Все о нефти | Бурение кислотой и древовидные скважины

Бурение кислотой и древовидные скважины

Все мы видели как бурят скважины (воочию или, по крайней мере, по телевизору). Примерно также как мы сверлим дырки в стенах наших квартир. Долото (породоразрушающий инструмент) спускается на бурильных трубах и приводится во вращение либо с поверхности земли (роторный способ), либо с помощью глубинного забойного двигателя. Это так называемый вращательный способ бурения скважин - наиболее известный и широкоприменяемый. Но этот способ не единственный.

На самом деле существует множество способов бурения скважин. Можно насчитать порядка 20 различных вариантов. Из всего многообразия для бурения нефтяных скважин в промышленных масштабах применялись только два:

На заре нефтяной промышленности применялся ударно-канатный способ бурения.
Затем его заменил вращательный способ, которым мы пользуемся в настоящее время.

Но сейчас мне хотелось бы немного рассказать о таком экзотическом, но весьма интересном способе бурения, как бурение кислотой. В результате применения этого способа получаются так называемые древовидные скважины. Сам термин древовидные скважины довольно условный. Так как нет промышленного применения, нет и устоявшегося термина. Вполне возможно, что где-то такие скважины называются по-другому.

Как известно, породы-коллектора, способные вмещать нефть, в зависимости от происхождения и минерального состава подразделяются на терригенные и карбонатные. По разным оценкам порядка 30-50% коллекторов содержащих нефть являются карбонатными. Такие коллектора состоят в основном из зерен кальцита [CaCO₃] и доломита [CaMg(CO₃)₂]. Соляная кислота [HCl], как известно из уроков химии, очень хорошо растворяет кальцит и чуть похуже - доломит:

Реакция соляной кислоты с кальцитом
2HCl + CaCO₃ → CaCl₂ + H₂O + CO₂
Реакция соляной кислоты с доломитом
4HCl + CaMg(CO₃)₂ → CaCl₂ + MgCl₂ + 2H₂O + 2CO₂

Таким образом, карбонатные коллектора хорошо растворяются соляной кислотой. 1 м³ 10% соляной кислоты растворяет чуть больше 140 кг кальцита, что эквивалентно примерно 1,5 погонных метров скважины диаметром 200 мм. На этом эффекте и основано бурение скважин кислотой.

Бурение кислотой можно осуществлять тремя способами:

с использованием шарошечных долот при традиционном вращательном бурении
с использованием инструментов ударного действия
гидравлически (т.е. только кислотой без дополнительных инструментов)

Бурение древовидных скважин. Преимущества метода

Гидравлическое бурение кислотой создает древовидные скважины, которые успешно выполняют задачу доступа к запасам углеводородов и обеспечивают высокую продуктивность. Технология обладает существенными потенциальными преимуществами с точки зрения производительности и логистики по сравнению с другими методами бурения и интенсификации карбонатов.

Преимущества гидравлического бурения кислотой:

Не требуется громоздкое наземное оборудование (нет буровой вышки, нет поверхностных сепараторов, и т.д.)
При бурении не образуется глинистая корка. А в случае утечки бурового раствора в пласт – жидкость растворяет породу
Увеличенная пористость в призабойной зоне, увеличенная проницаемость в призабойной зоне, повышенная площадь контакта с сетью трещин. Таким образом, получаем повышенную продуктивность скважины (за счет отрицательного скина)
Не требуется азот (который применяется при бурении на депрессии)
Поскольку при бурении кислотой не образуется шлам - нет проблем с его утилизацией
По сути, при бурении кислотой мы получаем высококачественную скважину за гораздо меньшие деньги, чем при традиционном бурении
В сравнении с кислотным ГРП бурение кислотой дает бóльшую или равную продуктивность, для получения результата требуется меньшее количество кислоты, требуется меньшая гидравлическая мощность и оборудование, меньшее влияние на окружающую среду

Метод бурения скважин соляной кислотой опробован на севере Западной Венесуэлы в бассейне Маракаибо на месторождении Mara. Это зрелое месторождение, оно эксплуатируется уже в течение порядка 50 лет. Нефть этого месторождения довольно тяжелая (плотность 15°API), залегает в меловых пластах-коллекторах. Полевые испытания метода прошли успешно, сейчас ведется работа по его оптимизации.

Помимо Венесуэлы работы по испытанию этого метода проводились в Индонезии, Кувейте, Испании, Румынии. В России, насколько мне известно, данный метод пока не применяется.