Работа выполнена при поддержке государственного задания «Экспериментальные и теоретические исследования межфазных явлений, термодинамических, физико-химических и геомеханических свойств нефтегазовых пластовых систем с целью повышения эффективности разработки трудноизвлекаемых запасов углеводородов».
Роль геомеханического моделирования в современной нефтедобыче
Геомеханическое моделирование — ключевой инструмент для оптимизации процессов бурения, строительства и эксплуатации скважин. Оно помогает оценивать эффективность технологий вторичного вскрытия пластов, включая создание перфорационных каналов в обсадных трубах, цементном камне и горной породе. Кумулятивная перфорация остается популярным методом обеспечения гидродинамической связи между скважиной и пластом, что критично для стабильного притока нефти.
Вызовы при проектировании скважин
Перфорация вызывает изменение напряженного состояния пород, поэтому предварительное моделирование необходимо для выбора оптимальных материалов и методов. Однако существующие подходы упрощают геометрию каналов, что снижает точность расчетов и увеличивает риски ошибок при эксплуатации.
Прорывная разработка российских ученых
Специалисты Пермского политеха создали уникальную конечно-элементную модель, учитывающую обсадную колонну, цементный камень, нефтенасыщенные породы и геометрию перфорационных каналов. Инновация заключается в применении контактных элементов для анализа взаимодействия между компонентами системы, что значительно повышает реалистичность прогнозов.
Тестирование в ANSYS и подтверждение точности
— Первые испытания модели в ANSYS 19 на примере вертикальной скважины без перфораций показали расхождение с классическими формулами всего на 3,8%, — отметил Сергей Попов, доктор технических наук. — Это подтвердило, что учет дополнительных элементов, таких как порода-коллектор и обсадная колонна, повышает достоверность расчетов.
Практические преимущества для отрасли
— Наша модель оценивает запас прочности цементного камня (2-3 единицы) и обсадной колонны (3-4 единицы), выявляя слабые зоны возле перфорационных каналов, — пояснил Сергей Чернышов, заведующий кафедрой ПНИПУ. — Это позволяет предотвратить разрушения и повысить устойчивость скважин.
Новая разработка открывает возможности для точного прогнозирования напряженно-деформированного состояния прискважинной зоны, минимизируя риски снижения продуктивности и обеспечивая долгосрочную эффективность нефтедобычи.
