Результаты применения геомеханической модели резервуара | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 13 марта, печатный экземпляр отправим 17 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №42 (228) октябрь 2018 г.

Дата публикации: 22.10.2018

Статья просмотрена: 66 раз

Библиографическое описание:

Улыбин, А. В. Результаты применения геомеханической модели резервуара / А. В. Улыбин. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 42 (228). — С. 31-34. — URL: https://moluch.ru/archive/228/53231/ (дата обращения: 05.03.2021).



В данной статье описан опыт применения геомеханических моделей как лабораторный, так и на примере месторождений.

Ключевые слова: геомеханическое моделирование, геомеханика, установка сжатия, непрерывное профилирование, модельная скважина.

В процессе разработки могут возникать проблемы не только непосредственно бурения и извлечения полезных ископаемых, но и связанные с последующей выработкой УВ из коллекторов. Например, возможны уходы и обрушения стволов скважин, разрушения призабойной зоны, ухудшение фильтрационно-емкостных свойств коллекторов, возникать вопросы о наиболее эффективном плане проведения ГРП, предотвращении сейсмовызовов.

Лабораторные испытания

На установке одноосного/многоосного сжатия выполняется нагружение образцов, регулируется поровое давление и анализируется полученный отклик. Взаимосвязь сейсмоотклика (скоростей сейсмоволн) и деформации производится на стенде трёхосного сжатия. Результатом является возможность определения поверхности разрушения образца в зависимости от ориентации нагружения относительно направлений напластования. Кроме того, можно установить анизотропные свойства породы.

Непрерывное профилирование — определение свойств пород пласта методом царапания, также называемое непрерывным профилированием прочности на одноосное сжатие, позволяет провести количественную оценку изменчивости прочности, текстуры и состава образцов керна вдоль их поверхности. Эта изменчивость может быть увязана с изменчивостью и других свойств породы. Цифровые фотографии керна совместно с испытаниями методом царапания позволяют выполнить визуализацию текстурной неоднородности и обусловленной ею неоднородности прочностных свойств. [1]

Для проведения эксперимента по достоверности входящих данных и результатах их обработки может использоваться модельная скважина.

Рис. 1. Подтверждение достоверности результатов моделирования на модельной скважине

Практическое применение на месторождениях

Ковыктинское газоконденсатное месторождение находится в Иркутской области. Запасы природного газа на месторождении оцениваются в 1,9 трлн кубометров газа, 2,3 млрд кубометров гелия и 115 млн т жидкого газового конденсата. [2]

В бурении на геомеханической модели решаются проблемы расчета оптимальной траектории скважины, интервалов нестабильности и потери циркуляции буровой промывочной жидкости, профилей пластового давления и градиента разрыва, определения оптимальной плотности бурового раствора, глубины посадки обсадной колонны.

В разработке определяются направление перфорации, геометрия гидроразрыва, предельное давление нагнетания и оптимальные режимы заводнения, закачки пара, осуществляется контроль активации разломов вследствие добычи и проседания пластов.

ПО интегрирует моделирование трёх информационных сред: геологической, гидродинамической и геомеханической. Т. е. получается так называемое кросс-моделирование. Был применён 1D-мониторинг с внедрением в звено 3D геолого-геомеханической модели.

Результаты моделирования были успешно применены на Ковыктинском месторождении. Геомеханическая модель Ковыктинского ГКМ представляет собой 3D-визуализацию геологической среды, в которой можно моделировать различные сценарии строительства скважин, прогнозировать возможные осложнения и проигрывать варианты их решения. [3]

В 2003–2004гг. на Приобском месторождении «Юганскнефтегаз» совместно с Schlumberger с помощью пластового электромикросканера провели семь специальных исследований процесса гидроразрыва. Определили преимущественное направление максимального стресса, которое составило — 340–350º. Позднее этот тренд был подтвержден закачкой индикаторных жидкостей. Целью исследования являлось определение направления техногенной трещиноватости. Приборами являлись микроимиджеры и акустический каротаж широкополосный (АКШ). Установлено, что 87 % азимутов трещин лежит в диапазоне 310–350º.

Согласно моделированию для Приобского месторождения оптимальным по пусковому дебиту является бурение ГС с продольными трещинами ГРП и переводом под закачку наклонно-направленных скважин (ННС). Расположение трещины — по всей длине ствола. Расчетный дебит ННС с ГРП — 227 м3/сут, а ГС с МсГРП — 355 м3/сут.

Реализация проекта начата бурением скважины 5869Г с длиной горизонтального участка — 800 м и проведением 7ми-стадийного ГРП. Дебит жидкости оказался в 1,5–2 раза выше, чем окружающих ННС с ГРП. [4]

Площадь Leming Lake находится в штате Альберта страны Канада. Добыча нефти началась с 1986 года. Продуктивная свита именуется как «Clearwater».

Извлекается нефть путём циклической паровой стимуляции. Используется высокое давление впрыска высокотемпературного пара для создания трещин в резервуаре, которые улучшают приёмистость и производительность.

Моделирование производилось на ПО GEOSIM. Геомеханическое моделирование показывает значительные изменения полей напряжений в том числе и за пределами системы разработки, а деформации в основном ограничиваются резервуаром. Модули упругости уменьшаются из-за выброса газа, выделяющегося при понижении давления и высокой температуры после периода производства. Упругость еще более ослабляется из-за горизонтальных трещин, предсказанных геомеханическим моделированием. Кумулятивный эффект будет достаточно сильным, чтобы его можно было обнаружить по временным сейсмическим данным.

Впрыскивание жидкости и/или добыча из резервуара нарушают статическое равновесие поровых флюидов и твердых каркасов. Естественная тенденция к достижению нового баланса инициирует поток жидкости и деформацию.

Ограничение традиционного моделирования коллектора состоит в том, что пористость и проницаемость считаются постоянными или искусственно заданными в зависимости от давления текучей среды. Для хорошо уплотненных пород это обращение может и не приводить к существенным ошибкам. Однако для неконсолидированных песков деформация особенно значительна, когда образуются трещины.

Эволюция пористости и проницаемости во время закачки и восстановления должна быть точно рассчитана для точного моделирования коллектора. С другой стороны, поле напряжений, нарушенное производством и/или закачкой, не ограничивается резервуаром, и окружающая область может подвергаться значительным изменениям напряжений и деформаций. Возвышение в Cold Lake (соседствующая площадь озера) после закачки пара, по-видимому, является следствием значительного теплового расширения далеко за пределами производственной зоны. Поэтому геомеханическое моделирование должно сочетаться с традиционным моделированием коллектора.

Одна из целей геомеханического моделирования состоит в том, чтобы найти изменения в напряжении локально и напряжении далеко за пределами скважин, и резервуара. Геомеханическая модель включает в себя резервуар и окружающие его образования. В этом исследовании сочетались акустический и плотностной каротажи в соответствии с вертикальной сеткой геомеханической модели и вычислялись динамические модули.

Периодические сейсмические исследования проводились для мониторинга паровой камеры и распределения давления, температуры и насыщения для пяти горизонтальных скважин. Возможно, необходимо было бы учитывать и влияние других соседних скважин, но пока ими пренебрегают.

Нагнетание пара началось в сентябре 1997 года для трех из западных горизонтальных скважин. Моделирование началось с сентября в начале нагнетания и продолжалось до конца февраля 1998 года.

Геомеханическое моделирование выполняет две задачи. Одна из них заключается в участии симуляции коллектора для получения более точных результатов. Вторая — нахождение напряжения, деформации и смещения в областях, находящихся далеко за пределами зоны пласта. Они могут вызывать коллективные сейсмические реакции, большие, чем те, которые непосредственно связаны с изменениями внутри резервуара. Обнаружилось, что промежуток времени изменений разрабатываемого пласта может быть на порядок больше до проявления сейсмического обнаружения.

Принцип моделирования коллектора с геомеханическим моделированием заключается в решении уравнений сохранения (массы, энергии и импульса) путем итерации между имитацией потока и геомеханическим моделированием. Для части резервуара Леменинского озера была создана модель характеристик резервуара, подходящая для пластового и геомеханического моделирования.

Геомеханическое моделирование выявляет напряжения, деформации и смещения в резервуаре и в районах, удаленных от резервуара. Изменения напряжения происходят главным образом в резервуаре, и они не значительны в других областях. Геомеханическое моделирование предсказывает значительные изменения вертикальных перемещений как в резервуаре, так и на земле даже после периода производства. Определяется, какая величина изменения сейсмической реакции будет производиться этими сложными конкурирующими процессами. Вносятся коррективы в режимы нагнетания и добычи. [5]

Вывод: геомеханическое моделирование на этапе бурения позволяет создавать наиболее устойчивые скважины, вести более рациональный контроль разработки, предотвращать опасные сейсмовызовы, уберечь инженерное оборудование.

Литература:

  1. Джон Кук, Рене А. Фредериксен, Сидни Грин. О важности механических свойств горных пород: лабораторная проверка геомеханических данных // Нефтегазовое обозрение. — осень 2007. — С. 44–69.
  2. Ковыктинское газовое месторождение // Википедия. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Ковыктинское_газовое_месторождение
  3. Аналитическая служба «Нефтегазовой Вертикали». Геомеханическая модель Ковыкты // Нефтегазовая Вертикаль. — 2015. — № 5. — С. 54–58.
  4. Черевко М. А., Янин А. Н., Янин К. Е. «Разработка нефтяных месторождений Западной Сибири горизонтальными скважинами с многостадийными гидроразрывами пласта». — Тюмень–Курган, Издательство “Зауралье”, 2015–257 c.
  5. John J. Zhang, Tony Settari and Laurence R. Bentley. Reservoir simulation and geomechanical modeling in LemingLake, Alberta // CREWES Research Report. — 2004. — № 16. — С. 1–22.
Основные термины (генерируются автоматически): геомеханическое моделирование, геомеханическая модель, резервуар, модельная скважина, GEOSIM, закачка пара, непрерывное профилирование, период производства, Приобское месторождение, традиционное моделирование коллектора.


Ключевые слова

геомеханическое моделирование, геомеханика, установка сжатия, непрерывное профилирование, модельная скважина

Похожие статьи

Анализ опыта применения горизонтальных скважин...

нефть, месторождение, горизонтальная скважина, низкопроницаемый коллектор, многостадийный ГРП.

Результаты применения геомеханической модели резервуара. В процессе разработки могут возникать проблемы не только непосредственно бурения и...

Похожие статьи

Анализ опыта применения горизонтальных скважин...

нефть, месторождение, горизонтальная скважина, низкопроницаемый коллектор, многостадийный ГРП.

Результаты применения геомеханической модели резервуара. В процессе разработки могут возникать проблемы не только непосредственно бурения и...

Задать вопрос