Блог

Jan 07, 2024

Роль сверхбалансового давления на изменение системы пор породы песчаника, вызванное буровым раствором

Scientific Reports, том 12, Номер статьи: 8367 (2022) Цитировать эту статью 1319 Доступ 1 Ссылки Подробности о показателях Давление избыточного давления является очень важным параметром при буровых работах. Оно имеет

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 8367 (2022) Цитировать эту статью

1319 Доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Давление избыточного давления является очень важным параметром при бурении. Он оказывает большое влияние на повреждение пласта в зависимости от других скважинных параметров, таких как температура, время, тип и состав бурового раствора, а также минералогический состав породы. Целью данного исследования является определение степени влияния перебалансового давления на взаимодействие глин-порода и, как следствие, на поровую систему породы. Данное исследование представляет собой экспериментальное исследование взаимодействия песчаника Berea Buff и барита на водной основе при различных давлениях (300, 700 и 1000 фунтов на квадратный дюйм) при одинаковой температуре и времени взаимодействия. В экспериментах использовались сканирующий электронный микроскоп и методы релаксации ядерного магнитного резонанса для мониторинга изменений в поровой системе образцов горных пород. Модифицированная фильтрационная ячейка использовалась для размещения образцов горных пород и бурового раствора при различных давлениях. Полученные результаты показали, что повышение репрессивного давления влияет на фильтрационные свойства, характеристики потока породы (проницаемость породы, радиус порового канала и тип масштаба поровой системы). Фильтрационные свойства увеличились с точки зрения толщины глинистой корки и объема фильтрата на 111% и 36% соответственно, когда давление давления было увеличено с 300 до 1000 фунтов на квадратный дюйм. Общая пористость породы снизилась с 21,6% (до взаимодействия с буровым раствором) до 17,6, 15,2 и 14,2% при давлениях 300, 700 и 1000 фунтов на квадратный дюйм соответственно. Проницаемость породы снизилась на 75% при избыточном давлении 1000 фунтов на квадратный дюйм, а радиус порового канала уменьшился на 45%. Однако тип пор породы остается в том же масштабе (макро) после взаимодействия с грязью. Статистический анализ показал, что пористость и проницаемость горных пород уменьшались с ростом давления за счет полиномиальной зависимости с высоким коэффициентом детерминации 0,99. Анализ внутренней поровой системы с помощью сканирующего электронного микроскопа показал, что повреждение пласта в основном связано с осаждением твердых частиц бурового раствора по мере увеличения избыточного давления.

Бурение является очень важным и дорогостоящим этапом разработки месторождений для добычи нефти. Разработка бурового раствора и программы буровых работ требуют глубокого изучения взаимодействия глин-порода для достижения безопасного и эффективного бурения. Взаимодействие грязи и породы существенно влияет на устойчивость ствола скважины. В результате может возникнуть множество проблем при бурении из-за неправильной конструкции бурового раствора, что приведет к экономическим потерям в виде стоимости скважинного оборудования, непроизводительного времени на операцию бурения и операций по устранению таких проблем1,2. .

Буровой раствор представляет собой сердце операции бурения, поскольку он выполняет множество функций для операции бурения, таких как уравновешивание пластового давления для поддержания контроля над скважиной, вымывание выбуренного шлама на поверхность для поддержания чистоты скважины, смазка и охлаждение бурильной колонны во время операции бурения и повышение устойчивости ствола скважины за счет формирования фильтрационной корки на стенках пробуренных пластов3,4,5. Состав буровых растворов тщательно разработан для обеспечения эффективных реологических свойств для достижения требуемых функций во время операции бурения и в то же время для защиты пробуренного пласта от повреждения. Поэтому было проведено множество исследований с целью создания новых материалов в качестве добавок к буровому раствору для достижения этой цели4,6. Повреждение пласта является критической проблемой в нефтяной промышленности, и было проведено множество исследований для обеспечения глубокого анализа и технических решений этой проблемы7.

Пробуренные пласты подвергаются воздействию системы бурового раствора во время бурения скважины, что может вызвать серьезные изменения характеристик горных пород с точки зрения пористости, проницаемости, свойств потока жидкости, внутренней топографии породы, системы пор, упругих свойств и прочности породы8,9 ,10. Экспериментальная работа показала, что все эти изменения связаны с минералогическим составом породы и химической активностью бурового раствора, особенно с фильтратом, который проникает в пробуренную породу во время бурения скважин11,12,13.