Transforming the Mechanical Properties of Carbonate Reservoirs at the Astrakhan Gas Condensate Field During Acid Treatment

Acid treatments are quite often used as methods of intensifying the inflow of hydrocarbons into the well. So, for terrigenous reservoirs, usually used clay acid, which reacts with clay particles and, partly, with silica particles. For carbonate reservoirs, the most widely used reagents are based on hydrochloric acid, which chemically actively interacts with carbonate minerals – limestone and dolomite. As a result of this effect, voids are formed in the form of channels, which leads to a significant increase in the porosity and permeability of the reservoir in the near-wellbore zone. At the same time, along with the improvement of the reservoir’s filtration and capacity properties, the elastic and strength characteristics of the reservoir rocks are also transformed. These effects cause changes in the stress-strain state of the reservoir near the well, which can lead to the collapse of the wellbore walls, especially for horizontal wells. In connection with the above, it is necessary to develop scientific and methodological foundations for predicting changes in the natural physical and mechanical properties of the reservoir during acid treatments. In this article, the method of laboratory studies of the elastic and strength characteristics of reservoir rocks, determined by dynamic and static methods before and after exposure to hydrochloric acid, is examined using the example of core samples from the Astrakhan gas condensate field. The article identifies the relationships between the dynamic properties before and after exposure to acid. The graphs of the relationship between the Young’s modulus and the velocities of longitudinal and transverse waves are shown. It is noted that the Young’s modulus and strength properties correlate well with porosity, and that the values of these characteristics are close to a general pattern. The dependencies of the changes in the Young’s modulus and Poisson’s ratio on the amount of pore volume pumped through the acid composition have been identified. The patterns obtained in the course of the work can be used in the future for numerical modeling of the transformation of the stress state of the near-well zone during hydrochloric acid treatment of the reservoir and for predicting the stability of the well walls after this geological and technological procedure.

Трансформация физико-механических свойств карбонатных коллекторов Астраханского газоконденсатного месторождения при кислотном воздействии

Кислотные обработки довольно часто применяются в качестве методов интенсификации притока углеводородов в скважину. Так, для терригенных коллекторов обычно применяют глинокислоту, которая реагирует с глинистыми частицами и, отчасти, с частицами оксида кремния. Для карбонатных коллекторов наибольшее применение получили реагенты на основе соляной кислоты, которая химически активно взаимодействует с карбонатными минералами – известняком и доломитом. В результате такого воздействия образуются пустоты в виде каналов-червоточин, что приводит к существенному увеличению пористости и проницаемости околоскважинной зоны продуктивных пластов. В то же время наряду с улучшением фильтрационно-емкостных свойств происходит трансформация упругопрочностных характеристик горных пород-коллекторов. Такие эффекты вызывают изменение напряженно-деформированного состояния горных пород вблизи скважины, что может привести к обрушению ее стенок, особенно для скважин, имеющих условно горизонтальное окончание. В связи с вышесказанным требуется разработка научно-методических основ по прогнозированию изменения природных физико-механических свойств пласта при проведении кислотных обработок. В рамках данной научной работы на примере образцов керна Астраханского газоконденсатного месторождения рассмотрена методика экспериментальных исследований упругопрочностных характеристик пород-коллекторов, определенных динамическим и статическим методами до и после воздействия солянокислотным составом. Выявлены зависимости между динамическими свойствами до и после воздействия кислотным реагентом. Показаны графики связи модуля Юнга со скоростями пробега продольной и поперечной волны. Отмечается, что модуль Юнга и прочностные свойства хорошо коррелируют с пористостью, а также тот факт, что значения данных характеристик находятся вблизи общей закономерности. Выявлены зависимости величин изменения модуля Юнга и коэффициента Пуассона от количества прокачанного порового объема кислотного состава. Полученные в рамках работы закономерности могут быть использованы в дальнейшем для численного моделирования трансформации напряженного состояния околоскважинной зоны при солянокислотной обработке пласта и прогноза устойчивости стенок скважины после проведения данного геолого-технологического мероприятия.