Определение градиента давления гидроразрыва пласта для глубоких скважин на примере месторождения Зубайр (Ирак)

4. Определение градиента давления гидроразрыва пласта для глубоких скважин на примере месторождения Зубайр (Ирак)

4.1 Введение

Градиент разрыва может быть определен как минимальное общее напряжение, деленное на глубину. Таким образом, знание градиента разрыва имеет важное значение для правильной глубины установки башмака обсадной колонны, предотвращения потери циркуляции и планировании операций по гидроразрыву пласта с целью повышения проводимости скважины в зоне низкой проницаемости.

Градиент разрыва связан со следующими явлениями:

1) операция вторичного восстановления;

2) потеря циркуляции во время бурения;

3) разрушение пласта в ходе цементирования.

Точное знание градиента разрыва имеет первостепенное значение в области, где практикуется селективное производство и инжекция. В такой области прилегающие резервуары состоят из нескольких последовательностей плотной и пористой зоны. Таким образом, если разрыв инициируется (во время бурения или стимуляции), она может распространяться, устанавливая связь между углеводородными резервуарами и может распространяться вплоть до водоносной зоны. Градиент разрыва зависит от нескольких факторов, включая тип горных пород, степень анизотропии, поровое давление пласта, величину вскрышных пород и тектоническую активность в пределах района. В глубоких скважинах для преодоления пластового давления необходим высокий вес бурового раствора. Тем не менее, высокий вес бурового раствора может привести к разрыву пласта и последующую потерю циркуляции. Поэтому точное знание порового давления и градиента разрыва играет важную роль в выборе правильной компоновки обсадной колонны, которая позволяют безопасно пробурить следующее отверстие. Кроме

того, знание порового давления и градиента разрыва необходимо для предотвращения или, по крайней мере, минимизации риска выбросов, прихвата бурильных труб и потерь циркуляции, а также для обеспечения надлежащего планирования скважин и комплекс сложных операций, таких как цементирование, сжатие, разрывы пласта и так далее.

На самом деле, приближенные или неправильные операции приводят к значительному увеличению затрат на скважину и возможными сложностями при глубоком бурении.

4.1.1 Градиент давления вскрыши.

Градиент давления вскрыши определяется как изменение давления с глубиной из-за веса матрицы породы и флюидов в поровых пространствах породы.

В районах с небольшой тектонической активностью градиент вскрышных пород принимается равным 1 фунт/фут (0,2262 бар/м), в то время как в тектонически активных районах, таких как осадочные бассейны (которые все еще подвергаются уплотнению) или в районах с высокими разломами, градиент вскрышных пород изменяется с глубиной. Знание градиента вскрыши имеет важное значение в разведочных скважинах для правильного расчета как порового, так и трещиноватого давления.

Ошибка, вызванная допущением постоянных значений или неправильными кривыми вскрыши, недопустима. Как правило, градиент вскрыши изменяется от месторождения к месторождению и увеличивается с глубиной, что приводит к уплотнению породы. Даже скважины одного и того же месторождения могут иногда показывать разные значения градиента вскрыши.

В пористых пластах, как показано на рисунке 4.1, напряжение вскрыши (определяемое как напряжение, возникающее из-за веса пород, покрывающих рассматриваемую зону, σᵥ), поддерживается совместно напряжением матрицы породы, σs, и поровым давлением пласта, Pf. Разница между давлением, оказываемым вскрышной породой σs, и поровым давлением Pf представляет собой чистое давление вскрыши или вертикальное напряжение каркаса породы σᵥ:

σᵥ