|
1. Проведение испытаний кернового материала из коллектора исследуемого месторождения на экспериментальном стенде ИСТИН.
Один из ключевых моментов метода направленной разгрузки пласта - определение вида и уровня напряжений, при которых в породе в призабойной части пласта начинается процесс трещинообразования. Очевидно, что величина этих напряжений и их вид будут различны для различных пород, условий их залегания, пластового давления и ряда других факторов. И определить их можно только экспериментальным путем, испытывая керновый материал из исследуемого месторождения на установке ИСТИН.
Результатом испытания образцов породы на стенде ИСТИН являются:
- Определение величины и вида напряжений, которые необходимо создать в породе в призабойной части пласта (ПЗП), чтобы вызвать в ней процесс микро- и макрорастрескивания или разрушения породы, сопровождающийся необратимым увеличением ее проницаемости;
- Определение упругих модулей породы, необходимых для расчета напряженно-деформированного состояния в ПЗП при различных конструкциях забоя (открытый ствол, обсадка, тип перфорации, ориентированные щели и т.д.). Горные породы, слагающие коллектора нефтяных и газовых месторождений, и в первую очередь песчаники, обладают выраженной слоистой анизотропией, связанной с наличием горизонтального напластования. Поэтому по своим деформационным и прочностным свойствам они близки к трансверсально изотропному материалу, и характеризуются не двумя, а пятью модулями упругости.
2. Расчет напряжений, возникающих в ПЗП при различных конструкциях забоя скважины.
Проведение расчетов на втором этапе адаптации метода направленной разгрузки пласта к условиям конкретного месторождения должно дать ответ на вопрос, каким образом в окрестности скважины можно создать те напряжения, которые, согласно результатам испытаний, образцов породы на первом этапе, необходимы для реализации метода НРП.
Для изменения действующих в пласте напряжений имеются, фактически, две возможности: управление давлением на забое скважины и создание необходимой конструкции забоя скважины.
При проведении расчетов прежде всего необходимо выяснить, возможно ли при уже существующей конструкции забоя скважины (наличие обсадки, фильтра хвостовика, имеющаяся перфорация и др.) инициировать в окрестности скважины процесс трещинообразования. В зависимости от того, обсажена скважина или нет, совершенно различными будут напряжения, возникающие в ее окрестности при одних и тех же давлениях на забое скважины. Если в результате расчетов выяснится, что при данной конструкции скважины даже при создании на забое максимальных депрессий инициировать процесс трещинообразования в породе невозможно, то возникает вопрос, какие технологические мероприятия следует провести, чтобы это стало возможным.
Во-первых, какую перфорацию необходимо осуществить - кумулятивную или щелевую. Если необходимо провести кумулятивную перфорацию, то следует ответить на ряд вопросов: каким должен быть диаметр отверстий и их длина; какова должна быть плотность перфорации; в каких интервалах пласта следует провести дополнительную перфорацию.
При выборе щелевой перфорации необходимо определить направление щелей - горизонтальное или вертикальное. Для выбранного типа перфорации необходимо определить уровень депрессии на забое скважины для инициирования процесса трещинообразования.
Имеются и другие факторы, которые необходимо учитывать при проведении расчетов.
Ответы на поставленные выше вопросы представляют собой сложную проблему, поскольку требуют численного решения существенно трехмерных задач теории упругости и разрушения.
Для вычисления напряженно-деформированного состояния в призабойной зоне пласта (ПЗП) использовался пакет программ ANSYS 5.7, адаптированный с учетом специфики изучаемой проблемы [1]. Этот пакет программ позволяет на основе метода конечных элементов численно решать пространственные задачи практически любого уровня сложности для исследуемых типов среды и граничных условий.
На рис.4.9 – 4.11 в качестве примера приведены расчеты напряжений для трех типичных ситуаций: задача о перфорационном отверстии в виде конуса в обсаженной скважине (рис.4.9); задача о перфорационном отверстии в виде конуса в необсаженной скважине (рис. 4.10); задача о двух перфорационных отверстиях в виде конуса в необсаженной скважине (рис.4.11).
На каждом из рисунков показаны изолинии интенсивностей касательных напряжений, ответственных за разрушение породы. Приведенные изолинии, отложенные в долях от горного давления, соответствуют максимальной депрессии на забое скважины. Расчеты базовых задач проводились для изотропной среды с некоторыми характерными для горных пород упругими константами.
Рис. 4.9. Распределение интенсивностей касательных напряжений в окрестности обсаженной скважины с перфорационным отверстием в виде конуса
Рис. 4.10. Распределение интенсивностей касательных напряжений в окрестности необсаженной скважины с перфорационным отверстием в виде конуса
Рис. 4.11. Распределение интенсивностей касательных напряжений в окрестности обсаженной скважины с двумя перфорационными отверстиями в виде конусов.
Результатом проведения расчетов является:
- Определение для различных конструкций забоя скважины на данном месторождении уровней депрессий, необходимых для инициации процесса георыхления в ПЗП.
- Определение размеров зоны трещинообразования и его интенсивности в ПЗП в зависимости от давления на забое скважины. Величина этой зоны, помимо давления на забое скважины, зависит от деформационных и прочностных свойств породы, а также от дебита нефти или газа в скважину.
- Оценка на основе выполненных расчетов ожидаемого эффекта от использования метода направленной разгрузки пласта на данном месторождении.
Do'stlaringiz bilan baham: |
