«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Численное моделирование изменения напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны под воздействием водорода

УДК: 622.245.14
DOI: -

Авторы:

¹ Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия

Ключевые слова: численное моделирование, околоскважинная зона, напряженно-деформированное состояние, нагнетание водорода

Аннотация:

На основе численной конечно-элементной модели проведен расчет напряженно-деформированного состояния в околоскважинной зоне до и после воздействия водородом на терригенную породу-коллектор. Расчет проводился для условий бобриковского горизонта Карашурского подземного хранилища газа (ПХГ). В численной модели вертикальной скважины учитывалась трансформация упругих свойств горной породы под воздействием водорода на основе ранее проведенных экспериментальных исследований с образцами керна. Результаты численного моделирования показали незначительное изменение напряженного состояния вблизи скважины после нагнетания водорода и отбора его из пласта: для радиальных напряжений максимальное изменение составило –1,66 % на контакте колонна–цемент и цемент–порода, для угловых напряжений получено максимальное изменение –2,99 % на внутренней стенке эксплуатационной колонны. Сделан вывод о том, что по результатам численного моделирования выявлено несущественное влияние закачки и отбора водорода на напряженно-деформированное состояние околоскважинной зоны.

Список литературы:

1. Барьеры реализации водородных инициатив в контексте устойчивого развития глобальной энергетики / В.С. Литвиненко, П.С. Цветков, М.В. Двойников, Г.В. Буслаев // Записки Горного института. – 2020. – Т. 244. – № 4. – С. 428–438.

2. Хранение водорода совместно с метаном в подземных резервуарах: прогноз сопутствующих процессов / Л.А. Абукова, Т.Н. Назина, С.Н. Попов, Д.П. Аникеев // Науч. труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. – 2023. – № S2. – С. 29–41.

3. Yekta A.E., Pichavanta M., Audigane P. Evaluation of geochemical reactivity of hydrogen in sandstone: Application to geological storage // Applied geochemistry. – 2018. – Vol. 95. – Pp. 182–194.

4. Микробное разнообразие и возможная активность в водоносных горизонтах подземных хранилищ газа / Т.Н. Назина, Л.А. Абукова, Т.П. Турова [и др.] // Микробиология. – 2021. – Т. 90. – № 5. – С. 589–600.

5. Абрамова О.П., Филиппова Д.С. Геобиологические особенности хранения водород-метановых смесей в подземных резервуарах // Науч. труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. – 2021. – № S2. – C. 66–74.

6. Абукова Л.А., Абрамова О.П. Прогноз гидрогеохимических эффектов в глинистых флюидоупорах при подземном хранении водорода с метаном // Георесурсы. – 2021. – Т. 23. – № 1. – С. 118–126.

7. Попов С.Н., Чернышов С.Е. Механико-химические и геодинамические проблемы, возникающие при эксплуатации подземных хранилищ газа со смесью водорода и метана // Актуальные проблемы нефти и газа. – 2020. – № 3(30). – С. 32–43.

8. Попов С.Н., Чернышов С.Е., Абукова Л.А. Лабораторные исследования трансформации фильтрационно-емкостных свойств и химического состава пород терригенного коллектора под воздействием водорода (на примере бобриковских отложений нефтяного месторождения северо-востока Волго-Уральской нефтегазоносной провинции) // Записки Горного института. – 2024. – Т. 268. – С. 646–655.

9. Hydrogen influence on transformation of terrigenous reservoir physical and mechanical properties: Advances in geo-energy research / S.N. Popov, S.E. Chernyshov, X. Wang, L. Hou. – 2024. – Т. 13. – № 3. – С. 193–202.

10. Гарайшин А.С., Рубан Г.Н. Основные критерии выбора пласта-аккумулятора для захоронения промышленных стоков Карашурского подземного хранилища газа // Георесурсы. – 2010. – № 4(36). – С. 26–29.

11. 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

12. 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

13. 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.

14. 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).

15. Попов С.Н. Геомеханическое моделирование и анализ устойчивости эксплуатационной колонны в условиях частичного отсутствия цементного камня // Науч. труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. – 2022. – № S2. – С. 45–51.

16. Попов С.Н., Михайлов Н.Н. Механико-химические эффекты при разработке месторождений нефти и газа. – М.: Изд-во РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2023. – 300 с.

17. Михайлов Н.Н., Попов С.Н. Вариации фильтрационно-емкостных и физико-механических свойств пород-коллекторов под воздействием механохимических эффектов // Вестник ЦКР Роснедра. – 2015. – № 3. – С. 17–29.

18. Попов С.Н., Муминов С.А. Проявление механико-химических эффектов при экспериментальных исследованиях влияния фильтрации жидкости на физико-механические свойства карбонатных коллекторов // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2021. – № 8(356). – С. 42–48. – DOI: 10.33285/2413-5011-2021-8(356)-42-48

19. Попов С.Н., Муминов С.А. Вариации фильтрационно-емкостных свойств карбонатных коллекторов под воздействием механико-химических эффектов в процессе лабораторных исследований при нагнетании воды различного химического состава // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2022. – № 8(368). – С. 42–48. – DOI: 10.33285/2413-5011-2022-8(368)-42-48

20. Абрамова О.П., Абукова Л.А., Попов С.Н. Проблемы повышения достоверности компьютерных моделей природного и техногенного солеотложения в геологической среде // Современные проблемы науки и образования. – 2011. – № 4. – С. 68.