A study of the negative impact of emulsions on the permeability of highly compressed rocks

This paper presents the results of a comprehensive laboratory study of the mechanisms underlying permeability recovery in highly compressed porous rocks after filtration of reverse emulsion fluids. The focus is on analyzing the relationship between the stress-strain state of the rock matrix, emulsion properties, and filtrate removal efficiency. Emulsion formulations were tested on carbonate reservoir cores in a series of filtration experiments under conditions simulating formation overburden pressure. It was found that all emulsions cause significant damage, reducing permeability to 1.95–20.24% of the initial value. Under compression, the key mechanism preventing recovery is irreversible deformation of the pore space, aggravated by the plugging effect of a highly dispersed emulsion system, whose resistance to extrusion by reverse flow increases sharply with increasing effective stress. Experiments have shown that reducing the emulsifier concentration promotes the formation of a less stable emulsion, which improves its displacement and increases the permeability recovery coefficient under compression. The effectiveness of ultrasonic treatment for intensifying emulsion removal from deformed pore space due to cavitation and thermal effects has also been confirmed. The study's results suggest the following recommendations for minimizing damage to the wellbore zone during well development: 1) optimization of invert emulsion formulations to reduce stability under high formation pressures; 2) use of ultrasonic treatment methods to restore permeability in highly compressed reservoirs.

Исследование негативного воздействия эмульсий на проницаемость сильно сжатых горных пород

В работе представлены результаты комплексного лабораторного исследования механизмов, определяющих восстановление проницаемости сильно сжатых пористых пород после фильтрации обратных эмульсионных жидкостей. Основное внимание уделено анализу взаимосвязи между напряженно-деформированным состоянием скелета породы, свойствами эмульсии и эффективностью удаления фильтрата. В ходе серии фильтрационных экспериментов в условиях, моделирующих пластовое горное давление, на кернах карбонатного коллектора были испытаны эмульсионные составы. Установлено, что все эмульсии вызывают значительное повреждение, снижая проницаемость до 1,95–20,24 % от исходной. В условиях сжатия ключевым механизмом, препятствующим восстановлению, является необратимая деформация порового пространства, усугубляемая закупоривающим действием высокодисперсной эмульсионной системы, сопротивление которой выдавливанию обратным потоком резкого возрастает при увеличении эффективного напряжения. Экспериментально выявлено, что снижение концентрации эмульгатора способствует формированию менее стабильной эмульсии, что улучшает ее вытесняемость и повышает коэффициент восстановления проницаемости в условиях сжатия. Дополнительно подтверждена эффективность применения ультразвукового воздействия для интенсификации удаления эмульсии из деформированного порового пространства за счет кавитационных и тепловых эффектов. Результаты исследования позволяют рекомендовать для минимизации повреждения призабойной зоны при освоении скважин: оптимизацию рецептур обратных эмульсий в сторону снижения стабильности для условий высоких пластовых давлений; использование ультразвуковых методов обработки для восстановления проницаемости сильно сжатых коллекторов.