«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Анализ трансформации проницаемости в околоскважинной зоне и продуктивности скважины при вскрытии пласта щелевой перфорацией на основе геомеханического моделирования с учетом основных конструктивных элементов скважины

УДК: 622.245.14
DOI: -

Авторы:

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

Ключевые слова: конечно-элементная модель, околоскважинная зона, перфорационные отверстия, порода-коллектор, щелевая перфорация, проницаемость, продуктивность скважины

Аннотация:

Авторами была создана конечно-элементная численная модель прискважинной зоны с каналами щелевой перфорации. В модели учтена зависимость изменения проницаемости породы от эффективных напряжений, а также заданы контактные элементы на контактах цемент–порода и цемент–колонна. Проведены численные расчеты по определению полей распределения напряжений вблизи скважины, в которых учитывалась разница между пластовым и забойным давлениями. При моделировании использовались значения характеристик, соответствующих скважинам и терригенным пластам нефтяных месторождений юга Пермского края. Анализ напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны показал, что в горной породе на боковых поверхностях щелей выявляются области с уменьшающимися напряжениями (до 69,2 %), что приводит к увеличению проницаемости на данных участках до 24 %. Построение зависимости изменения нормированного коэффициента продуктивности скважины от депрессии выявило снижение данной характеристики на 10 % при максимальной депрессии 12 МПа.

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. Практическое руководство по геомеханическому моделированию / В.А. Павлов, В.С. Кулешов, Д.О. Королев [и др.]. – Тюмень: ИПЦ "Экспресс", 2023. – 440 с.

4. 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. 69–74. – DOI: 10.33285/2413-5011-2023-9(381)-68-74

5. Попов С.Н., Чернышов С.Е., Кривощеков 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

6. Расчет устойчивости ствола скважины для предотвращения осложнений при бурении / С.В. Лукин, С.В. Есипов, В.В. Жуков [и др.] // Нефт. хоз-во. – 2016. – № 6. – С. 70–73.

7. Развитие комплексного геомеханического моделирования в ПАО "Газпром нефть" / А.А. Вашкевич, В.В. Жуков, Ю.В. Овчаренко [и др.] // Нефт. хоз-во. – 2016. – № 12. – С. 16–19.

8. Попов С.Н., Чернышов С.Е. Разработка геомеханической модели и определение "окна плотности" бурового раствора в интервале фаменских продуктивных отложений (на примере участка одного из месторождений Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции) // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2023. – № 11(383). – С. 32–39. – DOI: 10.33285/2413-5011-2023-11(383)-32-39

9. Quantitative Risk Assessment of Wellbore Collapse of Inclined Wells in Formations with Anisotropic Rock Strengths / T. Ma, K. Liu, Y. Qiu [et al.] // Rock Mechanics and Rock Engineering. – 2025. – № 58. – Pp. 1795–1818. – DOI: 10.1007/s00603-024-04206-9

10. Попов С.Н., Усманов Д.Т. Разработка геомеханической модели участка одного из нефтяных месторождений ЯНАО с определением допустимого интервала плотности бурового раствора в продуктивной толще // Экспозиция Нефть Газ. – 2024. – № 5(106). – С. 18–22.

11. Integrated analysis of the 3D geostress and 1D geomechanics of an exploration well in a new gas field / L. Wang, X. Shen, B. Wu, T. Shen // Energies. – 2023. – № 16(806). – Pp. 1–15.

12. Попов С.Н. Разработка 3D геомеханической модели участка ачимовских отложений одного из месторождений Крайнего Севера // Актуальные проблемы нефти и газа. – 2019. – № 2(25). – С. 1–17.

13. 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

14. 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. 527. – С. 732-743.

15. Fallahzadeh S.H., Shasizadeh S.R. Modeling the Perforation Stress Profile for Analyzing Hydraulic Fracture Initiation in a Cased Hole. 34th Annual SPE International Conference and Exhibition. – 2010. – Pp. 1–9. – DOI: 10.2118/136990-MS

16. Soromotin A.V., Martyushev D.A. Integration of field data and application of machine learning methods to assess the condition of the near-wellbore zone of carbonate reservoirs // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. – 2025. – Vol. 336. – № 1. – Pp. 50–60. – DOI: 10.18799/24131830/2025/1/4581

17. Soromotin A.V., Martyushev D.A., Melekhin A.A. Prediction of hydrodynamic parameters of the state of the bottomhole zone of wells using machine learning methods // Georesursy. – 2024. – № 26(1). – Pp. 109–117. – DOI: 10.18599/grs.2024.1.9

18. Анализ изменения напряженно-деформированного состояния и проницаемости терригенного коллектора на основе численной модели околоскважинной зоны с элементами крепи и перфорационными каналами / С.Е. Чернышов, С.Н. Попов, К. Ван [и др.] // Георесурсы. – 2024. – № 26(4). – С. 209–217. – DOI: 10.18599/grs.2024.4.6.

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

20. Численное моделирование трансформации проницаемости породы-коллектора и продуктивности скважины под воздействием изменяющихся напряжений вблизи отверстий кумулятивной перфорации / С.Е. Чернышов, С.Н. Попов, В.В. Дерендяев [и др.] // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2024. – № 11(395). – С. 48–54.