Исследование механизма повреждения и системы защитных буровых растворов для юрского пласта на месторождении Чжэньбэй

Почему важно защищать скрытые нефтеносные породы

Глубоко под северо‑центральным Китаем толстые слои пород юрского периода хранят огромные запасы нефти. Разработка этих ресурсов жизненно важна для обеспечения энергией, но само бурение может повредить породы и задержать нефть. В этом исследовании на месторождении Чжэньбэй в бассейне Ордо рассматриваются причины высокой уязвимости таких пластов и описывается новый тип бурового раствора, предназначенный для их защиты, сохранения тонких проходов и повышения добычи нефти в реальных скважинах.

Проблема узких подземных «магистралей»

Породы юрских пластов похожи на природные каменные губки. Они содержат маленькие пустоты — поры, и узкие каналы между ними, по которым течет нефть. Измерения сотен образцов показывают, что эти породы обычно имеют умеренную пористость и среднюю проницаемость. Такое сочетание делает их ценными, но хрупкими: связанного порового пространства достаточно для добычи, однако каналы настолько узкие, что любые дополнительные частицы или вода из бурового раствора легко могут их забить и перекрыть поток.

Глинистая пыль и вода: скрытый источник повреждений

При изучении пород в микроскопах и с помощью рентгеновских тестов исследователи обнаружили, что пласт в основном состоит из кварцевых и полевых шпатовых зерен, связанных глинистыми минералами, такими как каолинит. Каолинит механически слаб и легко расщепляется на мелкие хлопья при воздействии быстро движущейся жидкости. Тесты показали, что порода особенно чувствительна к изменениям скорости потока и к пресной воде. Когда буровые растворы прорываются через пласт, они могут срывать частицы глины и втягивать их в узкие горловины, где эти частицы застревают и закупоривают путь. Пресная вода также может вызывать набухание глин. В совокупности эти процессы превращают открытые микропроходы в засорённые бутылочные горлышки и резко снижают проходимость нефти.

Разработка защитной формулы бурового раствора

Чтобы противостоять этим повреждениям, команда разработала систему бурового раствора, которая работает скорее как времочный пластырь, чем как постоянная пробка. Они отобрали несколько добавок и остановились на маслорастворимом временно закупоривающем материале G325 и «саморастворимом» веществе, ограничивающем потерю жидкости. Зерна этих материалов были точно подобраны по размеру под средние отверстия пор в юрских породах, чтобы они образовывали плотный тонкий слой у стенки ствола, а не вторгались глубоко в породу. Лабораторные испытания показали, что эта комбинация резко снизила утечку жидкости в образцы пород и закупорила более 70% возможных путей утечки, при этом позволяют закупоривающему слою затем разрушаться в нефти. Когда керны, обработанные этим раствором, промывали нефтью, их пропускная способность восстановилась примерно до 98% от первоначального уровня, что указывает на сохранность внутренних путей породы.

От лабораторной скамьи к реальным скважинам

Окончательная проверка прошла в полевых условиях. Новая система бурового раствора была использована в юрских пластах на 11‑й нефтепромысле Чжэньбэя и сравнивалась с ранее пробуренными скважинами, где применялись обычные растворы. После внедрения средняя испытательная добыча из юрского слоя в этом районе выросла с примерно 12 до почти 19 кубических метров нефти в день — более чем на 50%. В горизонтальных скважинах, где тот же пласт вскрывался в сопоставимых участках, скважины, пробуренные с защитным раствором, опережали соседей примерно на 50–80%. Эти результаты показывают, что предотвращение микроскопических повреждений во время бурения может дать заметный эффект на поверхности.

Сохранение пор открытыми в долгосрочной перспективе

Проще говоря, работа показывает: нефтеносные породы можно повредить меньше, если обращаться с ними аккуратно с самого начала. Поняв, что легко разрушаемая глина и узкие поры делают юрские пласты чувствительными к быстрому потоку и пресной воде, исследователи создали буровой раствор, который временно запечатывает породу, ограничивает вторжение и затем растворяется в нефти. Подход сохраняет микроканалы пор открытыми, позволяя большему объёму нефти свободно двигаться к стволу скважины. Для нефтепроизводителей это означает лучшую отдачу от существующих месторождений; для широкой общественности — более эффективное использование подземных ресурсов с меньшим количеством заброшенных скважин.

Цитирование: 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

Ключевые слова: Юрский нефтеносный пласт, буровой раствор, повреждение пласта, миграция глинистой пыли, площадь Ордо