scienceitНаука. Инновации. ТехнологииScience. Innovations. Technologies2308-4758North-Caucasus Federal University10.37493/2308-4758.2025.2.7scienceit-726Research ArticleРАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (технические науки)DEVELOPMENT AND OPERATION OF OIL AND GAS FIELDS (technical sciences)Влияние анизотропии на упругие свойства горной породыThe effect of anisotropy оn the elastic properties of rockhttps://orcid.org/0000-0001-7542-0518КулешовВ. С.KuleshovV. S.

Василий Сергеевич Кулешов    –    кандидат    физико-математических    наук,    эксперт    отдела    геолого-геофизических    проектов  

д.    1,    б-р    Раменский,    Москва,    119607

 Vasiliy S. Kuleshov –    Cand.    Sci.    (Phys.-Math.),    Expert    of    the    Department    of    Geological    and    Geophysical    Projects

1,    Ramenskiy    Blvd,    Moscow,    119607

vskuleshov@rosneft.ruhttps://orcid.org/0009-0007-8614-4118НедомовныйБ. Н.NedomovnyiB. N.

Богдан Николаевич Недомовный    –    ведущий    специалист    отдела    разработки    проектов    геомеханики

д.    42,   ул.    Максима    Горького,    Тюмень,   625000

Bogdan N. Nedomovnyi –    Leading   Specialist of  the   Geomechanics   Project  Development  Department

42,    Maxim    Gorky    St.,    Tyumen,    625000

bnnedomovnyi@tnnc.rosneft.ruhttps://orcid.org/0009-0001-2432-4419КудымовА. Ю.KudymovA. .Ju.

Алексей Юрьевич Кудымов    –    начальник    отдела    геомеханических    исследований    горных    пород

д.    42,   ул.    Максима    Горького,    Тюмень,   625000

Alexey Ju. Kudymov –    Head    of    Geomechanical    Rock    Research    Department

42,    Maxim    Gorky    St.,    Tyumen,    625000

aykudymov@tnnc.rosneft.ruhttps://orcid.org/0009-0004-4938-3580РаспутинН. А.RasputinN. A.

Николай Александрович Распутин    –    начальник    отдела    геолого-промысловых    работ

д. 16в, ул. Геологоразведчиков, Новый Уренгой,    629306

 Nikolay A. Rasputin –    Head    of    the    Department    of    Geological    and    Field    Works

16B, Geologorazvedchikov  St., Novy   Urengoy,   629306

narasputin@rspn.rosneft.ruhttps://orcid.org/0009-0007-7355-5428ЮрьеваН. Ю.YurievaN. Ju.

Наталия Юрьевна Юрьева    –    главный    специалист    отдела    геолого-промысловых    работ

д. 16в, ул. Геологоразведчиков, Новый Уренгой,    629306

Natalia Ju. Yurieva – Main Specialist of the Department of Geological and Field Works

16B, Geologorazvedchikov  St., Novy   Urengoy,   629306

nyepifantseva@rspn.rosneft.ruРН-ТехнологииРоссияLLC RN-TechnologiesRussian FederationТюменский нефтяной научный центрРоссияLLC Tyumen Oil Research CenterRussian FederationРОСПАН ИНТЕРНЕШНЛРоссияROSPAN INTERNATIONAL JSCRussian Federation20251507202502153174Copyright © Кулешов В.С., Недомовный Б.Н., Кудымов А.Ю., Распутин Н.А., Юрьева Н.Ю., 20252025Кулешов В.С., Недомовный Б.Н., Кудымов А.Ю., Распутин Н.А., Юрьева Н.Ю.Kuleshov V.S., Nedomovnyi B.N., Kudymov A..., Rasputin N.A., Yurieva N.J.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/726

С ростом интереса к трудно извлекаемым запасам углеводородов возникает необходимость повышения детальности моделирования массива горных пород и пласта коллектора. Учёт механической анизотропии среды, в частности вызванной прослаиванием тонких пропластков, позволит получить более полную картину о напряжённо-деформированном состоянии как самого пласта коллектора, так и барьеров/ перемычек, что в свою очередь открывает дополнительные возможности для оптимизации процессов разработки месторождений, оптимизации и повышения эффективности ГРП, а также бурения скважин. В рамках настоящей работы описана технология проведения лабораторных исследований кернового материала для изучения анизотропии упругих свойств. На основании результатов которых были получены корреляционные зависимости для упругих характеристик пород Сортымской, Баженовской и Абалакской свит. На примере одного из месторождений Западной Сибири демонстрируются результаты построения двух видов гемеханических моделей (изотропной и анизотропной). По результатам сопоставления значений «минимального горизонтального напряжения» и «градиента начала поглощений» показано, что анизотропия упругих свойств оказывает существенное влияние на напряженно-деформированное состояние массива горных пород. Использование изотропных моделей для анизотропных сред приводит к существенному занижению горизонтальных напряжений/градиентов начала поглощений, что в свою очередь, не позволяет раскрыть потенциал ГРП, а также выбрать оптимальный интервал глубин спуска обсадных колон, что критически важно, при бурении скважин в условиях АВПД. Полученные зависимости могут быть использованы в качестве априорной информации при построении геомеханических моделей указанных объектов на территории Западной Сибири.

With the growing interest in hard-to-recover hydrocarbon reserves, there is a need to increase the detail and quality of modeling the rock mass and reservoir formation. Taking into account the mechanical anisotropy of the medium, in particular caused by the layering of thin layers, provides a more complete picture of the stress-strain state of both the reservoir formation itself and barriers / bridges, which in turn opens up additional opportunities for optimizing the processes of field development, increasing the efficiency of hydraulic fracturing, as well as drilling wells. The technology of conducting laboratory studies of core material to study the anisotropy of elastic properties is described in the present study. Based on the results, the correlations for the elastic characteristics of rocks of the Sortym, Bazhenov and Abalak formations were obtained. Using the example of one of the deposits in Western Siberia, the results of constructing two types of hemechanical models (isotropic and anisotropic) are demonstrated. With the reference to comparison of values of the minimum horizontal stress and the absorption onset gradient, it is shown that the anisotropy of elastic properties has a significant effect on the stress-strain state of the rock mass. The use of isotropic models for anisotropic media leads to a significant underestimation of horizontal stresses / gradients of the onset of absorption, which, in turn, does not allow to unlock the potential of hydraulic fracturing, as well as to choose the optimal depth range for casing descent, which is critically important when drilling wells under conditions of AHFP. The obtained dependences can be used as a priori information in constructing geomechanical models of these objects in Western Siberia.

анизотропиялабораторные исследования кернаупругие свойствагеомеханические керновые исследованиякорреляционные зависимостигеомеханическое моделированиеanisotropylaboratory core studieselastic propertiesgeomechanical core studiescorrelation dependenciesgeomechanical modelingReferencesThiercelin M. J., Plumb R. A. Core-based prediction of lithologic stress contrasts in East Texas formations // Society of Petroleum Engineers. 1994. No. 9 (4). P. 251–258. https://doi.org/10.2118/21847-PAThiercelin MJ, Plumb RA. Core-based prediction of lithologic stress contrasts in East Texas formations Society of Petroleum Engineers. 1994;9(4):251-258. https://doi.org/10.2118/21847-PAKnorr A. F. The Effect of Rock Properties on Fracture Conductivity in the Eagle Ford and Fayetteville shales. Texas A & M University, 2016. 124 p.Knorr AF. The Effect of Rock Properties on Fracture Conductivity in the Eagle Ford and Fayetteville shales. Texas A & M University; 2016. 124 p.Tsuneyama F., Mavko G. Velocity anisotropy estimation for brine-saturated sandstone and shale // The Leading Edge. 2005. No. 24. P. 882–888. https://doi.org/10.1190/1.2056371Tsuneyama F, Mavko G. Velocity anisotropy estimation for brine-saturated sandstone and shale. The Leading Edge. 2005;24:82-888. https://doi.org/10.1190/1.2056371Vernik L., Liu X. Velocity anisotropy in shales // A petrophyscial study: Geophysics. 1997. No. 62. P. 521–532. https://doi.org/10.1190/1.1444162Vernik L, and X Liu. Velocity anisotropy in shales. A petrophyscial study: Geophysics. 1997;(62): 521-532. https://doi.org/10.1190/1.1444162Higgins S., Goodwin S., Donald A., Bratton T., Tracy G. Anisotropic stress models improve completion design in the Baxter shale // Society of Petroleum Engineers. 2008. No. 62. P. 2–10. https://doi.org/10.2118/115736-MSHiggins S, Goodwin S, Donald A, Bratton T, Tracy G. Anisotropic stress models improve completion design in the Baxter shale. Society of Petroleum Engineers. 2008;(62):2-10. https://doi.org/10.2118/115736-MSPavlyukov N., Pavlov V., Samoilov M., Prokhorov A., Korolev A., Yagudin R., Kamionko M., Aleksandrov A., and Danil S. TIV-Anisotropy in Geomechanical Modeling for Planning of Hydraulic Fracturing at the Kharampurskoye Field // SPE Russian Petroleum Technology Conference. 2020. P. 12–21. https://doi.org/10.2118/202049-MSPavlyukov N, Pavlov V, Samoilov M, Prokhorov A, Korolev A, Yagudin R, Kamionko M, Aleksandrov A, and Danil S. TIV-Anisotropy in Geomechanical Modeling for Planning of Hydraulic Fracturing at the Kharampurskoye Field SPE Russian Petroleum Technology Conference. 2020;12-21. https://doi.org/10.2118/202049-MSCrawford B., Liang Y., Gaillot P., Amalokwu K., Wu X., Valdez R Determining Static Elastic Anisotropy in Shales from Sidewall Cores: Impact on Stress Prediction and Hydraulic Fracture Modeling // Unconventional Resources Technology Conference (URTeC). 2020. P. 1–8 https://doi.org/10.15530/urtec-2020-2206Crawford B, Liang Y, Gaillot P, Amalokwu K, Wu X, Valdez R Determining Static Elastic Anisotropy in Shales from Sidewall Cores: Impact on Stress Prediction and Hydraulic Fracture Modeling Unconventional Resources Technology Conference (URTeC). 2020;1-8. https://doi.org/10.15530/urtec-2020-2206Higgins S., Goodwin S., Donald A., Bratton T., Tracy G. Anisotropic Stress Models Improve Completion Design in the Baxter Shale // Proceedings – SPE Annual Technical Conference and Exhibition. 2008. P. 2–10. https://doi.org/10.2118/115736-MSHiggins S, Goodwin S, Donald A, Bratton T, Tracy G. Anisotropic Stress Models Improve Completion Design in the Baxter Shale Proceedings – SPE Annual Technical Conference and Exhibition. 2008;2-10. https://doi.org/10.2118/115736-MSClose D., Cho D., Horn F., Edmundson H. The sound of sonic: a historical perspective and introduction to acoustic logging // CSEG Recorder. 2009. No. 34 (5). P. 34–43. URL: https://csegrecorder.com/articles/view/the-sound-of-sonic-a-historical-perspective-and-intro-to-acoustic-logging (accessed: 19. 08. 2024).Close D, Cho D, Horn F, Edmundson H. The sound of sonic: a historical perspective and introduction to acoustic logging. CSEG Recorder. 2009;34(5):34-43.ГОСТ 21153.0. Породы горные. Отбор проб и общие требования и методам физических испытаний. М.: Издательство стандартов. 1982. C. 3–5.GOST 21153.0. Mountain rocks. Sampling and general requirements and methods of physical tests. Moscow: Publishing House of Standards; 1982. р. 3. (In Russ).Moore D. E., Lockner D. A. Crystallographic controls on the frictional behavior of dry and water-saturated sheet structure minerals // Journal of Geophysical Research. 2004. No. 109 (3). P. 1–16. https://doi.org/10.1029/2003JB002582Moore DE, Lockner DA. Crystallographic controls on the frictional behavior of dry and water-saturated sheet structure minerals: Journal of Geophysical Research. 2004;109(3):1-16. https://doi.org/10.1029/2003JB00258210.1029/2003JB002582McPhee C., Reed J., Zubizarreta I. Core analysis: a best practice guide. Elsevier. 2015. 829 p.McPhee C, Reed J, Zubizarreta I. Core analysis: a best practice guide: Elsevier, 2015. P. 829.Павлов в. а., Кулешов в. с., Кудымов а. Ю., Якубовский А. С., Субботин м. д., Пташный а. в., Абзгильдин р. р., Максимов е. в. Влияние природы насыщающего агента на упруго-прочностные свойства пород газовых месторождений // Экспозиция Нефть Газ. 2021. № 1. с. 11–16. https://doi.org/10.24412/2076-6785-2021-1-11-16Pavlov V.A., Kuleshov V.S., Kudymov A.Yu., Yakubovskiy A.S., Subbotin M.D., Ptashnyy A.V., Abzgildin R.R., Maksimov E.V. Influence of the nature of the saturating agent on the elastic-strength properties of gas field rocks. Exposition Oil Gas, 2021;(1):11-16. (In Russ). https://doi.org/10.24412/2076-6785-2021-1-11-16Sone H., Zoback M. Mechanical properties of shale-gas reservoir rocks – Part 1: Static and dynamic elastic properties and anisotropy // Geophysics. 2013. Vol. 78. P. 381–392. https://doi.org/10.1190/geo2013-0050.1Sone Hiroki, Zoback Mark. Mechanical properties of shale-gas reservoir rocks – Part 1: Static and dynamic elastic properties and anisotropy. Geophysics. 2013;78:381-392. https://doi.org/10.1190/geo2013-0050.1

The authors declare that there are no conflicts of interest present.