Специалисты Школы естественных наук ТюмГУ разработали стационарную и нестационарную модели развития трещины автогидроразрыва нефтяного пласта. Они позволяют однозначно определить длину трещины из баланса расхода закачиваемой жидкости и оттока из трещины в пласт. Обе модели основаны на использовании законов сохранения массы и импульса, а также краевого условия, соответствующего балансу притока и оттока суспензии.
«В настоящее время ряд месторождений находится на поздних стадиях разработки. Это требует прогнозирования развития трещин автогидроразрыва пласта. Оно необходимо для повышения охвата пласта заводнением. Существуют разные варианты действий для ограничения размеров таких трещин. Однако для этого нужно знать, как увеличивается длина трещины, чтобы отследить момент времени, требующий применения необходимых мероприятий.
В рамках исследования мы проанализировали динамику развития трещины. Выяснили, что длина трещины по нестационарной модели растет медленнее. Кроме того, обнаружили, что количество ячеек численной сетки практически не влияет на динамику роста трещины, однако укрупнение сетки приводит к размытию фронта давления», — сообщил доцент кафедры моделирования физических процессов и систем Школы естественных наук ТюмГУ Александр Гильманов.
В рамках работы ученые также определили, что при моделировании развития трещины по нестационарной модели длина трещины ограничена значением, при котором отток воды из трещины в пласт компенсирует приток флюида из скважины.
Поздние стадии разработки месторождений требуют закачки воды для вытеснения нефти из пласта. Скорость фильтрации воды в ней зависит от забойного давления нагнетательной скважины, пластового давления, фильтрационно-емкостных свойств пласта и вязкости воды. В случае загрязнения призабойной зоны ее проницаемость снижается, что приводит к снижению расхода скважины. Поэтому для его поддержания на прежнем уровне повышают забойное давление. Как пояснили физики, результатом таких действий может быть превышение давления разрыва породы. Тогда происходит образование техногенных трещин.
Как пояснили специалисты, снижение фильтрационно-емкостных свойств вблизи скважины возможно при продолжительном нагнетании в пласт неочищенной от примесей воды. Дополнительно частицы могут оседать вблизи границ трещины. Это приводит к возрастанию давления в этой трещине и увеличению ее длины.
Исследование проводилось в рамках стратегического проекта «Ресурсосберегающие технологии для нефтегазовой отрасли, экологически чистой энергетики и защиты окружающей среды» программы развития вуза «Приоритет-2030».