История развития геомеханики для решения задач нефтяной отрасли как предмет геолого-минералогических наук

-

Весь текст будет доступен после покупки

Геомеханика имеет широкое применение в различных областях науки и техники. В нефтяной отрасли она играет важную роль на всех этапах жизненного цикла месторождений нефти и газа (см. рисунок 1). На ранних стадиях разработки месторождений геомеханика позволяет прогнозировать пластовое давление, что далее используется при расчете запасов, планировании бурения и разработке. При бурении скважин геомеханика позволяет контролировать стабильность стенок скважин и оптимальную плотность бурового раствора. Для эффективного управления разработкой месторождений важно знать проницаемость разломов, регионы увеличения проницаемости из-за естественной трещиноватости горных пород, а также возможность дезинтеграции коллектора при добыче углеводородов - геомеханика позволяет оценить эти аспекты и принимать соответствующие решения. Снижение пластового давления также может вызвать уплотнение пород коллектора, влияющее на фильтрационно-емкостные свойства коллектора, поверхность земли над месторождением и состояние обсадных колонн - все эти вопросы могут быть оценены с помощью геомеханической модели. На всех этапах жизненного цикла месторождения сопровождается гидродинамической моделью, которая используется для планирования дальнейшей разработки. Учитывая изменения ФЕС коллектора под воздействием механических процессов, геомеханика может совместно с гидродинамической моделью уточнять ФЕС коллектора и прогнозы гидродинамической модели. При снижении добычи углеводородов начинают проведение гидроразрыва пласта (ГРП), для планирования которого также применяется геомеханическая модель.

Весь текст будет доступен после покупки

История развития геомеханики в нефтяной отрасли

За последние 40 лет применение геомеханики в разработке нефтяных и газовых месторождений стало все более распространенной практикой, приводя к включению инженеров-геомехаников в штаты команд нефтяников. Этот тренд в значительной степени связан с увеличением числа нетрадиционных нефтяных и газовых месторождений. Эффективное планирование гидравлического разрыва пласта или стимуляции естественной сети трещин для создания искусственной проницаемости напрямую зависит от знаний в области геомеханики.

Затруднительно количественно оценить степень интеграции геомеханических разработок в промышленность. Однако количество публикаций с термином "геомеханика" в названии, ежегодно выпускаемых Обществом инженеров-нефтяников (SPE) и хранимых в их библиотеке, может служить показателем данной интеграции. Объем таких публикаций показал постепенный рост в 1990-е годы, с заметным увеличением около 2000 года, предшествующим успешной разработке сланцевого газа в США в 2004 году и увеличению добычи сланцевой нефти в США после 2010 года.

Этот параметр не отражает различные аспекты геомеханического анализа, такие как уплотнение, гидравлический разрыв пласта и устойчивость ствола скважины, которые использовались в промышленности гораздо дольше. Уплотнение и просадка грунта стали объектом значительного внимания с конца 1950-х годов, включая месторождения Уилмингтон, Экофиск, Гронинген и Центральная Лукония. Устойчивость ствола скважины и пескопроявления стали активно изучаться в отрасли с конца 1970-х годов, особенно после публикации четырех важных статей по устойчивости ствола скважины [Bradley, 1979; Gough, Bell, 1982; Hottman, Smith, Purcell, 1979]. Это предвосхитило постепенное изменение в подземном бурении, включая бурение наклонно направленных и горизонтальных скважин как на суше, так и на шельфе в Северном море и Мексиканском заливе в 1980-х и 1990-х годах.

Множество учебников представляют всестороннее рассмотрение как теории, так и структуры применения геомеханики при планировании разработки месторождений [Fj?r и др., 2008; Zoback, 2007; Zoback, Kohli, 2019].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Addis M. A. The geology of geomechanics: Petroleum geomechanical engineering in field development planning // Geol. Soc. Spec. Publ. 2017. Т. 458. № 1. С. 7–29.
2. Anderson E. M. The dynamics of faulting // Trans. Edinburgh Geol. Soc. 1905. Т. 8. № 3. С. 387–402.
3. Antheunis D. и др. Perforation Collapse: Failure of Perforated Friable Sandstones // All Days. 1976.
4. Biot M. A. General Theory of Three-Dimensional Consolidation // Cit. J. Appl. Phys. 1941. Т. 12. С. 155.
5. Bol G. M. The Effect of Various Polymers and Salts on Borehole and Cutting Stability in Water-Base Shale Drilling Fluids // 1986a.
6. Bol G. M. Effect of Mud Composition on Wear and Friction of Casing and Tool Joints // SPE Drill. Eng. 1986b. Т. 1. № 05. С. 369–376.
7. Bol G. M. и др. Borehole Stability in Shales // SPE Drill. Complet. 1994. Т. 9. № 02. С. 87–94.
8. Bradley W. B. Failure of Inclined Boreholes // J. Energy Resour. Technol. 1979. Т. 101. № 4. С. 232–239.
9. Erling Fjar, R.M. Holt, A.M. Raaen, R. Risnes P. H. Petroleum Related Rock Mechanics, Volume 53, 2nd Edition // 2008. С. 514.
10. Feng Y., Gray K. E. Review of fundamental studies on lost circulation and wellbore strengthening // J. Pet. Sci. Eng. 2017. Т. 152. С. 511–522.

Весь текст будет доступен после покупки