Моделирование процессов механического разрушения пород в околоскважинном пространстве

1.

Моделирование процессов механического
разрушения пород в околоскважинном
пространстве
Антонов А. А.
ГФ-18-03

2.

Модель механических свойств
Компоненты модели механических свойств
делятся на три группы:
1) упругие свойства;
2) прочностные свойства;
3) главные напряжения и поровое давление.

3.

Упругие свойства горных пород

4.

Статические и динамические упругие модули

5.

Пороупругость
Эффективное напряжение по Терцаги
Эффективное напряжение по Био
Вместе с обобщённым законом Гука, уравнением
движения жидкости (Навье-Стокса) и уравнением
фильтрации (Дарси) эффективное напряжение
образует основную систему уравнений теории
пороупругости.

6.

Прочностные свойства горных пород

7.

Напряженно-деформированное состояние
горных пород

8.

Построение модели устойчивости ствола
скважины

9.

Проектирование гидроразрыва пласта

10.

Мониторинг ГРП микросейсмическими
методами
В результате давления, оказываемого на горную
породу во время ГРП, происходит увеличение
порового давления. Увеличение порового
давления приводит к смещению мелких
естественно возникающих трещин в породе, что,
в свою очередь, приводит к возникновению
микросейсмических (упругих) волн.

11.

Математические модели гидроразрыва пласта
Существует четыре группы моделей, которые
отличаются степенью детализации описания
деформации породы при гидроразрыве.
Геометрическая концепция одномерных моделей
Геометрическая концепция псевдо трехмерных моделей
Геометрическая концепция двумерных моделей
Геометрическая концепция трехмерных моделей

12.

Модель Христиановича — Гиртсма — де Клерка
(KGD)

13.

Модель Перкинса — Керна — Нордгрена (PKN)

14.

Модель P3D

15.

Программная реализация моделирования
трещин ГРП
Результаты моделирования трещины KGD
Результаты моделирования трещины PKN

16.

Программная реализация моделирования
трещин ГРП
Сравнение формы сечения трещины P3D в различные моменты времени
Результаты моделирования трещины P3D

17.

Геологическое строение района работ
Эталонный участок расположен в
пределах
одного
из
месторождений
Центрального и Восточного Предкавказья. Его
разрез сложен породами кайнозойского и
мезозойского возрастов, целевые интервалы
расположены в пределах пород палеогеновой
системы

18.

Расчёт модели механических свойств

19.

Моделирование трещин ГРП в целевых
интервалах
Индекс хрупкости
Минимальное гор. напряжение
Прочность на растяжение
Индекс хрупкости (3D)
Модуль Юнга
Модуль сдвига

20.

Моделирование трещин ГРП в целевых
интервалах
Модель P3D
3D модель полученная в
симуляторе гидроразрыва

21.

Заключение
1. Гидроразрыв пласта является эффективной технологией для улучшения проницаемости и
проводимости неконвенционных месторождений.
2. Проектирование гидравлического разрыва пласта до сих пор включает много не до конца изученных
факторов.
3. Вопрос учёта значительной анизотропии является серьёзной проблемой, которая упирается в
необходимость разработки методологии для учёта более сложных моделей сред.