Ricerca sul meccanismo di danneggiamento e sul sistema di fango da perforazione per la protezione del giacimento giurassico nel giacimento di Zhenbei

Perché è importante proteggere le rocce petrolifere nascoste

Nelle profonde formazioni sotto la Cina centro‑settentrionale, spessi strati rocciosi del periodo giurassico contengono ingenti riserve di petrolio. Sfruttare queste risorse è fondamentale per soddisfare il fabbisogno energetico, ma la stessa operazione di perforazione può danneggiare le rocce e intrappolare il petrolio. Questo studio del giacimento di Zhenbei nel Bacino di Ordos analizza perché questi serbatoi sono così vulnerabili e descrive un nuovo tipo di fango da perforazione progettato per proteggerli, mantenere aperti i loro sottili passaggi e migliorare la produzione nei pozzi reali.

La sfida delle autostrade sotterranee strette

Le rocce di questi giacimenti giurassici sono come spugne naturali. Contengono piccoli spazi, o pori, e canali stretti tra di essi che permettono il flusso del petrolio. Misurazioni su centinaia di campioni mostrano che queste rocce hanno tipicamente porosità modesta e permeabilità di livello medio. Questa combinazione le rende preziose ma fragili: c’è spazio poroso connesso sufficiente per produrre petrolio, ma i canali sono così ristretti che qualsiasi particella aggiuntiva o acqua introdotta dal fango di perforazione può facilmente ostruirli e interrompere il flusso.

Polvere di argilla e acqua: una sorgente nascosta di danno

Esaminando le rocce al microscopio e con test a raggi X, i ricercatori hanno riscontrato che il giacimento è costituito principalmente da granuli di quarzo e feldspato legati da minerali argillosi come la caolinite. La caolinite è meccanicamente debole e si rompe facilmente in sottili scaglie quando un fluido ad alta velocità scorre attraverso la roccia. I test di sensibilità hanno mostrato che la roccia è più vulnerabile alle variazioni di velocità di flusso e all’acqua dolce. Quando i fanghi di perforazione scorrono nella roccia possono strappare particelle di argilla e trascinarle nelle strettoie, dove si incastrano e bloccano il passaggio. L’acqua dolce può inoltre far gonfiare le argille. Questi effetti insieme trasformano i micropassaggi aperti in strozzature ostruite, riducendo drasticamente la facilità con cui il petrolio può muoversi.

Progettare una ricetta protettiva per il fango

Per contrastare questo danno, il team ha messo a punto un sistema di fango da perforazione che funziona più come una medicazione temporanea che come un tappo permanente. Hanno valutato diversi additivi e scelto un materiale di tappatura temporanea solubile in olio denominato G325 e un agente “auto‑degradabile” che limita la perdita di fluido. I granuli di questi materiali sono stati calibrati per adattarsi alle aperture medie dei pori delle rocce giurassiche, in modo da formare uno strato sottile e aderente alla faccia della roccia anziché penetrare in profondità. I test di laboratorio hanno mostrato che questa combinazione riduce fortemente la quantità di fluido che si perde nei campioni rocciosi e sigilla oltre il 70% dei percorsi di perdita potenziali, pur permettendo allo strato di tappatura di degradarsi successivamente nell’olio. Quando i carote trattate con questo fango sono state lavate con petrolio, la loro capacità di trasmettere flusso è tornata a circa il 98% del livello originale, indicando che i percorsi interni della roccia sono rimasti in gran parte intatti.

Dai banchi di laboratorio ai pozzi reali

La prova definitiva è avvenuta in campo. Il nuovo sistema di fango è stato impiegato nei giacimenti giurassici presso l’11ª unità di produzione petrolifera di Zhenbei e confrontato con pozzi precedenti perforati con fanghi convenzionali. Dopo il cambiamento, la produzione media di prova dallo strato giurassico in quell’area è salita da circa 12 a quasi 19 metri cubi di petrolio al giorno—un aumento di oltre il 50%. Nei pozzi orizzontali in cui lo stesso strato roccioso è stato perforato in posizioni simili, i pozzi realizzati con il fango protettivo hanno superato i pozzi vicini di circa il 50–80%. Questi risultati suggeriscono che prevenire danni microscopici durante la perforazione può avere un impatto molto visibile in superficie.

Mantenere i pori aperti nel lungo periodo

In termini semplici, questo lavoro dimostra che le rocce contenenti petrolio possono essere meno danneggiate se le si tratta con delicatezza fin dall’inizio. Comprendendo che argille facilmente frantumabili e pori stretti rendono i giacimenti giurassici sensibili al flusso veloce e all’acqua dolce, i ricercatori sono stati in grado di ideare un fango che sigilla temporaneamente la roccia, limita l’invasione e poi si dissolve nell’olio. L’approccio mantiene aperti i sottili canali della roccia, così una maggiore quantità di petrolio può muoversi liberamente verso il pozzo. Per i produttori energetici, ciò significa rese migliori dai giacimenti esistenti; per il pubblico più ampio, significa un uso più efficiente delle risorse sotterranee con meno pozzi sprecati.

Citazione: Wang, J., He, W., Zhang, M. et al. Research on the damage mechanism and reservoir protection drilling fluid system of Jurassic reservoir in Zhenbei oilfield. Sci Rep 16, 6887 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35924-5

Parole chiave: Giacimento petrolifero giurassico, fango da perforazione, danneggiamento del giacimento, migrazione delle fini argillose, Bacino di Ordos