Ученые ТюмГУ разработали модель, которая необходима, чтобы предотвратить прорыв воды по трещине от нагнетательной скважины в зону дренирования добывающей скважины при добыче нефти.
Физик ТюмГУ Александр Гильманов / © УСК ТюмГУ, Юлия Петрова
Заводнение (процесс закачки воды в пласт для вытеснения нефти) плотных низкопроницаемых коллекторов (пористых горных пород, способных пропускать через себя жидкости) с высоким пластовым давлением часто сопровождается формированием техногенных трещин, или трещин автогидроразрыва пласта (автоГРП), что может приводить к раннему обводнению (повышению доли воды) продукции.
Так как этот процесс неконтролируемый, обычно проводятся специальные исследования по определению давления или градиента давления, при котором происходит раскрытие трещин. Такие исследования позволяют ограничить давление закачки и не допустить формирования трещин автоГРП. Полный анализ указанных процессов сопровождается геомеханическим исследованием.
Такой подход позволяет детально моделировать образование и развитие трещин автоГРП. Однако в ряде случаев образование трещин автоГРП все же происходит. При давлениях закачки, отличающихся от давления гидроразрыва пласта на 1–2 МПа, начинается массовое формирование трещин автоГРП. Пример формирования значительного количества трещин автоГРП – Приобское месторождение.
Высокие пластовые давления и низкая приемистость воды за счет малого значения относительной фазовой проницаемости воды при остаточной нефтенасыщенности k(Sor) (способность воды течь в пласте в присутствии других фаз при таком отношении объема нефти к объему пор, при котором нефть не течет) вынуждают для компенсации отбора продукции закачкой воды держать забойное давление выше давления раскрытия трещин.
Диагностика приемистости нагнетательных скважин показывает наличие излома на индикаторной диаграмме; гидропрослушивание скважин и специальные индикаторные исследования указывают на рост трещин. Часто размеры этих трещин достигают километровой длины.
Экспериментальные исследования на керновом материале показывают, что в результате закачки гелеобразующих составов происходит ограничение эффективных размеров трещины автоГРП вследствие оседания частиц геля вплоть до полного блокирования трещины, причем в случае наличия нескольких трещин в пласте реагент преимущественно будет заходить в более высокопроницаемую трещину, оставляя менее проницаемые трещины практически не блокированными.
Применение гидродинамических моделей для прогнозирования этих процессов невозможно за счет существенно разных масштабов процессов в трещине, около нее и в области межскважинного пространства.
Статья «Анализ возможности блокирования трещин автоГРП суспензионной системой» физиков ФТИ (ШЕН) ТюмГУ Александра Гильманова, Александра Шевелёва и других вышла в «Вестнике Томского государственного университета. Математика и механика». Ученые попытались сделать оценку кольматирующего (затягивающего трещины) действия полимер-дисперсных составов с использованием математической модели закачки и транспорта суспензии по трещине.
В статье впервые разработана математическая модель закачки и транспорта суспензии по трещине и оценивается кольматирующее действие полимер-дисперсных составов, когда размеры частиц больше размеров поровых каналов и не проникают в пласт. Проводится сравнение полученных оценок с промысловыми данными для понимания механизма воздействия суспензионного состава. Сопоставление показывает, что часто такие обработки нагнетательных скважин приводят к частичной кольматации трещин и ограничению их длины.
Предлагается гипотеза, что при больших длинах трещины автоГРП может образовываться высокопроницаемый канал между нагнетательной и окружающими добывающими скважинами. Предложена упрощенная модель кольматации трещины автоГРП ПДС с частицами заведомо большего размера, чем поровые каналы. Эта модель не учитывает кольматацию призабойной зоны пласта, кроме кольматации трещины автоГРП, поскольку предполагается наличие утечек в пласт только несущей жидкости (воды).
Разработанная модель необходима для оценки возможности кольматации трещины автоГРП, чтобы предотвратить прорыв воды по этой трещине от нагнетательной скважины в зону дренирования добывающей скважины.
Полученное аналитическое решение показывает, что в этом случае возможна кольматация лишь части трещины, при сокращении размеров трещины величина расхода не согласована с приемистостью кольматированной трещины, что приводит к резкому росту забойного давления в нагнетательной скважине на определенном этапе обработки. Решение позволяет рассчитать закольматированный размер трещины и оценить необходимый объем суспензии и падение коэффициента приемистости скважины после обработки. Анализ промысловых данных по обработке скважин с автоГРП ПДС показывает, что в большинстве случаев снижение обводненности окружающих скважин происходит именно за счет кольматации трещины и ликвидации высокопроницаемого канала связи.
