В рамках международного проекта, выполненного коллективом Передовой инженерной школы Санкт-Петербургского государственного университета совместно с Пекинским институтом нефти (Китай) разработан метод анализа геофизических данных, который позволяет определять направление микротрещин в горных породах, расположенных глубоко под поверхностью Земли. С его помощью можно проводить бурение скважин для добычи углеводородов вдоль этих трещин, что существенно повышает эффективность добычи.
Добыча нефти / © Documerica, unsplash.com
Результаты исследования опубликованы в сборнике материалов Proceedings of the International Field Exploration and Development Conference 2023. Сейсморазведка — это единственный на сегодняшний день метод, позволяющий без бурения заглянуть внутрь Земли на большую глубину (до 15 километров и даже глубже) и получить детальные трехмерные изображения геологических пластов.
Для этого ученые генерируют на поверхности Земли сейсмические волны с помощью специального оборудования. Эти волны проникают вглубь геологической среды, отражаются от геологических тел, в том числе пластов, в которых находятся газовые скопления, и регистрируются на поверхности Земли специальными датчиками (сейсмоприемниками). После специальной обработки собранной информации получаются трехмерные изображения, на которых видны потенциальные области скопления газа.
Большая часть крупных газовых месторождений в России уже открыта и изучена. Поэтому компании вынуждены осваивать более мелкие и трудноизвлекаемые газовые месторождения. В таких случаях, а также, когда месторождение уже истощается, применяется гидроразрыв пласта (ГРП), чтобы увеличить газоотдачу. ГРП предполагает, что в породу, через микротрещины, под высоким давлением нагнетается вода, смешанная с различными химическими веществами. Эта смесь выдавливает искомые ресурсы наружу. Важно знать направление этих трещин, так как выкачивать углеводороды вдоль трещин гораздо эффективнее, чем поперек.
«Мы предложили и обосновали специальный метод анализа данных сейсморазведки для определения азимута натуральных (естественных) трещин. Если все сильно упростить, то это работает так: направленная трещиноватость в горных породах вызывает так называемую азимутальную анизотропию: сейсмическая волна распространяется вдоль трещин быстрее, чем в поперечном направлении. Анализируя специальным образом скорости прихода сейсмических волн под разными направлениями, мы можем определить ориентацию трещин», – сказал руководитель данного проекта, директор Передовой инженерной школы СПбГУ Вячеслав Половков.
Ученые сделали математическое обоснование предлагаемого подхода и проверили его с помощью серии экспериментов на уникальном оборудовании, разработанном аспирантом кафедры геофизики СПбГУ Дмитрием Поповым. Для проверки предложенной технологии были созданы физические модели, имитирующие геологические слои с упорядоченной трещиноватостью. Кроме этого, ученые использовали данные, полученные специалистами Пекинского института нефти, под руководством профессора Пинбо Динг на моделях с заранее известной ориентацией трещин. Математическое обоснование предлагаемого подхода было получено геофизиком Мексиканского нефтяного института Татьяной Чичининой.
