«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Численное моделирование трансформации проницаемости породы-коллектора и продуктивности скважины под воздействием изменяющихся напряжений вблизи отверстий кумулятивной перфорации

УДК: 622.245.14
DOI: -

Авторы:

¹ Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
² Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия
³ Китайский нефтяной университет, Циндао, Китай
⁴ ООО "ЛУКОЙЛ-Инжиниринг", Пермь, Россия

Ключевые слова: конечно-элементная модель, околоскважинная зона, перфорационные отверстия, порода-коллектор, кумулятивная перфорация, напряженно-деформированное состояние, проницаемость

Аннотация:

Разработана численная конечно-элементная модель околоскважинной зоны, включающая эксплуатационную колонну, цементный камень и участок породы-коллектора с перфорационными отверстиями. Особенностью модели является включение контактных элементов на контактах колонны с цементом и цемента с породой для более достоверного расчета напряжений при задании вертикальной нагрузки, а также одновременное использование конечных элементов для имитации упругой (колонна и цементная крепь) и пороупругой (порода-коллектор) сред. Получено распределение напряжений вблизи каналов кумулятивной перфорации и с помощью зависимости проницаемости от эффективных напряжений определено изменение данной характеристики породы в зависимости от депрессии на пласт. Определено изменение нормированного коэффициента продуктивности скважины при увеличении депрессии и показано, что при ее максимальном значении продуктивность скважины может снизиться до 15 %.

Список литературы:

1. Zoback M.D. Reservoir geomechanics. – Cambridge, U.K.: Cambridge University press, 2007. – 505 p.

2. Petroleum related rock mechanics / E. Fjear, R.M. Holt, P. Horsrud [et al.]. – Amsterdam: Elsevier, 2008. – 492 p.

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.

4. 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.

5. 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.

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

7. Попов С.Н., Чернышов С.Е., Краснощеков С.Н. Геомеханическое моделирование и анализ неоднородного поля напряжений при вскрытии пласта кумулятивной перфорацией // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2022. – № 11(371). – С. 35–41. – DOI: 10.33285/2413-5011-2022-11(371)-35-41

8. Численное моделирование и анализ устойчивости скважины при проведении кумулятивной перфорации / С.Е. Чернышов, С.Н. Попов, А.Д. Савич, В.В. Дерендяев // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2023. – № 9(381). – С. 68–74. – DOI: 10.33285/2413-5011-2023-9(381)-68-74

9. 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. – № S2. – С. 8–16.

10. Попов С.Н., Чернышов С.Е., Кривощеков С.Н. Сопоставительный анализ аналитического и численного методов расчета напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны на основе упругой модели с учетом конструктивных элементов скважины // Изв. Томского политехнич. ун-та. Инжиниринг георесурсов. – 2023. – Т. 334. – № 5. – С. 94–102.

11. Анализ устойчивости крепи нефтедобывающих скважин при проведении кумулятивной перфорации на основе результатов геомеханического моделирования / С.Е. Чернышов, С.Н. Попов, А.Д. Савич, В.В. Дерендяев // Георесурсы. – 2023. – Т. 25. – № 2. – С. 245–253. – DOI: 10.18599/grs.2023.2.18

12. Попов С.Н., Сметанников О.Ю. Разработка численной модели околоскважинной зоны трещиноватого карбонатного коллектора, учитывающей изменение проницаемости систем трещин под воздействием механико-химических эффектов при нагнетании воды и изменяющихся эффективных напряжений // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2019. – № 4(328). – С. 46–51. – DOI: 10.30713/2413-5011-2019-4(328)-46-51

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

14. 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.