«Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море»

Численное моделирование процесса кумулятивной перфорации в ANSYS Fluent

УДК: 621.9.048:532.5:622.276.6
DOI: -

Авторы:

¹ Ухтинский государственный технический университет, Ухта, Россия
² Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, Санкт-Петербург, Россия

Ключевые слова: скважина, кумулятивная перфорация, численное моделирование, ANSYS Fluent

Аннотация:

Вторичное вскрытие пласта при использовании кумулятивной перфорации – один из важных научных вопросов, которому посвящен ряд работ отечественных и зарубежных исследователей. Рассматриваются результаты испытаний, обобщаются стендовые исследования для обеспечения надежности, предлагаются различные методы оптимизации процесса. Учитывая сложности натурных и лабораторных исследований и успехи развития современных вычислительных технологий для различных технических процессов, в том числе и в бурении, актуальность приобретает численное моделирование. В данной статье приводятся результаты численного моделирования процесса кумулятивной перфорации стенки скважины на базе перфоратора ПКС-105 с использованием программного комплекса ANSYS Fluent на основе данных промысловых испытаний. Были получены поля статического давления, скорости потока и доли газовой фазы, которые качественно согласуются с ожидаемым поведением системы в процессе перфорации. Моделирование производилось с учетом реальных геометрических, физических и режимных параметров. Проведённое моделирование позволяет глубже понять процессы, происходящие при вторичном вскрытии пласта, и может быть использовано для оптимизации технологии перфорации.

Список литературы:

1. Балдин А.В. Разработка комплексной технологии кумулятивной перфорации скважины и газодинамической обработки прискважинной зоны пласта: автореф. дис. … канд. техн. наук: 25.00.10. – Уфа, 2008. – 25 с.
2. Lawerence E., Asuelimen O., Adetona O.O. Effect of Perforation Job on Formation Damage // International Journal of Engineering Research & Technology. – 2013. – Vol. 2, Issue 10. – P. 3119–3125. – DOI: 10.17577/IJERTV2IS100784
3. Василенко И.Р., Чертенков М.В., Шепель К.Ю. Стендовые испытания моделей крепи скважин при перфорации кумулятивными перфораторами // Нефтяное хозяйство. – 2015. – № 2. – С. 32–36.
4. Атауова А.С., Марданов А.С., Юсубалиев Р.А. Методы вторичного вскрытия пластов-коллекторов и анализ результатов щадящего типа перфорации // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. – 2019. – № 1. – С. 71–85.
5. Свалов А.М. Новый подход к технологии кумулятивной перфорации скважин // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2023. – № 4(376). – С. 59–63. – DOI: 10.33285/2413-5011-2023-4(376)-59-63
6. Способы повышения эффективности действия кумулятивных взрывных устройств для перфорации нефте- и газодобывающих скважин / В.В. Калашников, Д.А. Деморецкий, О.В. Трохин [и др.] // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2011. – № 4(32). – С. 199–204. – URL: https://textarchive.ru/c-1230921-p3.html
7. Kolpakov V.I., Kagarmanov I.R. Investigation of the process of perforation under the effect of a cumulative charge with a coated reagent layer Available to Purchase // AIP Conference Proceedings. Ser. "XLIV Academic Space Conference: Dedicated to the Memory of Academician S.P. Korolev and Other Outstanding Russian Scientists – Pioneers of Space Exploration", Moscow, Russia, January 28–31, 2020. – American Institute of Physics Inc., 2021. – Vol. 2318. – P. 150025. – DOI: 10.1063/5.0036175
8. Liagov I., Liagov A., Liagova A. Optimization of the Configuration of the Power Sections of Special Small-Sized Positive Displacement Motors for Deep-Penetrating Perforation Using the Technical System "Perfobore" // Applied Sciences. – 2021. – Vol. 11, Issue 11. – P. 4977. – DOI: 10.3390/app11114977
9. Well perforation optimization using an abrasive jet technique to create oriented slotted channels in terrigenous reservoirs / S.E. Chernyshov, S.G. Ashikhmin, Y.A. Kashnikov [et al.] // Heliyon. – 2024. – Vol. 10, Issue 5. – P. e27311. – DOI: 10.1016/j.heliyon.2024.e27311
10. Churilova M., Lupuleac S., Shaposhnikov N. Complex Mathematical Modeling of the Well Drilling Process // Applied Sciences. – 2022. – Vol. 12, Issue 22. – P. 11369. – DOI: 10.3390/app122211369
11. Ovsepian E.E., Leusheva E.L., Morenov V.A. Drilling mud upward velocity modelling in Ansys CFX software // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2021. – Vol. 931. – P. 012020. – DOI: 10.1088/1755-1315/931/1/012020
12. Lukyanov V.V., Zhigarev V.A., Neverov A.L. Development and Testing of a Mathematical Model of the Permafrost Thawing Processes During Drilling of Wells // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2019. – Vol. 272, Issue 2. – P. 022212. – DOI: 10.1088/1755-1315/272/2/022212
13. Компьютерное моделирование процесса вскрытия пласта с использованием кумулятивных зарядов / Б.П. Рыбакин, Н.Н. Смирнов, В.Д. Горячев [и др.] // Вестник кибернетики. – 2018. – № 3(31). – С. 9–18. – URL: https://www.vestcyber.ru/jour/article/view/73
14. Попов С.Н., Чернышов С.Е. Численный анализ поля распределения давления и векторов скорости потока жидкости вблизи отверстий кумулятивной перфорации // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2024. – Т. 335, № 4. – С. 80–87. – DOI: 10.18799/24131830/2024/4/4295
15. Ansys 2021/R2. Ansys Fluent Theory Guide. – 2021. – URL: http://www.ansys.com
16. Ansys 2021/R2. Ansys Fluent Users Guide. – 2021. – URL: http://www.ansys.com
17. Применение методов геомеханического моделирования для оценки устойчивости обсадной колонны при кумулятивной перфорации / С.Е. Чернышов, С.Н. Попов, Ванг Сяопу [и др.] // Недропользование. – 2024. – Т. 24, № 4. – С. 194–203. – URL: https://ered.pstu.ru/index.php/geo/article/view/4353
18. Моделирование промывки искривленных скважин в среде ANSYS Fluent / В.В. Дуркин, В.А. Яковлев, В.М. Уляшева, Ю.Н. Пильник // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2024. – № 7(379). – С. 5–10.