Специалисты ведущих научных центров России достигли значительного прогресса в решении актуальной проблемы нефтедобывающей отрасли. Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России.
Современные технологии создания долговечных герметичных креплений скважин сталкиваются с серьезным вызовом — нарушением целостности конструкции при перфорации. Возникающие трещины способствуют преждевременному обводнению добываемых ресурсов, что ведет к падению эффективности нефтедобычи и росту затрат на водоотведение. Это вынуждает компании проводить дорогостоящие ремонтные работы, не всегда приносящие желаемый результат.
Инновационный подход к решению данной проблемы основан на разработке высокоточной модели скважины. Она позволяет определять реальную прочность материалов и контролировать избыточное внутреннее давление при перфорации. Благодаря этому появляется возможность не только своевременно выявлять нарушения герметичности, но и рассчитывать предельно допустимые нагрузки на конструкцию, формировать требования к характеристикам тампонажного камня и оптимизировать параметры перфорационных работ.
«Мы разработали принципиально новый подход к моделированию, учитывающий множество важнейших факторов, игнорируемых традиционными методами. В их числе — состав перфорационных жидкостей, забойное и пластовое давление, свойства горных пород и физические процессы, возникающие при ударной нагрузке перфоратора», — комментирует руководитель исследования Сергей Чернышов, заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ.
Исследовательская группа успешно смоделировала напряженно-деформированное состояние околоскважинной зоны, применив три различные рецептуры тампонажных растворов. Практические испытания на двух месторождениях позволили определить наиболее эффективный состав.
«Наша инновационная модель охватывает все ключевые элементы конструкции: эксплуатационную колонну, цементный камень и породу-коллектор. Она позволяет учитывать неравномерность распределения давления в скважине при перфорации и все характеристики тампонажного камня», — поясняет Сергей Попов, руководитель лаборатории института проблем нефти и газа РАН.
В ходе масштабного исследования было проведено свыше 100 измерений максимального давления при создании перфорационных отверстий с использованием различных типов прострелочно-взрывной аппаратуры. Полученные данные позволили вычислить критические значения давления, приводящие к образованию трещин в креплении скважины.
Специалисты провели цементирование колонны, используя три варианта тампонажных составов с различными модифицирующими добавками. Для каждого состава были изготовлены и протестированы образцы в соответствии с действующими стандартами.
«Комплексное численное моделирование позволило нам визуализировать зоны разрушения цементного камня для всех типов составов в трех различных скважинах. Мы установили, что наибольшие повреждения возникают в составах с пониженной прочностью, особенно при высоком давлении перфорации. В результате нам удалось выявить оптимальный тампонажный состав, демонстрирующий максимальную устойчивость к перфорационным нагрузкам», — делится результатами Вадим Дерендяев, специалист кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ.
Инновационная разработка открывает новые возможности для детального анализа устойчивости креплений нефтяных скважин и прогнозирования характера их разрушения. Практическое применение полученных результатов и технологических рекомендаций позволяет оптимизировать состав тампонажных растворов и параметры перфорации. Внедрение этих достижений существенно снижает риски нарушения целостности скважин и значительно сокращает затраты на ремонтные работы.
Источник: naked-science.ru
