«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Численное моделирование и анализ устойчивости скважины при проведении кумулятивной перфорации

УДК: 622.245.14
DOI: 10.33285/2413-5011-2023-9(381)-68-74

Авторы:

¹ Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
² Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия
³ Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, Россия

Ключевые слова: конечно-элементная модель, околоскважинная зона, тампонажный состав, цементный камень, кумулятивная перфорация, напряженно-деформированное состояние, зона разрушения

Аннотация:

Разработана осесимметричная конечно-элементная модель околоскважинной зоны, включающая колонну, цементный камень и породу-коллектор и позволяющая задавать нелинейное распределение давления внутри скважины, имитирующее взрыв кумулятивного заряда при проведении перфорации. Определена аппроксимирующая функция на основе реальных данных замеров давлений при производстве кумулятивной перфорации. Проведено численное моделирование напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны с учетом распределения давления по степенной зависимости. С помощью критерия разрушения Кулона – Мора выполнена оценка возможных зон разрушения цементного камня для трех его различных составов. Показано, что в зависимости от применяемого тампонажного материала могут возникать различные области разрушения. Анализ устойчивости колонны показал, что полученные напряжения не должны привести к ее деформированию.

Список литературы:

1. Изменение контакта цементного камня с металлом обсадных труб при различных механических воздействиях / Д.А. Крылов, Н.А. Марабаев, Е.Н. Таламанов [и др.] // Бурение. – 1981. – № 7. – С. 18–21.

2. Шишин К.А., Рустамбеков Т.Ф., Крылов Д.А. Влияние опрессовки и перфорации скважин на качество разобщения пластов // РНТС. Бурение. – М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 1977. – Вып. 4. – С. 29–34.

3. Оценка сохранности крепи скважин после проведения кумулятивной перфорации с учетом критерия разрушения цементного камня / С.Е. Чернышов, С.Г. Ашихмин, Ю.А. Кашников [и др.] // Нефт. хоз-во. – 2021. – № 6. – С. 50–53. – DOI: 10.24887/0028-2448-2021-6-50-53

4. Влияние ориентации и схемы размещения каналов щелевой перфорации на проницаемость терригенных коллекторов в околоскважинной зоне пластов / С.Г. Ашихмин, С.Е. Чернышов, Ю.А. Кашников, Д.И.М. Макдоналд // Нефт. хоз-во. – 2018. – № 6. – С. 132–135.

5. Чернышов С.Е., Куницких А.А., Вотинов М.В. Исследование динамики гидратации и разработка составов расширяющих добавок к тампонажным растворам // Нефт. хоз-во. – 2015. – № 8. – С. 42–44.

6. Efficiency improvement of abrasive jet perforation / S.E. Chernyshov, S.V. Galkin, N.I. Krisin [et al.] // SPE Annual Caspian Technical Conference and Exhibition. – 2015. – CTCE 2015. – SPE 177375-RU.

7. Mitigating formation damage by using completion with built-in-casing perforations instead of perforation with explosive charges / R. Rastegar, M. Munawar, D. Nowowiejski [et al.] // Society of Petroleum Engineers. Presented at the SPE European Formation Damage Conference and Exhibition. – Budapest, Hungary, 3-5 June 2015. – SPE 174251-MS.

8. Савич А.Д., Элькинд С.Я. Вторичное вскрытие продуктивных пластов. Техника и технологии // НТВ "Каротажник". – 2003. – Вып. 106. – C. 120–134.

9. Оценка степени воздействия кумулятивной перфорации на крепь скважин / А.Д. Савич, А.В. Шумилов, О.Л. Сальникова [и др.] // НТВ "Каротажник", – 2020. – Вып. 6(306). – С. 53–71.

10. Научное обоснование методов вторичного вскрытия фаменских отложений юго-востока Пермского края на основании геомеханического моделирования / С.Е. Чернышов, С.Н. Попов, С.В. Варушкини [и др.] // Записки Горного института. – 2022. – Т. 257. – № 5. – С. 732–743.

11. Агзамов Ф.А. Махмутов А.Н., Токунова Э.Ф. Исследование коррозионной стойкости тампонажного камня в магнезиальных агрессивных средах // Георесурсы. – 2019. – № 21(3). – С. 73–78.

12. Попов С.Н., Чернышов С.Е., Гладких Е.А. Влияние деформаций терригенного коллектора в процессе снижения забойного и пластового давления на изменение проницаемости и продуктивности скважины // Изв. Томского политехнич. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 9. – С. 148–157.

13. Popov S., Chernyshov S., Gladkikh E. Experimental and numerical assessment of the influence of bottomhole pressure drawdown on terrigenous reservoir permeability and well productivity // Fluid dynamics and materials processing. – 2023. – Vol. 19.– № 3. – Pp. 619–634.

14. Попов С.Н. Определение коэффициента запаса прочности цементного камня на основе численного моделирования напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны с учетом изменения упруго-прочностных свойств цемента в процессе его твердения и под воздействием кислотного реагента // SOCAR Proceeding. – 2021. – SI № 2. – С. 8–16.

15. Попов С.Н. Геомеханическое моделирование и анализ устойчивости эксплуатационной колонны в условиях частичного отсутствия цементного камня // SOCAR Proceeding. – 2022. – SI № 2. – С. 34–40.

16. Повышение эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов / И.Н. Гайворонский, В.И. Костицын, А.Д. Савич [и др.] // Нефт. хоз-во. – 2016. – № 10. – С. 62–65.