tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2023-4-27-41tumnig-1134Research ArticleБУРЕНИЕ СКВАЖИН И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙDRILLING OF WELLS AND FIELDS DEVELOPMENTОбзор некоторых методик и результатов исследований в системе «скважина — пласт»A review of some methods and results of studies in the "well - reservoir" systemАхметзяновР. Р.AkhmetzyanovR. R.

Ахметзянов Ратмир Рифович, кандидат технических наук, заведующий лабораторией

г. Тюмень

Ratmir R. Akhmetzyanov, Candidate of Engineering, Head of the Laboratory

Tyumen

tonipi-ext@surgutneftegas.ruТюменское отделение «СургутНИПИнефть» ПАО «Сургутнефтегаз»РоссияTyumen Branch of SurgutNIPIneft, Surgutneftegas PJSCRussian Federation202312092023042741Copyright © Ахметзянов Р.Р., 20232023Ахметзянов Р.Р.Akhmetzyanov R.R.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1134

Повышенный интерес исследователей в области бурения нефтяных и газовых скважин вызывают физико-химические взаимодействия, происходящие в системе «скважина — пласт» между буровым раствором, горными породами и насыщающими их флюидами. Основной задачей проводимых исследований, как правило, является разработка оптимального бурового раствора, позволяющего одновременно безаварийно провести ствол скважины, снизить непроизводительное время на устранение различных осложнений и осуществить качественное первичное вскрытие продуктивных пластов в определенных горно-геологических условиях. История исследований в этом направлении насчитывает не один десяток лет, однако, учитывая сложности воспроизведения в лаборатории реальных горно-геологических условий, а также характерную привязанность к ним ранее полученных результатов, здесь имеется достаточный нереализованный потенциал. Цель данной статьи — литературный обзор применяемых методик исследований для выявления уровня научно- технического развития, оценки достигнутых результатов исследований, возможности их распространения на интересующие объекты и дальнейшего развития.

The physicochemical interactions between drilling mud, rock and in-situ fluids in the "well - reservoir" system are of increasing interest to oilfield drilling researchers. Usually, the main aim of research is development of an optimal drilling fluid that provides trouble-free drilling, reducing non-productive time to eliminate various problems, and effectively exposes of oil and gas reservoirs under certain geological conditions. The history of research in this area goes back more than a dozen years. However, given the difficulties of modeling real geological conditions in the laboratory, and the characteristic attachment of previous results to them, there is still plenty of untapped potential. The purpose of this article is a literature review of the applied research methods to assess the level of scientific and technical development, evaluate the achieved research results, a possibility of their distribution to the target objects and further development.

буровой растворосмотические и капиллярные явленияустойчивость стенок скважиныпервичноe вскрытиеdrilling mudosmotic and capillary phenomenawell wall stabilityprimary openingReferencesДубинский, Г. С. О возможности регулирования процессов в призабойной зоне пласта при заканчивании и освоении скважин / Г. С. Дубинский. – Текст : непосредственный // Нефтегазовые технологии и новые материалы (проблемы и решения). Выпуск 1 (б). – Уфа : ООО «Издательство научно-технической литературы «Монография», 2012. – С. 177–187.Dubinskiy, G. S. (2012). O vozmozhnosti regulirovaniya protsessov v prizaboynoy zone plasta pri zakanchivanii i osvoenii skvazhin. Neftegazovye tekhnologii i novye materialy (problemy i resheniya). Vyp. 1 (b). Ufa, Izdatel'stvo nauchno-tekhnicheskoy literatury "Monografiya" LLC Publ., pp. 177-187. (In Russian).Орлов, Л. И. Влияние промывочной жидкости на физические свойства коллекторов нефти и газа / Л. И. Орлов, А. В. Ручкин, Н. М. Свихнушин. – Москва : Недра, 1976. – 90 с. – Текст : непосредственный.Orlov, L. I., Ruchkin, A. V., & Svikhnushin, N. M. (1976). Vliyanie promyvochnoy zhidkosti na fizicheskie svoystva kollektorov nefti i gaza. Moscow, Nedra Publ., 90 p. (In Russian).Метод экспериментальных исследований проникновения фильтрата раствора в низкопроницаемый коллектор / В. М. Подгорнов, О. К. Ангелопуло, А. З. Левицкий, С. О. Бороздин. – Текст : непосредственный // Вестник Ассоциации буровых подрядчиков. – 2011. – № 4. – С. 38–42.Podgornov, V. M., Angelopulo, O. K., Levitsky, A. Z., & Borozdin, S. O. (2011). The method of experimental studies of mud filtrate invasion into low-permeability reservoirs. Reporter of the Association of Drilling Contractors, (4), pp. 38-42. (In Russian).Ружников, А. Г. Совершенствование технологии предупреждения дестабилизации сильно трещиноватых аргиллитов : специальность 25.00.15 «Технология бурения и освоения скважин» : диссертация на соискание степени кандидата технических наук / Ружников Алексей Григорьевич. – Ухта, 2015. – 119 с. – Текст : непосредственный.Ruzhnikov, A. G. (2015). Sovershenstvovanie tekhnologii preduprezhdeniya de-stabilizatsii sil'no treshchinovatykh argillitov. Diss. … kand. tekhn. nauk. Ukhta, 119 p. (In Russian).Fluid design to minimize invasive damage in horizontal wells / D. B. Bennon, F. B. Thomas, D. W. Bennon, R. F. Bietz. – DOI 10.2118/96-09-02. – Direct text // Journal of Canadian petroleum technology. – 1996. – № 9. – P. 45–52.Bennon, D. B., Thomas, F. B., Bennon, D. W., & Bietz, R. F. (1996). Fluid design to minimize invasive damage in horizontal wells. Journal of Canadian petroleum technology, (9), pp. 45-52. (In English). DOI: 10.2118/96-09-02Gazaniol, D. Wellbore Failure Mechanisms in Shales : Prediction and Prevention / D. Gazaniol, T. Forsans, M. J. F. Boisson. – DOI 10.2118/28851-PA. – Direct text // Journal of petroleum technology. – 1995. – Vol. 47, Issue 7. – P. 589–595.Gazaniol, D., Forsans, T., & Boisson, M. J. F. (1995). Wellbore Failure Mechanisms in Shales: Prediction and Prevention. Journal of petroleum technology, 47(7), pp. 589-595. DOI: 10.2118/28851-PACritical Parameters in Modelling the Chemical Aspects of Borehole Stability in Shales and in designing Improved Water-Based Shale Drilling Fluids / E. Van Oort, A. H. Hale, F. K. Mody, S. Roy. – Text : electronic // Journal of petroleum technology. – 1994. – URL: http://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=6331772Van Oort, E., Hale, A. H., Mody, F. K., & Roy, S. (1994). Critical Parameters in Modelling the Chemical Aspects of Borehole Stability in Shales and in designing Improved Water-Based Shale Drilling Fluids. Journal of petroleum technology. (In English). Available at: http://pascal-francis.inist.fr/vibad/index.php?action=getRecordDetail&idt=6331772Абышов, Дж. Г. К проблемам кинетики осмотических процессов в бурении / Дж. Г. Абышов. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2014. – № 8. – С. 29–31.Abyshov, Dzh. G. (2014). K problemam kinetiki osmoticheskikh protsessov v burenii. Construction of Oil and Gas Wells on Land and Sea, (8), pp. 29-31. (In Russian).Ахметзянов, Р. Р. Моделирование свойств бурового раствора при различных составах и концентрациях неорганических солей / Р. Р. Ахметзянов, В. Н. Жернаков. – DOI 10.24887/0028-2448-2019-4-33-37. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 4. – С. 33–37.Akhmetzyanov, R. R., & Zhemakov, V. N. (2019). Simulation of the drilling mud properties at various compositions and inorganic salts concentrations. Oil Industry, (4), pp. 33-37. (In Russian).Wellbore Instability of Shale Formation; Zuluf Field, Saudi Arabia / H. Abass, A. Shebatalhamd, M. Khan [et al.]. – Text : electronic // Proceedings of the SPE Technical Symposium of Saudi Arabia Section, Dhahran, Saudi Arabia, 21–23 May 2006. – URL: https://doi.org/10.2118/106345-MS.Abass, H., Shebatalhamd, A., Khan, M., Al-Shobaili, Y., Ansari, A., Ali, S., & Mehta, S. (2006). Wellbore Instability of Shale Formation; Zuluf Field, Saudi Arabia. Proceedings of the SPE Technical Symposium of Saudi Arabia Section, Dhahran, Saudi Arabia, May, 21-23, 2006. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/106345-MS.Гудок, Н. С. Определение физических свойств нефтеводосодержащих пород : учебное пособие для вузов / Н. С. Гудок, Н. Н. Богданович, В. Г. Мартынов. – Москва : ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. – 592 с. – Текст : непосредственный.Gudok, N. S., Bogdanovich, N. N., & Martynov, V. G. (2007). Opredelenie fizicheskikh svoystv neftevodosoderzhashchikh porod. Moscow, Nedra-Biznestsentr LLC Publ., 592 p. (In Russian).Дерягин, Б. В. Кинетические явления в граничных пленках жидкостей. 1. Капиллярный осмос / Б. В. Дерягин. – Текст : непосредственный // Коллоидный журнал. – 1974. – Т. 9, Вып. 5. – С. 583–591.Deryagin, B. V. (1974). Kineticheskie yavleniya v granichnykh plenkakh zhidkostey. 1. Kapillyarnyy osmos. Kolloidnyy zhurnal, 9(5), pp. 583-591. (In Russian).Ангелопуло, О. К. Буровые растворы для осложненных условий / О. К. Ангелопуло, В. М. Подгорнов, В. Э. Аваков. – Москва : Недра, 1988. – 135 с. – Текст : непосредственный.Angelopulo, O. K., Podgornov, V. M., & Avakov, V. E. (1988). Burovye rastvory dlya oslozhnennykh usloviy. Moscow, Nedra, 135 p. (In Russian).О природе осложнений в бурении, связанных с осмотическими явлениями в системе скважина — пласт / А. А. Мовсумов, Т. З. Измайлов, Р. И. Кулиев, В. А. Сафаров. – Текст : непосредственный // Нефть и газ. – 1973. – № 12. – С. 23–28.Movsumov, A. A., Izmaylov, T. Z., Kuliev, R. I., & Safarov, V. A. (1973). O prirode oslozhneniy v burenii, svyazannykh s osmoticheskimi yavleniyami v sisteme skvazhina-plast. Neft' i gaz, (12), pp. 23-28. (In Russian).Оруджев, Ю. А. Исследование влияния осмотического давления на устойчивость стен необсаженной части скважины / Ю. А. Оруджев. – Текст : непосредственный // Бурение и нефть. – 2011. – № 1. – С. 40–42.Orudzhev, Yu. A. (2011). Investigation of osmotic pressure on the stability of wall of hole uncased. Burenie i neft', (1), pp. 40-42. (In Russian).Печорин, О. М. Осмотическое давление — возможная причина образования каверн в скважинах / О. М. Печорин, Ф. А. Синельников. – Текст : непосредственный // Бурение : научно-технический сборник. – Москва : ВНИИОЭНГ, 1965. – № 3. – С. 14–17.Pechorin, O. M., & Sinel'nikov, F. A. (1965). Osmoticheskoe davlenie - vozmozhnaya prichina obrazovaniya kavern v skvazhinakh. Burenie: nauchno-tekhnicheskiy sbornik, (3). Moscow, VNIIOENG Publ., pp. 14-17. (In Russian).Саушин, А. З. Механизм взаимодействия глинистых пород с фильтратом бурового раствора / А. З. Саушин, Г. И. Журавлев, Н. Ф. Лямина. – Текст : непосредственный // Нефтегазовые технологии. – 2010. – № 6. – С. 3–4.Saushin, A. Z., Zhuravlev, G. I., & Lyamina, N. F. (2010). Mekhanizm vzaimodeystviya glinistykh porod s fil'tratom burovogo rastvora. Neftegazovye tekhnologii, (6), pp. 3-4. (In Russian).Сафаров, Я. И. Повышение эффективности бурения нефтяных и газовых скважин в осложненных условиях / Я. И. Сафаров. – Баку : Сада, 2000. – 240 с. – Текст : непосредственный.Safarov, Ya. I. (2000). Povyshenie effektivnosti bureniya neftyanykh i gazovykh skvazhin v oslozhnennykh usloviyakh. Baku, Sada, 240 p. (In Russian).Соловьев, Н. В. Обоснование основных параметров механизма мембранообразования в глиносодержащих горных породах при бурении с использованием полимерных растворов / Н. В. Соловьев. – Текст : непосредственный // Инженер-нефтяник. – 2018. – № 1. – С. 20–23.Solov'ev, N. V. (2018). Obosnovanie osnovnykh parametrov mekhanizma membranoobrazovaniya v glinosoderzhashchikh gornykh porodakh pri burenii s ispol'zovaniem polimernykh rastvorov. Inzhener-neftyanik, (1), pp. 20-23. (In Russian).Уляшева, Н. М. Влияние ионной силы раствора на скорость увлажнения глинистых пород / Н. М. Уляшева, И. В. Ивенина. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2010. – № 4. – С. 28–30.Ulyasheva, N. M., & Ivenina, I. V. (2010). Influence of ionic force of a solution on speed of humidifying of clay rock. Construction of Oil and Gas Wells on Land and Sea, (4), pp. 28-30. (In Russian).Гамаюнов, С. Н. Осмотический массоперенос : монография / С. Н. Гамаюнов, В. А. Миронов, Н. И. Гамаюнов. – Тверь : ТГТУ, 2007. – 228 с. – Текст : непосредственный.Gamayunov, S. N., Mironov, V. A., & Gamayunov, N. I. (2007). Osmoticheskiy massoperenos. Tver, Tver State Technical University Publ., 228 p. (In Russian).Ивенина, И. В. Повышение эффективности ингибирования глинистых пород путем управления минерализацией буровых растворов : специальность 25.00.15 «Технология бурения и освоения скважин» : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ивенина Ирина Владимировна. – Ухта, 2011. – 236 с. – Текст : непосредственный.Ivenina, I. V. (2011). Povyshenie effektivnosti ingibirovaniya glinistykh porod putem upravleniya mineralizatsiey burovykh rastvorov. Diss. … kand. tekhn. nauk. Ukhta, 236 p. (In Russian).A Shale Matrix Imbibition Model — Interplay between Capillary Pressure and Osmotic Pressure / X. Li, H. Abass, T. W. Teklu, Q. Cui. – Text : electronic // Proceedings of the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dubai, UAE, 26–28 September 2016. – URL: https://doi.org/10.2118/181407-MS.Li, X., Abass, H., Teklu, T. W., & Cui, Q. (2016). A Shale Matrix Imbibition Model - Interplay between Capillary Pressure and Osmotic Pressure. Proceedings of the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dubai, UAE, September, 26-28, 2016. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/181407-MSThe effects of ion diffusion on imbibition oil recovery in salt-rich shale oil reservoirs / L. Yang, X. Zhang, T. Zhou [et al.]. – DOI 10.1093/jge/gxz025. – Direct text // Journal of Geophysics and Engineering. – 2019. – № 16. – P. 525–540.Yang, L., Zhang, X., Zhou, T., Lu, X., Chuanqing, Z., & Kunheng, Z. (2019). The effects of ion diffusion on imbibition oil recovery in salt-rich shale oil reservoirs. Journal of Geophysics and Engineering, (16), pp. 525-540. (In English). DOI: 10.1093/jge/gxz025Mody, F. K. A borehole Stability Model to Couple the Mechanics and Chemistry of Drilling Fluid Shale Interaction / F. K. Mody, A. H. Hale. – DOI 10.2118/25728-PA. – Direct text // Proceedings of the SPE/IADC Drilling Conference. – 1993. – P. 473–490.Mody, F. K., & Hale, A. H. (1993). A borehole Stability Model to Couple the Mechanics and Chemistry of Drilling Fluid Shale Interaction. Proceedings of the SPE/IADC Drilling Conference, pp. 473-490. (In English). DOI: 10.2118/25728-PAZhou, Z. A Critical Review of Osmosis-Associated Imbibition in Unconventional Formations / Z. Zhou, L. Xiaopeng, T. W. Teklu. – DOI 10.3390/en14040835. – Direct text // Energies. – 2021. – № 14 (4). – P. 835.Zhou, Z., Xiaopeng, L., & Teklu, T. W. (2021). A Critical Review of Osmosis-Associated Imbibition in Unconventional Formations. Energies, (14(4)), pp. 835. (In English). DOI: 10.3390/en14040835Подгорнов, В. М. Снижение проницаемости пристенных участков ствола скважин при контакте буровых растворов с продуктивными пластами / В. М. Подгорнов, Г. Э. Калиневич, Б. Д. Панов. – Текст : непосредственный // Труды Московского Института нефтехимической и газовой промышленности им. И. М. Губкина. – 1981. – Вып. 152. – C. 116–129.Podgornov, V. M., Kalinevich, G. E., & Panov, B. D. (1981). Snizhenie pronitsaemosti pristennykh uchastkov stvola skvazhin pri kontakte burovykh rastvorov s produktivnymi plastami. Trudy Moskovskogo Instituta neftekhimicheskoy i gazovoy promyshlennosti im. I. M. Gubkina, (152), pp. 116-129. (In Russian).Prieve Diffusiophoresis of charged colloidal particles in the limit of very high salinity / D. C. Prieve, S. M. Malone, A. S. Khair [et al.]. – Text : electronic // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2019. – Vol. 116, Issue 37. – URL: https://doi.org/10.1073/pnas.1701391115.Prieve, D. C., Malone, S. M., Khair, A. S., Stout, R. F., & Kanj, M. Y. (2019). Prieve Diffusiophoresis of charged colloidal particles in the limit of very high salinity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(37). (In English). Available at: https://doi.org/10.1073/pnas.1701391115Experimental NMR Analysis of Oil and Water Imbibition during Fracturing in Longmaxi Shale, SE Sichuan Basin / Y. Jiang, Y. Fu, Z. Lei [et al.]. – Text : electronic // Journal of the Japan Petroleum Institute. – 2019. – № 62. – URL: https://doi.org/10.1627/jpi.62.1Jiang, Y., Fu, Y., Lei, Z., Gu, Y., Qi, L., & Cao, Z. (2019). Experimental NMR Analysis of Oil and Water Imbibition during Fracturing in Longmaxi Shale, SE Sichuan Basin. Journal of the Japan Petroleum Institute, (62). (In English). Available at: https://doi.org/10.1627/jpi.62.1Аветисов, А. Г. Механизм массопереноса через цементный камень / А. Г. Аветисов. – Текст : непосредственный // Труды ВНИИБТ / ОАО «НПО «Буровая техника» – ВНИИБТ.– Москва, 1974. – Вып. 8. – С. 250–254.Avetisov, A. G. (1974). Mekhanizm massoperenosa cherez tsementnyy kamen'. Trudy VNIIBT, Vyp. 8. Moscow, pp. 250-254. (In Russian).Осмотические явления на границе с камнем из отверждаемого глинистого раствора / С. М. Гамзатов, В. В. Гольдштейн, Л. Н. Кудеярова, В. Ю. Шеметов. – Текст : непосредственный // Технология крепления скважин. Труды. – Краснодар : ВНИИКРнефть, 1979. – Вып. 17, № 1. – С. 153–158.Gamzatov, S. M., Gol'dshteyn, V. V., Kudeyarova, L. N., & Shemetov, V. Yu. (1979). Osmoticheskie yavleniya na granitse s kamnem iz otverzhdaemogo glinistogo rastvora. Tekhnologiya krepleniya skvazhin. Trudy, Vyp. 17, (1). Krasnodar VNIIKRneft' Publ., pp. 153-158. (In Russian).Шеметов, В. Ю. О правомерности диффузионно-осмотической гипотезы влагопереноса в системе буровой раствор — глинистая порода / В. Ю. Шеметов. – Текст : непосредственный // Промывка скважин. – Краснодар : ВНИИКРнефть, 1980. – С. 113–115.Shemetov, V. Yu. (1980). O pravomernosti diffuzionno-osmoticheskoy gipotezy vlagoperenosa v sisteme burovoy rastvor - glinistaya poroda. Promyvka skvazhin. Krasnodar, VNIIKrneft' Publ., pp. 113-115. (In Russian).Глебов, С. В. Экспресс-метод определения физико-химического взаимодействия бурового раствора и горной породы / С. В. Глебов, Н. А. Степанов. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 1992. – № 6. – С. 17–18.Glebov, S. V., & Stepanov, N. A. (1992). Ekspress-metod opredeleniya fiziko-khimicheskogo vzaimodeystviya burovogo rastvora i gornoy porody. Oil Industry, (6), pp. 17-18. (In Russian).Эванс, Б. Выбор солевых растворов и реагентов для стабилизации глин с целью предотвращения повреждения пласта / Б. Эванс, С. Али. – Текст : непосредственный // Нефтегазовые технологии. – 1997. – № 5. – С. 13–17.Evans, B., & Ali, S. (1997). Vybor solevykh rastvorov i reagentov dlya stabilizatsii glin s tsel'yu predotvrashcheniya povrezhdeniya plasta. Neftegazovye tekhnologii, (5), pp. 13-17. (In Russian).Minimize Formation Damage by Rapid, Inexpensive Method of Completion- and Stimulation-Fluid Selection / D. R. Underdown, M. W. Conway. – DOI 10.2118/19432-PA. – Direct text // SPE Production Engineering. – Vol. 7, Issue 01. – P. 56–60.Underdown, D. R., & Conway, M. W. (1992). Minimize Formation Damage by Rapid, Inexpensive Method of Completion- and Stimulation-Fluid Selection. SPE Production Engineering, 7(01), pp. 56-60. (In English). DOI: 10.2118/19432-PAНикитин, В. И. Методика проведения эксперимента по определению насыщенности фильтратом промывочной жидкости образца кернового материала / В. И. Никитин, О. А. Нечаева, Е. А. Камаева. – DOI 10.33285/0130-3872-2020-10(334)-14-16. – Текст : непосредственный // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2020. – № 10 (334). – С. 14–16.Nikitin, V. I., Nechaeva, O. A., & Kamaeva, E. A. (2020). Experimental procedure for determining a core sample saturation by a drilling fluid filtrate. Construction of Oil and Gas Wells on Land and Sea, (10(334)), pp. 14-16. (In Russian).Mechanisms of imbibition during hydraulic fracturing in shale formations / Z. Zhou, A. Hazim, X. Li [et al.]. – DOI 10.1016/j.petrol.2016.01.021. – Direct text // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2016. – Vol. 141. – P. 125–132.Zhou, Z., Hazim, A., Li, X., Bearinger, D., & Frank, W. (2016). Mechanisms of imbibition during hydraulic fracturing in shale formations. Journal of Petroleum Science and Engineering, 141, pp. 125-132. (In English). DOI: 10.1016/j.petrol.2016.01.021

The authors declare that there are no conflicts of interest present.