Эффективность строительства скважин напрямую связана с их продуктивностью, а последняя с сохранением максимально возможной проницаемости коллекторов и длительности высокопродуктивной работы скважин.
За последние годы актуальность проблемы сохранения потенциальной продуктивности скважин существенно возросла, в том числе и в связи с вовлечением в разработку месторождений со сложнопостроенными залежами и низкопроницаемыми продуктивными пластами, к качеству вскрытия которых предъявляются более высокие требования.
Основным негативным фактором при заканчивании скважин, значительно ухудшающим продуктивность нефтяных скважин, является контакт бурового раствора с продуктивным пластом во время бурения. При этом происходит кольматация приствольной части пласта твердой фазой бурового раствора, проницаемая зона блокируется фильтратом бурового раствора; происходит физикохимическое взаимодействие фильтрата как с пластовыми жидкостями, так и с породами пласта. Отрицательное воздействие фильтрата бурового раствора, проникшего в пласт, может проявляться многообразно: вызывать набухание глинистых частиц, содержащихся в пласте коллектора, в результате чего резко снижается проницаемость призабойной зоны; образовывать водонефтяные эмульсии, которые в ряде случаев существенно снижают проницаемость призабойной зоны; удерживаться в пористой среде капиллярными силами и частичное вытеснение его из поровых каналов может происходить лишь при значительных перепадах давления, что затрудняет продвижение нефти к забою скважины, особенно при низкопроницаемых коллекторах; в результате взаимодействия фильтрата бурового раствора с высокоминерализованной водой могут образовываться нерастворимые осадки в порах коллектора.
Физикохимическая природа кольматажа призабойной зоны скважин весьма сложна, так как в этом явлении переплетаются происходящие в порах породы процессы гравитации и адгезии относительно крупных взвешенных частиц, коагуляции коллоидов и различные виды сорбции растворённых в воде солей.
При кольматации проницаемой среды во времени можно выделить следующие этапы:
- снижение проницаемости по закону, близкому к прямолинейному, за счёт беспрепятственного проникновения частиц твёрдой фазы в поровое пространство;
- закупоривание проницаемой породы с одновременным образованием на её поверхности фильтрационной корки.
Анализ современного состояния научных концепций и тенденций развития технологии буровых работ позволяет сформулировать принципиально новый подход к проблеме повышения эффективности технологических процессов в из меняющихся геологотехнических условиях раз работки нефтяных и газовых месторождений. Наиболее важные положения сводятся к следующему:
- основной процесс углубления скважины при бурении должен совмещаться с процессами управляемого физикохимического и гидравлического воздействия на приствольную зону проницаемых пластов с целью регулирования и изменения фильтрационных характеристик продуктивного пласта;
- сформированный в процессе бурения в приствольной зоне кольматированный слой должен существенно снижать или исключать гидродинамическое взаимодействие в системе скважинапласт;
при освоении и эксплуатации скважин удаление защитного слоя и восстановлении фильтрационных свойств призабойной зоны продуктивных горизонтов не должны вызывать трудностей.
Разработка и совершенствование способов кольматации и закупорки проницаемых пластов при вскрытии их бурением должны отвечать определённым требованиям. Кольматация стенок ствола скважины при вскрытии проницаемых пород должна быть управляемой. Время существования кольматационной зоны может быть либо ограничено периодом цементирования, освоения и эксплуатации скважины для интервала продуктивного пласта, либо быть более продолжительным для интервала залегания других пластов, содержащих агрессивные пластовые флюиды. При непродолжительных сроках закупорки приствольной зоны кольматационный слой должен образовываться из материалов, легко удаляемых химическим раствором или другим способом.
Кольматационный слой стенок в продуктивном пласте должен обеспечивать сохранение его естественных коллекторских свойств, предупреждая глубокое проникновение бурового раствора, его фильтрата и твёрдой фазы, надёжную изоляцию друг от друга водоносных и продуктивных пластов.