Методика расчета параметров механических свойств горных пород для моделирования гидроразрыва пласта

Введение. Отсутствие возможности точного прогноза градиента гидроразрыва пласта (ГРП) приводит порой к катастрофическим последствиям, например, к раскрытию естественных трещин не в запланированном объекте, вследствие чего возникали весьма дорогостоящие проблемы при строительстве скважины. Градиент гидроразрыва является чрезвычайно важным параметром, требующим учета при проектировании проводки скважины.

Материалы и методы исследований. Для моделирования ГРП часто используют лабораторные комплексы, где выполняются экспериментальные исследования образцов горных пород, отобранных в скважине.

В статье представляется схема для определения скорости распространения продольных и поперечных волн в лабораторных условиях с целью расчета коэффициента Пуассона.

Результаты исследований и их обсуждение. Система работает путем возбуждения ультразвуковой акустической волны в торце образца керна цилиндрической формы с последующей регистрацией времени прихода волн в окончание торца керна. Если известна длина образца керна, рассчитываются скорости продольной и поперечной волн.

Скорость равна отношению длины образца ко времени прихода волны в противоположный торец образца. Однако зачастую образцы керна, отобранные из скважины, в которой планируется выполнять ГРП, не всегда бывают представительными, часто на практике имеет место низкий процент отбора керна. В статье приводится методика расчета некоторых исходных параметров для моделирования гидроразрыва пласта, основанная на промыслово-геофизических данных. Расчет включает в себя применение комплексного анализа данных геофизических исследований скважин методом широкополосного акустического каротажа (АКШ) и результатов численных расчетов физико-механических свойств горных пород.

Выводы. Получаемая информация позволяет оперативно и качественно выполнять необходимые расчет прочностных свойств стенок скважины, качественно выполнять ГРП, практически в масштабе реального времени определять характеристики упругой среды, а также проектировать другие технологические процессы с использованием фундаментальных законов подземной гидродинамики и анализа результатов геологопромысловых исследований. Следует отметить, что в случае отсутствия каротажного материала методом АКШ предлагается использовать данные стандартного акустического каротажа, выполнение которого регламентировано во всех скважинах при их строительстве, и посредствам его выполнять расчет скорости пробега поперечной волны основываясь на табличных значениях скоростей продольной и поперечной волн в горных породах.

1. Александров С.И., Бандов В.П., Гогоненков Г.Н. Контроль геометрии гидроразрыва пласта при помощи скважинного микросейсмического мониторинга / Технологические риски и факторы успеха // Геофизика. 2010. №1. С. 23–28.

2. Алексеенко О.П., Вайсман А.М. Развитие трещины гидроразрыва с постоянной скоростью // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1998. №4. С. 14–20, 122.

3. Каневская Р.Д. Зарубежный и отечественный опыт применения гидроразрыва пласта. М.: ВНИИОЭНГ, 1998. 37 с.

4. Каневская Р.Д. Математическое моделирование разработки месторождений нефти и газа с применением гидравлического разрыва пласта. М.: Недра, 1999. 212 с.

5. Кудинов В.И., Сучков Б.М. Интенсификация добычи вязкой нефти из карбонатных коллекторов. М.: Недра. 1994. С. 118–120, 132–134.

6. Нифантов В.И., Джафаров К.И., Середа Н.Е., Малышев С.В. Выбор технологии интенсификации притока газа // Материалы НТС «Проведение работ по капитальному ремонту скважин на объектах добычи ОАО «Газпром». М., 2007. С. 68–73.

7. Огильви А. А. Основы инженерной геофизики. М.: Недра, 1990. 502 с.

8. Попов А.Н. Прочностные расчёты стенок скважины в пористых горных породах. Уфа: УГНТУ, 2001. 72 с.

9. Попов А.Н., Головкина Н.Н. Прочностные расчеты стенок скважины в пористых горных породах: учебное пособие для студентов вузов. Уфа: Изд. УГНТУ, 2001. 71 с.

10. Сова В.Э., Сова Э.В., Титоров М.Ю. Петрофизическая модель насыщения глинистых коллекторов Журавско-Воробьевской зоны нефтегазонакопления Ставропольского края // Нефтегазовое дело. Уфа: ФГБОУ ВО УГНТУ, 2016. Том 14. №3. С. 31–39.

11. Шамов Н.А., Акчурин Х.И. Технология виброобработки как средство восстановления коллекторских свойств призабойной зоны пласта. // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. 2000. №8–9. С. 25–32.

12. Экономидес М., Олини Р., Валько П. Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта. От теории к практике. М.– Ижевск, Изд. «Институт компьютерных исследований», 2007. 236 с.

13. Экономидис М., Олайни Р., Вальк П. Унифицированный дизайн гидроразрыва пласта. Алвин, шт. Техас, США, 2002. Пер. Углов. М., 2004. 194 с.

14. Anderson R.A., Ingram D.S., Zanier A.M. Determining fracture pressure gradients from well logs. J. Pet. Technol. 1973. No. 25 (11). 1259–1268. https://doi.org/10.2118/4135-pa

15. Eaton B. A., Fracture gradient prediction and its application in oilfield operations. Journal of Petroleum Technology. 1969. No. 10. P. 1353–1360.