Интенсификация работы нефте- и газоносных скважин представляет реальный экономический интерес для добывающих компаний. Один из наиболее распространенных способов повысить продуктивность скважины предполагает искусственное создание трещин, которые могут также привести к увеличению объема добываемой воды. Чтобы избежать негативных последствий от процедуры, трещину необходимо «контролировать», что требует привлечения дорогостоящего оборудования. Ученые Пермского Политеха нашли способ прогнозировать распространение трещин на этапе планирования работ и удешевить «контроль» уже созданных. Исследование выполнено в рамках реализации программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».
Разработки ученых закреплены в патентах РФ № 2769492 C1 и № 2771648 C1. Представленные технологии вносят вклад в обеспечение технологического суверенитета Российской Федерации.
Когда свойства нефтяного или газоносного пласта ухудшаются настолько, что добывать ресурсы традиционными способами становится нерентабельно или просто невозможно, разработчики производят гидравлический разрыв пласта. Это способ «возродить» работу скважины, при котором в нефте- или газоносном пласте искусственно создаются трещины. Чтобы применение данной технологии приносило только прибыль, но не вред, необходимо правильно оценить размер, положение и направление распространения трещины гидравлического разрыва.
— В настоящее время существует достаточно много технологий и методик по определению образовавшихся трещин. Наиболее распространенными являются способы пассивной сейсморазведки. С их помощью оценивают параметры трещины, опираясь, главным образом, на регистрацию и последующую локализацию микросейсмических событий, порождаемых непосредственно самим процессом трещинообразования. Так же для измерения трещин применяются активная сейсморазведка, системы датчиков, измеряющих напряжение тока, поданного в жидкость, заполняющую трещину и т.д. Каждый способ имеет свои ограничения, в том числе высокую стоимость необходимого оборудования, и ни один не позволяет прогнозировать распространение трещины, — объясняет доцент кафедры нефтегазовых технологий, кандидат технических наук Дмитрий Мартюшев.
Способ прогнозирования пространственной ориентации трещин, предложенный разработчиками из Пермского Политеха, основывается на данных, собираемых при геологоразведке. Он предполагает измерение пластового давления и построение карты его распределения перед проведением гидравлического разрыва. Просчитать вероятные пути распространения трещины можно с помощью методов определения пластового давления, основанных на математической обработке накопленного опыта гидродинамических и промысловых исследований, либо с применением технологий искусственного интеллекта (модульный сервис DSA).
Что касается измерения уже созданных трещин, ученые предложили методику, не требующую сбора дополнительных сведений, а, значит, менее затратную, чем имеющиеся. Размеры трещины оцениваются с помощью обработки данных гидродинамических исследований, получаемых при проведении разрыва. А её направление предлагается определять на основе информации об объёмах жидкости (нефти или газа), поступающих из скважин месторождения до и после проведения гидроразрыва.
— Эффективность модели подтверждена данными с Шершневского месторождения. Сразу после осуществления разрыва на скважине были проведены гидродинамические исследования. Используя их результаты, мы определили длину трещины, равную 342 м. Затем мы сопоставили сведения об объемах нефти, полученной из разных скважин месторождения за 12 месяцев до и 12 - после проведения гидравлического разрыва пласта. По динамике этих цифр можно сделать вывод о направлении развития трещины. Полученные результаты совпадают с данными микросейсмического мониторинга, проводимого на месторождении, — рассказывает Дмитрий Мартюшев.
Таким образом, эффективность предложенного учеными метода подтверждена на реальных данных. В перспективе он позволит определять пространственное расположение трещины гидроразрыва и ее геометрические параметры по геолого-промысловым данным, без привлечения дорогостоящих микросейсмических исследований.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.