Анализ устойчивости крепи нефтедобывающих скважин при проведении кумулятивной перфорации на основе результатов геомеханического моделирования

Выполнен анализ устойчивости крепи для двух нефтедобывающих скважин при вторичном вскрытии продуктивных пластов методом кумулятивной перфорации. При проведении исследований использованы данные прямых замеров давлений в скважине на разном удалении от кабельного наконечника перфорационного устройства в момент детонации, которые превышали 50 МПа. Значения давлений аппроксимировались вдоль ствола скважины с помощью степенной зависимости. Для достоверного прогноза напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны интервала перфорации применялся программный комплекс ANSYS. Для определения поля напряжений строилась осесимметричная конечно-элементная схема, высота модели вдоль ствола скважины составила 39 м. При моделировании учитывалось, что геолого-физические свойства моделируемых пластов зависят от глубины залегания и пластового давления. Упруго-прочностные свойства формируемого тампонажного камня были определены в ходе лабораторных экспериментов для различных рецептур тампонажных растворов. По результатам моделирования определены области разрушения и запас прочности тампонажного камня, а также величины радиальных перемещений эксплуатационной колонны в интервале перфорации. Разработанные модель околоскважинной зоны и методические подходы могут быть использованы в дальнейшем при выборе оптимальных упруго-прочностных свойств тампонажного камня, перфорационных устройств и технологических параметров прострелочно-взрывных работ.

1. Агзамов Ф.А. Махмутов А.Н., Токунова Э.Ф. (2019). Исследование коррозионной стойкости тампонажного камня в магнезиальных агрессивных средах. Георесурсы, 21(3), с. 73–78. https://doi.org/10.18599/grs.2019.3.73-78

2. Ашихмин С.Г., Чернышов С.Е., Кашников Ю.А., Макдоналд Д.И.М. (2018). Влияние ориентации и схемы размещения каналов щелевой перфорации на проницаемость терригенных коллекторов в околоскважинной зоне пластов. Нефтяное хозяйство, (6), с. 132–135. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2018-6-132-135

3. Гайворонский И.Н., Костицын В.И., Савич А.Д., Черных И.А., Шумилов А.В. (2016). Повышение эффективности вторичного вскрытия продуктивных пластов. Нефтяное хозяйство, (10), с. 62–65.

4. Замахаев В.С., Кончаков В.Н. (1987). Инструкция по вскрытию пластов стреляющими перфораторами в разведочных обсаженных нефтегазовых скважинах. МинГео СССР. Утв. 1987. Раменское, 22 с.

5. Крылов Д.А., Марабаев Н.А., Таламанов Е.Н., Бурхайло В.А., Серенко И.А. (1981). Изменение контакта цементного камня с металлом обсадных труб при различных механических воздействиях. Бурение, (7), с. 18–21.

6. Крысин Н.И., Рябоконь Е.П., Турбаков М.С., Чернышов С.Е., Щербаков А.А. (2016). Совершенствование устройств щелевой гидропескоструйной перфорации в нефтяных скважинах. Нефтяное хозяйство, (8), с. 129–131.

7. Парное группирование зарядов в перфораторе. Промперфоратор. http://www.promperforator.ru/catalog/perforating_guns/149060022

8. Попов С.Н. (2021) Определение коэффициента запаса прочности цементного камня на основе численного моделирования напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны с учетом изменения упруго-прочностных свойств цемента в процессе его твердения и под воздействием кислотного реагента. SOCAR Proceeding, спец. вып. 2, c. 8–16. https://doi.org/10.5510/OGP2021SI200544

9. Попов С.Н. (2022) Геомеханическое моделирование и анализ устойчивости эксплуатационной колонны в условиях частичного отсутствия цементного камня. SOCAR Proceeding, спец. вып. 2, c. 34–40. https://doi.org/10.5510/OGP2022SI200726

10. Попов С.Н., Чернышов С.Е., Гладких Е.А. (2022). Влияние деформаций терригенного коллектора в процессе снижения забойного и пластового давления на изменение проницаемости и продуктивности скважины. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 333(9), с. 148–157. https://doi.org/10.18799/24131830/2022/9/3640

11. Савич А.Д., Шумилов А.В., Сальникова О.Л., Зиянгиров Р.М., Черных И.А. (2020). Оценка степени воздействия кумулятивной перфорации на крепь скважин. НТВ «Каротажник», (306), с. 53–71.

12. Савич А.Д., Элькинд С.Я. (2003). Вторичное вскрытие продуктивных пластов. НТВ «Каротажник», (106), с. 120–134.

13. Семенов Б.А., Семенцов А.А., Руцкий А.М. (1996). Нейтрализация фугасного действия ленточных кумулятивных перфораторов типа ПКС80. Геофизические методы поисков и разведки месторождений нефти и газа: Межвуз. сб. науч. тр. Пермь: ПГУ, с. 82–85.

14. Серяков А.В., Подбережный М.Ю., Бочаров О.Б., Азаматов О.Б. (2020). Устойчивость зоны сочленения соосных скважин различного диаметра (на примере месторождения ХМАО). Георесурсы, 22(3), с. 69–78. https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.69-78

15. Черников А.Д., Еремин Н.А., Столяров В.Е., Сбоев А.Г., СеменоваЧащина О.К., Фицнер Л.К. (2020). Применение методов искусственного интеллекта для выявления и прогнозирования осложнений при строительстве нефтяных и газовых скважин: проблемы и основные направления решения. Георесурсы, 22(3), с. 87–96. https://doi.org/10.18599/grs.2020.3.87-96

16. Чернышов С.Е., Ашихмин С.Г., Кашников Ю.А., Савич А.Д., Мосин А.В., Чухлов А.С. (2021). Оценка сохранности крепи скважин после проведения кумулятивной перфорации с учетом критерия разрушения цементного камня. Нефтяное хозяйство, (6), с. 50–53. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2021-6-50-53

17. Чернышов С.Е., Куницких А.А., Вотинов М.В. (2015). Исследование динамики гидратации и разработка составов расширяющих добавок к тампонажным растворам. Нефтяное хозяйство, (8), с. 42–44.

18. Чернышов С.Е., Попов С.Н., Варушкин С.В., Мелехин А.А., Кривощеков С.Н., Рен Ш. (2022). Научное обоснование методов вторичного вскрытия фаменских отложений юго-востока Пермского края на основании геомеханического моделирования. Записки Горного института, 257(5), с. 732–743. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.51

19. Шишин К.А., Рустамбеков Т.Ф., Крылов Д.А. (1977). Влияние опрессовки и перфорации скважин на качество разобщения пластов. РНТС ВНИИОЭНГ. Сер. Бурение, М.: ВНИИОЭНГ, (4), с. 29–34.

20. Chernyshov S.E., Galkin S.V., Krisin N.I., Turbakov M.S., Riabokon E.P. (2015). Efficiency improvement of abrasive jet perforation. SPE Annual Caspian Technical Conference and Exhibition, CTCE 2015. https://doi.org/10.2118/177375-MS

21. Rastegar R., Munawar M., Nowowiejski D., Granberg S., Cathrine Mehus, Benson A. (2015). Mitigating formation damage by using completion with built-in-casing perforations instead of perforation with explosive charges. SPE European Formation Damage Conference and Exhibition. https://doi.org/10.2118/174251-MS

22. Popov S., Chernyshov S., Gladkikh E. (2023). Experimental and numerical assessment of the influence of bottomhole pressure drawdown on terrigenous reservoir permeability and well productivity. Fluid Dynamics and Materials Processing, 19(3), pp. 619–634. https://doi.org/10.32604/fdmp.2022.021936