Российские ученые разработали программу, снижающую риск обрушения горных пород при добыче нефти
div
Ученые ПНИПУ и ИПНГ РАН (Институт проблем нефти и газа РАН) создали виртуальную копию скважины для прогнозирования изменения напряжений в пласте после такой обработки. Она позволит правильно рассчитать последствия от применения подобных технологий и определить риски снижения прочности породы. Это поможет предотвратить остановку производства и повысить продуктивность нефтедобычи./divdiv nbsp;/divdiv
Исследование проведено в рамках Государственного задания laquo;Исследование свойств нефтегазовых пластовых систем при физическом, геомеханическом и физико-химическом воздействии на трудноизвлекаемые запасы углеводородов для повышения эффективности их освоенияraquo; (FMME 2025-0010)./divdiv nbsp;/divdiv
Россия mdash; один из главных поставщиков нефти в мире, однако из многих месторождений тяжело добывать углеводороды. Особенно это относится к территориям Западной Сибири или Урала, где нефть залегает в труднодоступных пластах (подземных слоях горных пород). Для более эффективной добычи вместо обычных вертикальных скважин там бурят горизонтальные, идущие вдоль нефтяного слоя./divdiv nbsp;/divdiv
Чтобы нефть было проще извлекать, в горную породу закачивают специальный кислотный раствор и выдерживают несколько часов. Для некоторых горных пород обычно он состоит из соляной и фтороводородной кислот. Раствор разъедает глинистые частицы, соли и другие загрязнения, расширяет микротрещины, после чего вымывается на поверхность. Проблема в том, что кислота уничтожает не только загрязнения, но вместе с ней и цементирующие материалы. В результате песок перестает крепко laquo;держатьсяraquo; в пласте и скапливается в трубе вместе с нефтью. Это замедляет процесс, поскольку потребуется время на его извлечение, а также изнашивает внутрискважинное и поверхностное оборудование./divdiv nbsp;/divdiv
Чтобы понять, при каких режимах можно безопасно добывать нефть, и при этом не тратить средства на реальные эксперименты, применяют компьютерное моделирование mdash; т.е. создают виртуальные копии скважины и процесса добычи с помощью специальных программ./divdiv nbsp;/divdiv
Существующие модели не учитывают всех факторов, поэтому ученые Пермского Политеха и ИПНГ РАН создали компьютерную модель, которая позволяет предсказать, как изменится состояние пласта после кислотной обработки, и понять, какие режимы добычи нефти эффективнее./divdiv nbsp;/divdiv mdash; Чтобы создать модель для предсказания поведения нефтяных пластов, мы взяли данные реальных экспериментов. В лаборатории мы проверяли, как стандартный кислотный состав (12% соляной кислоты + 3% фтороводородной) влияет на прочность песчаных пород. Мы брали образцы, насыщали их керосином, который имитирует нефть, а затем пропускали через них кислоту и наблюдали за изменениями, mdash; комментирует Сергей Попов, заведующий лабораторией РАН, доктор технических наук./divdiv nbsp;/divdiv
Результаты ученые взяли за основу для моделирования и с помощью программы ANSYS создали виртуальную копию обычной горизонтальной скважины в пласте на глубине 1500 м. Отследили изменение напряжений вокруг нее при разном давлении и времени обработки mdash; от 14 минут до 4 часов./divdiv nbsp;/divdiv mdash; Чем сильнее депрессия (разница между давлением пласта и внутри скважины), тем больше растут напряжения. Но, если кислотную обработку выдерживать 4 часа, порода со временем может ослабиться. Интересно, что при низкой депрессии (1 МПа) в верхней и нижней частях скважины появляются небольшие напряжения, и именно в этих зонах действие кислоты может вызвать осыпание стенок. Поэтому им нужно уделять особое внимание. При кислотной обработке в 4 часа порода сохраняет запас прочности 1,5, т.е. может выдержать в 1,5 раза больше действующей в данный момент нагрузки, mdash; объясняет Сергей Чернышов, заведующий кафедрой laquo;Нефтегазовые технологииraquo; ПНИПУ, доктор технических наук.nbsp;/divdiv nbsp;/divdiv
Исследования ученых ПНИПУ и ИПНГ РАН позволили выявить условия добычи нефти после кислотной обработки в горизонтальных скважинах, которые позволяют сохранить запас прочности горных пород в 1,5. Это значит, что пласт способен выдержать давление в 1,5 раза превышающее текущие значения. Если бы коэффициент упал ниже 1, были бы возможны обрушения.nbsp;/divdiv nbsp;/divdiv
Созданная учеными ПНИПУ и ИПНГ РАН модель проверена для реальных условий одного из месторождений Пермского края. Она доказывает, что расчеты помогают подобрать безопасные режимы добычи и условия применения кислотной обработки в зависимости от горно-геологических особенностей. Результаты помогут прогнозировать устойчивость пластов на других месторождениях с похожими свойствами.nbsp;/div