Ученые ТюмГУ выявили структуру решения задачи блокировки трещины с использованием метода характеристик и соотношения на разрыв на всех стадиях процесса.
Тюменские физики решили задачу блокировки техногенной трещины в нефтяном коллекторе / ©Getty images
Нефтяной коллектор может содержать как прослои суперколлекторов с проницаемостью, превышающей проницаемость остальной части пласта в сотни и тысячи раз, так и высокопроводящие каналы, наведенные региональной трещиноватостью в определенном направлении.
Когда давление закачки воды становится выше критического значения, происходит гидроразрыв пласта или гидроразрыв пласта в нагнетательной скважине. Это сводит на нет преимущества технологии заводнения. Закачиваемая вода быстро прорывается в добывающие скважины, что приводит к значительной обводненности продукции и снижению коэффициента охвата пласта заводнением.
Обработки, препятствующие такому развитию событий, – так называемые технологии улучшения конформности. В основе этих технологий лежит закачка реагентов, прежде всего суспензий, которые могут проникать в высокопроводящие каналы и трещины, но не могут течь через основную пористую массу коллектора.
Статья «Задача перекрытия техногенной трещины в пласте взвесью» физиков ТюмГУ Александра Гильманова, Константина Федорова и Александра Шевелева вышла в журнале Fluid Dynamics. В работе рассматривается проблема частичной или полной блокировки трещины гидроразрыва в нагнетательной скважине. Обычно определение давления образования трещины гидроразрыва в такой скважине проводят с использованием двухступенчатого дебита.
В ходе этого испытания при переходе от одной ступени к другой изменяется расход закачиваемой воды и измеряется динамика забойного давления. Отслеживание динамики развития трещины гидроразрыва в нагнетательной скважине и оценка ее параметров осуществляется в процессе записи непрерывной кривой изменения давления во времени в процессе изменения режимов работы скважины.
Модели, рассмотренные учеными ранее, не описывают блокировку трещины гидроразрыва в нагнетательной скважине, которая может быть необходима для предотвращения притока воды к реактивным добывающим скважинам для снижения обводненности добычи. Решение этой задачи впервые дается в настоящей работе.
Для оценки влияния параметров трещины на обводненность окружающих добывающих скважин необходимо рассмотреть секторную модель коллектора в окрестности трещины. По промысловым данным, в результате образования трещины гидроразрыва в нагнетательной скважине эффективность закачки воды может снизиться до 50 процентов из-за быстрого прорыва воды по трещине.
Ранее ученые предложили модель блокирования трещины гелеобразующей композицией, в которой координата фронта закачиваемого геля в трещине рассчитывается из уравнения материального баланса. Модель также позволяет определить проницаемость трещины с учетом присутствия геля в трещине.
Более сложные модели, которые можно использовать для описания рассматриваемого процесса, рассматривают размещение, например, расклинивающего агента в трещине гидроразрыва в виде потока взвеси. В настоящей работе рассматривается развитие этого подхода для описания процесса блокировки техногенной трещины полимернодисперсной суспензионной смесью. Такое описание представлено впервые. В качестве дисперсных частиц используют частицы глины, мела или древесной пыли.
Блокировки трещины гидроразрыва в нагнетательной скважине предложено взвесью частиц, размеры которых больше размеров пор коллектора. Это позволяет продвигать оторочку подвески к концу трещины, а затем начинать блокировать трещину. Установлено, что для высокопроницаемого коллектора возможен сценарий, при котором несущая фаза вытекает в пористую толщу в начале трещины, а пластовый флюид вытекает в трещину ближе к ее концу.
Найден безразмерный критерий подобия, при котором этот сценарий может быть реализован. Выявлена структура решения задачи блокировки трещины. На первом этапе подвес движется с замедлением, но достаточно быстро через трещину и достигает ее конца.
На втором этапе формируется отраженная волна в виде разрыва. На этом разрыве происходит блокировка трещины. Скорость разрыва уменьшается. Это свидетельствует о проблематичности полной блокировки перелома. Аналитические решения получены физиками с использованием метода характеристик и соотношения на разрыв на всех стадиях процесса.
