ПНИПУ: разработана модель для повышения устойчивости нефтяных скважин

Ученые Пермского Политехнического университета создали новую математическую модель, которая позволяет более точно оценивать напряжение в околоскважинной зоне, обеспечивая повышение устойчивости и продуктивности нефтяных скважин. Об этом сообщает ПНИПУ.

Геомеханическое моделирование широко применяется при строительстве и разработке нефтяных месторождений.

Оно помогает подбирать оборудование для вскрытия пласта, определять оптимальную траекторию ствола скважины и оценивать устойчивость горных пород во время бурения и добычи. Однако существующие аналитические решения часто оказываются неточными, так как не учитывают всех факторов, включая геометрию перфорационных каналов. Это может приводить к снижению продуктивности и устойчивости скважин.

Разработанная учеными численная модель включает обсадную колонну, цементный камень и нефтенасыщенные породы, а также учитывает геометрию перфорационных каналов. Для оценки взаимодействия между элементами крепи используются контактные элементы, что делает модель более реалистичной.

"Наша модель позволяет рассчитывать распределение напряжений и оценивать запас прочности обсадной колонны, цементного камня и околоскважинной зоны с учетом всех конструктивных особенностей. Это дает возможность прогнозировать устойчивость скважины и предотвращать аварийные ситуации", — объяснил Сергей Попов, заведующий лабораторией Института проблем нефти и газа РАН, доктор технических наук.

Работоспособность модели была проверена в программе ANSYS 19 на примере простой вертикальной скважины без учета перфораций и обсадной колонны.

Расчеты показали высокую точность: отклонение результатов от классических формул составило всего 3,8%, что говорит о высокой надежности модели.

"Модель позволяет оценивать, насколько элементы крепи способны выдерживать нагрузку. Например, запас прочности цементного камня составил 2–3 единицы, а обсадной колонны — 3–4 единицы, что свидетельствует о высокой устойчивости конструкции", — добавил Сергей Чернышов, заведующий кафедрой "Нефтегазовые технологии" ПНИПУ, доктор технических наук.

Разработка открывает новые возможности для повышения эффективности разработки нефтяных месторождений. Более точное геомеханическое моделирование позволит улучшить выбор оборудования, оптимизировать конструкцию скважин и снизить риски при бурении и эксплуатации.