрытия пласта, на наш взгляд, может быть осуществление кумулятивной перфорации в газожидкостной среде, глушение гидроударной волны в которой идет большими темпами. При разработке состава технологической жидкости для перфорации следует наделить ее свойствами, предотвращающими снижение проницаемости пород в интервале перфорации.