L’effetto del danneggiamento sulla produttività di un

La definizione del fattore di skin ottimo per un pozzo orizzontale non è semplice. Alcuni pozzi possono tollerare un significativo danneggiamento dovuto al fluido di perforazione prima che la loro produttività si riduca eccessivamente. In altri casi, è possibile ammettere solo un ridotto fattore di skin, condizione non sempre economicamente conseguibile con la maggior parte dei fanghi ad oggi disponibili [6]. Caratteristiche del giacimento, profilo del pozzo, tipo di completamento e considerazioni economiche contribuiscono tutti a definire il fattore di skin ottimo.

Un altro elemento determinante è rappresentato dallo scopo per il quale il pozzo è stato eseguito. Nei pozzi esplorativi, dove l’obiettivo è quello di verificare la presenza di idrocarburi nel sottosuolo, un moderato fattore di skin può essere ritenuto accettabile, mentre nello sviluppo di un campo petrolifero, ottenere danneggiamenti minimi è di primaria importanza. Nel caso di pozzi deviati, l’obiettivo principale è quello di assicurare la piena produttività, in modo da massimizzare il recupero degli idrocarburi. I pozzi perforati in direzione orizzontale, tali da mantenere una distanza costante da acquiferi e cappe di gas, richiedono cadute di pressioni uniformi in modo da ridurre il rischio di un effetto coning.

Pertanto la conoscenza della distribuzione del danneggiamento lungo tutto l’intervallo produttivo del pozzo è di grande importanza. L’incidenza sulla produttività del pannello (sia interno sia esterno) e, più in generale, della riduzione di permeabilità della formazione nell’intorno del pozzo sono stati oggetto di numerosi studi [7,8].

La percentuale del foro aperta al flusso così come la distribuzione dei diversi segmenti produttivi lungo l’intera lunghezza di un pozzo orizzontale possono avere un impatto sulla produttività maggiore rispetto alla riduzione di permeabilità nell’intorno del pozzo stesso.

Una riduzione contenuta della permeabilità nell’intorno del foro ha una rilevanza limitata sull’efficienza di flusso1 e le differenze nella profondità di invasione del filtrato nella formazione non sono significative sino a quando la riduzione di permeabilità non diviene marcata (Figura 1.7).

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L’efficienza di flusso è definita come il rapporto tra la portata di idrocarburi effettiva in presenza di skin e la portata di idrocarburi ideale in assenza di skin, a parità di caduta di pressione.

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Figura 1.7 - Effetto della riduzione di permeabilità intorno al foro sull'efficienza di flusso

Se una data percentuale del pannello viene rimossa per consentire la produzione di idrocarburi, l’efficienza di flusso risulta maggiore se la rimozione è distribuita su un gran numero di intervalli piuttosto che concentrata in un unico tratto (Figura 1.8 e Figura 1.9).

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Figura 1.9 - Effetto del numero di intervalli produttivi sull'efficienza di flusso

Le permeabilità del pannello variano tipicamente tra 10-2 e 10-6 md (millidarcies), a seconda del tipo di fluido, della pressione di filtrazione e del contenuto di solidi. La rimozione del pannello non deve essere necessariamente completa. Piuttosto che rimuovere completamente il filter cake, aumentare la sua permeabilità sino almeno a 0,1 md è sufficiente a ottenere buone efficienze di flusso. Ad esempio, in un tipico foro, un pannello con una permeabilità di 0,1 md e uno spessore di 3 mm conduce ad un fattore di skin di 5, mentre un pannello del medesimo spessore con una permeabilità di 0,01 md porta ad un fattore di skin di 56.

Risulta dunque chiaro che, benché un pozzo con skin nullo sia l’obiettivo a cui tendere, la perforazione conduce inevitabilmente ad un danneggiamento più o meno severo nell’intorno del pozzo. D’altra parte, se il pozzo è in grado di produrre al suo massimo potenziale, tale danneggiamento è considerato tollerabile.

Il concetto di “tollerabilità” è strettamente collegato alle conseguenze del danneggiamento. Nonostante le nuove tecniche oggi a disposizione, risulta spesso difficile quantificare in maniera precisa l’estensione e gli effetti del danneggiamento [9]. Test su campioni di roccia vengono condotti con lo scopo di ottenere dati affidabili per prevedere gli effetti del danneggiamento, tenendo conto della geometria del pozzo, dello spessore del giacimento, delle caratteristiche di anisotropia della formazione, della lunghezza del foro e della sua vicinanza ad altri pozzi.

23 Per capire quanto il danneggiamento sia tollerabile, è necessario conoscere l’indice di produttività2 di un pozzo con skin nullo. L’approccio comunemente utilizzato è quello di prendere a riferimento un pozzo verticale (per il quale l’indice di produttività è di più facile calcolo) [10]. Partendo dall’influenza dello spessore della formazione e dell’anisotropia sul fattore di skin, sono state formulate nuove relazioni che confrontano l’efficienza di flusso di un pozzo orizzontale con quella di un pozzo verticale perforato nel medesimo giacimento.

Il grado con cui un aumento dello skin influenza la produttività di un pozzo orizzontale dipende dalla sua area di drenaggio, il che introduce il concetto di “skin neutro”. Quando il fattore di skin è pari a quello neutro, la produzione del pozzo orizzontale e quella del pozzo verticale preso a riferimento sono diminuite della medesima quantità. Con un fattore di skin superiore a quello neutro, il pozzo orizzontale presenta una produzione inferiore a quella del pozzo verticale, viceversa per valori di skin inferiori al neutro. Alterare la geometria del pozzo orizzontale, ad esempio aumentandone la lunghezza o l’area di drenaggio, può mitigare questo effetto e incrementare i vantaggi su un pozzo verticale (Figura 1.10). Pertanto, la conoscenza del valore di skin neutro è essenziale per stabilire l’estensione minima dell’area di drenaggio. Per una data geometria, si può rilevare la sensibilità di un pozzo orizzontale al fattore di skin e stabilire infine quale sia il livello tollerabile di danneggiamento.

Figura 1.10 - Influenza dell'area di drenaggio sulla produttività di un pozzo orizzontale

2 _{L’indice di produttività è definito come il rapporto tra la portata di olio prodotta e la caduta di} pressione tra giacimento e fondo pozzo (drawdown).

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