Új hidraulikus rétegrepesztési technológiák. Olaj és gáz: új technológiák
Ez a technológia, amelyet több mint fél évszázada az olajkutak munkájának intenzívebbé tételére és termelékenységének növelésére alkalmaztak, talán a leghevesebb vita a környezetvédők, a tudósok, az átlagpolgárok, sőt gyakran maguk a bányászatban dolgozók körében is. Eközben a hidraulikus rétegrepesztés során a kútba szivattyúzott keverék 99%-ban vízből és homokból, valamint csak 1%-ban kémiai reagensekből áll.
Mi akadályozza az olaj visszanyerését
A kút alacsony termőképességének fő oka a képződmény rossz természetes permeabilitása és a rossz minőségű perforáció mellett a képződmény fúrólyuk közeli zónájának permeabilitásának csökkenése. Ez a neve a kút körüli képződmény azon területének, amely a kút építését és az azt követő működését kísérő különböző folyamatok legintenzívebb hatásának van kitéve, és megzavarja a kút kezdeti egyensúlyi mechanikai és fizikai-kémiai állapotát. képződés. Maga a fúrás megváltoztatja az eloszlást belső feszültségek a környező sziklában. A fúrás során a kút termelékenységének csökkenése a fúrófolyadék vagy annak szűrletének a formáció alsó lyukzónájába való behatolása következtében is bekövetkezik.
A kutak alacsony termelékenységének oka lehet az alacsony teljesítményű perforátorok alkalmazása miatti rossz minőségű perforáció is, különösen a mélykutakban, ahol a töltések robbanásából származó energiát a nagy hidrosztatikus nyomások energiája nyeli el.
A kutak üzemeltetése során a formáció alsó lyukzónájának áteresztőképességének csökkenése is bekövetkezik, ami a tartályrendszerben a termobár egyensúly megsértésével és a szabad gáz, paraffin és aszfalt-gyantaszerű anyagok felszabadulásával jár az olajból. , eltömíti a tározó pórusterét. Az alsó lyukképződési zóna intenzív szennyeződése is megfigyelhető a munkaközegek behatolása következtében a különböző javítási munkák. Gyorsulás injekciós kutak romlik a képződmény pórusterének eltömődése miatt a befecskendezett vízben lévő korróziós termékekkel, iszapokkal és olajtermékekkel. Az ilyen folyamatok eredményeként nő a folyadék és gáz szűréssel szembeni ellenállása, csökken a kutak áramlási sebessége, és szükség van a képződmény alsó lyukzónájának mesterséges befolyásolására a kutak termelékenységének növelése és hidrodinamikájuk javítása érdekében. kapcsolat a formációval.
Technológiarepedés
Az olajvisszanyerés fokozása érdekében fokozza az olaj és gázkutakés a besajtoló kutak injektivitásának növelése során a hidraulikus repesztés vagy repesztés módszerét alkalmazzák. A technológia abból áll, hogy a célformációban nagy vezetőképességű törést hoznak létre a nyomás alatt bejuttatott folyadék hatására, hogy biztosítsák a keletkezett folyadék áramlását a kút aljára. A hidraulikus rétegrepesztés után a kút termelési sebessége általában meredeken növekszik, vagy a lehívás jelentősen csökken. A hidraulikus rétegrepesztési technológia lehetővé teszi az üresjáratú kutak „újjáélesztését”, ahol a hagyományos módszerekkel történő olaj- vagy gáztermelés már nem lehetséges vagy veszteséges.
A hidraulikus repesztés (HF) az egyik leginkább hatékony eszközök a kutak termelékenységének növelése, mivel ez nemcsak a kút vízelvezető zónájában található készletek termelésének fokozásához vezet, hanem bizonyos feltételek mellett lehetővé teszi ennek a zónának a jelentős bővítését is, rossz vízelvezetésű zónák és közbenső rétegek bevezetésével a termelésbe - és ennélfogva magasabb végső olajvisszanyerés érhető el.
Történethidraulikus repesztési módszer
Az első kísérletek az olajkutakból történő olajtermelés fokozására az 1890-es években történtek. Az USA-ban, ahol akkoriban gyors ütemben fejlődött az olajtermelés, sikeresen teszteltek egy módszert a szűk kőzetekből történő termelés serkentésére nitroglicerin segítségével. Az ötlet az volt, hogy nitroglicerin-robbanás segítségével zúzzák össze a sűrű kőzeteket a kút alsó nyílásában, és biztosítsák az olaj áramlásának növelését a fenékre. A módszert egy ideig sikeresen alkalmazták, nyilvánvaló veszélyei ellenére.
Az első kereskedelmileg sikeres hidraulikus rétegrepesztést 1949-ben hajtották végre az USA-ban, majd számuk meredeken növekedni kezdett. Az 50-es évek közepére az elvégzett hidraulikus rétegrepesztési műveletek száma elérte az évi 3000-et. 1988-ban az elvégzett hidraulikus repesztési műveletek száma meghaladta az 1 milliót, és ez csak az Egyesült Államokban volt.
A hazai gyakorlatban a hidraulikus rétegrepesztési módszert 1952-ben kezdték el alkalmazni. A módszer használatának csúcspontját 1959-ben érte el, ezt követően csökkent a műtétek száma, majd ez a gyakorlat teljesen megszűnt. Az 1970-es évek elejétől az 1980-as évek végéig a hidraulikus rétegrepesztés a hazai olajtermelésben ipari méretekben nem hajtották végre. Nagy olajmezők üzembe helyezésével kapcsolatban Nyugat-Szibéria egyszerűen megszűnt a termelés fokozásának igénye.
… És ma van a nap
A hidraulikus rétegrepesztés gyakorlatának újjáéledése Oroszországban csak az 1980-as évek végén kezdődött. Jelenleg a hidraulikus rétegrepesztési műveletek számában a vezető pozíciókat az USA és Kanada foglalja el. Őket Oroszország követi, ahol elsősorban Nyugat-Szibéria olajmezőin alkalmazzák a hidraulikus rétegrepesztési technológiát. Oroszország gyakorlatilag az egyetlen ország (Argentínát nem számítva) az Egyesült Államokon és Kanadán kívül, ahol a hidraulikus rétegrepesztés bevett gyakorlat, és eléggé megfelelően érzékelik. Más országokban a hidraulikus rétegrepesztési technológia alkalmazása a helyi előítéletek és a technológiai félreértések miatt nehézkes. Némelyikük jelentős korlátozásokat ír elő a hidraulikus rétegrepesztési technológia alkalmazására vonatkozóan, beleértve a használatának teljes tilalmát is.
Számos szakértő úgy érvel, hogy a hidraulikus rétegrepesztési technológia alkalmazása az olajtermelésben az ökoszisztéma irracionális, barbár megközelítése. Ugyanakkor a módszert szinte minden nagyobb olajtársaság széles körben alkalmazza.
A hidraulikus rétegrepesztési technológia alkalmazása meglehetősen kiterjedt - az alacsony áteresztőképességű tartályoktól a nagy áteresztőképességű tartályokig gázban, gázkondenzátumban és olajkutak. Ezen túlmenően a hidraulikus rétegrepesztéssel speciális problémák is megoldhatók, például homok eltávolítása a kutakból, információ beszerzése a vizsgáló kutakban lévő vizsgálati objektumok tározói tulajdonságairól stb.
IN utóbbi években A hidraulikus rétegrepesztési technológiák oroszországi fejlesztése a támasztóanyag-befecskendezés mennyiségének növelését, a nitrogén-hidraulikus rétegrepesztés gyártását, valamint a tározóban történő többlépcsős hidraulikus rétegrepesztést célozza.
Berendezések számárahidraulikus repesztés
A hidraulikus rétegrepesztéshez szükséges berendezéseket számos külföldi és hazai vállalkozás gyártja. Az egyik a TRUST-ENGINEERING cég, amely a hidraulikus rétegrepesztéshez szükséges berendezések széles választékát mutatja be standard kivitelben és a megrendelő kérésére végrehajtott módosítások formájában. .
Mint versenyelőnyök a TRUST-ENGINEERING LLC termékei miatt meg kell jegyezni a termelés lokalizációjának magas arányát; alkalmazása a legtöbb modern technológiák tervezés és gyártás; a világ iparági vezetőitől származó alkatrészek és alkatrészek felhasználása. Fontos megjegyezni a magas kultúra tervezési, gyártási, garanciális, jótállás utáni és szolgáltatás. A TRUST-ENGINEERING LLC által gyártott hidraulikus rétegrepesztéshez szükséges berendezéseket könnyebb megvásárolni a moszkvai képviseleti irodák miatt ( Orosz Föderáció), Taskentben (Üzbég Köztársaság), Atyrauban (Kazah Köztársaság), valamint Pancevoban (Szerbia).
Természetesen a hidraulikus rétegrepesztési módszer, mint minden más, a bányászatban alkalmazott technológia, nem mentes bizonyos hátrányoktól. A fracking egyik hátránya az pozitív hatása a műveleteket semmissé tehetik előre nem látható helyzetek, amelyek kockázata ilyen kiterjedt beavatkozás esetén meglehetősen magas (például egy közeli víztározó tömítettségének váratlan megsértése lehetséges). Egy időben. a hidraulikus rétegrepesztés ma az egyik leginkább hatékony módszerek olyan kutak intenzívebbé tétele, amelyek nem csak a kis áteresztőképességű képződményekbe, hanem a közepes és nagy áteresztőképességű tározókba is behatolnak. A hidraulikus rétegrepesztésből a legnagyobb hatás a megvalósítás során érhető el integrált megközelítés a hidraulikus rétegrepesztés, mint a fejlesztési rendszer elemének tervezéséhez, különféle tényezők figyelembevételével, mint a képződmény vezetőképessége, kútelhelyezési rendszere, képződmény energiapotenciálja, repedésmechanika, repesztési folyadék és támasztóanyag jellemzői, technológiai és gazdasági korlátok.
Ide tartoznak az új repesztőfolyadékok, felületaktív anyagok, hidrofób szerek és adalékanyagok.
A TagraS-RemService cég újdonságot mutatott be technológiai megoldások hidraulikus rétegrepesztésre (repesztésre) nehéz geológiai és műszaki körülmények között.
A cég új, alacsony viszkozitású, jó homokhordozó tulajdonságokkal rendelkező repesztőfolyadékot kezdett alkalmazni. Használat ebből a termékből lehetővé teszi:
1. A támasztót (támasztót) egyenletesen helyezze el a produktív formáció magassága és hossza mentén.
2. A repedés magassági növekedésének szabályozása (hidraulikus repesztés végrehajtása gyenge vízzáró képződményeken)
3. Csökkentse a támasztócsomag sérülését a gél teljes megsemmisülése után (fenntartja a törési vezetőképességet).
A TagraS-RemService egy új rögzítőanyag - módosított homok - laboratóriumi tesztelésén dolgozik. Ez a termék segít csökkenteni a víz mozgását a hidraulikus repedés mentén, különösen a nagy vízállású kutak hidraulikus repesztési műveletei során. A homok hidrofób tulajdonságokkal rendelkezik, egyenletesen oszlik el a repedés teljes magasságában, és lehetővé teszi a repesztőfolyadék viszkozitásának csökkentését.
A felületaktív anyagokkal (felületaktív anyagokkal) gélesített sav alapú kombinált sav-propáns hidraulikus rétegrepesztés új technológiája lerövidíti a kút kialakításának és működési módba hozásának folyamatát, valamint csökkenti a folyamat kényszerített leállításának kockázatát is. Új kémiai reagensek alkalmazása megakadályozza, hogy a polimer a formációba kerüljön. Ugyanakkor a tartályba szivattyúzott folyadék mennyisége csökken, mivel a vizes poliszacharid gél támasztóanyaggal történő pumpálási ciklusa megszűnik.
A „TagraS-RemService” emellett a hidrohomoksugaras perforáció technológiáját is elsajátítja további hidraulikus repesztéssel. Az új műszaki megoldás fő előnye a képződményre gyakorolt célzott hatás lehetősége anélkül, hogy más perforációs intervallumokat, pl. repedés előzetes létrehozása hidrohomokfúvással történő perforáció során. Az oszlop mögött gyenge minőségű cementkővel ellátott kutaknál is végezhetők műveletek. Ez a technológia lehetővé teszi a többzónás hidraulikus rétegrepesztést kutakban vízszintes befejezéssel.
A hidraulikus repesztőfolyadék viszkozitásának "menet közben" történő szabályozása érdekében a támasztóanyag frakciójától és koncentrációjától függően új reagens - ülepedésgátló adalék - használatát javasoljuk, amely lehetővé teszi:
1. A támasztóanyagot egyenletesen oszlassa el a függőleges repedés mentén.
2. Növelje a hidraulikus repesztőfolyadék homokszállító képességét.
3. Csökkentse a zselésítőszer mennyiségét.
A TagraS-RemService nemrégiben bemutatta ezeket a fejlesztéseket az Olajban. Gáz. Petrokémia" a Tatarstan Petrochemical Forum keretein belül. Rustam Minnikhanov Tatarstan elnöke megismerkedett a cég standjával.
Az elmúlt néhány évtizedben a fejlett országok globális gázipara az egyik legfejlettebb technológiai iparággá nőtte ki magát. Végrehajtás csúcstechnológiaátalakította az ipart és a világgazdaság technológiai vezetői közé sorolta.
A földgázt, mint a világ egyik legtisztább és legelterjedtebb fosszilis tüzelőanyagát, egyre gyakrabban használják energiatermelésre. Ez az ilyen típusú energiaforrások iránti egyre növekvő kereslethez vezet. Ugyanakkor, ahogy azt számos szakértő várta, a kék üzemanyag fogyasztása tovább fog növekedni. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) az elkövetkező években egy „aranykorszak” beköszöntét jósolja. földgáz. Egyre inkább kiszorítja az egyéb energiaforrásokat, és részesedése a globális energiából 2035-re 25 százalékra vagy még többre emelkedik a mai 21 százalékról.
A gáziparnak lépést kell tartania a növekvő kereslettel és több földgázt kell termelnie, többek között minőségi növekedéssel, azaz technológiai innovációk bevezetésével. A gázipar további fejlődésének jelentős lehetősége a termelés fejlesztésében rejlik nem hagyományos források földgáz. Így az Egyesült Államokban a palagáz fejlesztése gyorsan fejlődött az elmúlt néhány évben. A metán széntelepekből történő kinyerésére szolgáló technológiák viszont relevánsak Oroszország számára. Különösen az orosz Gazpromban ezt az irányt a gázkonszern erőforrásbázisának bővítésére irányuló stratégia egyik fő irányának nevezik. A hazai és külföldi olaj- és gázipari vállalatok erőforrásbázisának bővítésére különleges helyet foglalnak el a földgáz tengeri talapzaton történő előállítására irányuló projektek végrehajtása, beleértve az Északi-sarkvidéket is.
Ez a rész kiemeli azokat az újításokat, amelyek átalakították a gázipart. Mindenekelőtt a kutatási és termelési technológiákat emelik ki. Emellett szó esik azokról az innovációkról, amelyek kibővítették a földgáz tüzelőanyagként való felhasználásának lehetőségeit, és lehetővé tették a 21. század legígéretesebb energiahordozójának szerepét.
Új technológiák a kutatási és termelési szegmensben
A kutatási és termelési szektorban a technológiai innovációknak sikerült új lehetőségeket nyitniuk az ipar számára a földgáztermelés növelésére és a növekvő kereslet kielégítésére. Fontos, hogy ezekkel a technológiákkal sikerült hatékonyabbá, biztonságosabbá és környezetbarátabbá tenni a földgáz feltárását és kitermelését. Az alábbiakban röviden tárgyalunk néhány technológiai újítást ezen a területen:
o 3 D és 4D szeizmikus felmérés– a szeizmikus kutatás fejlesztése, amely lehetővé teszi a sűrűségadatok megszerzését és elemzését sziklák három dimenzióban nagymértékben megváltoztatta a földgáztermelés jellegét. A 3D szeizmikus a hagyományos szeizmikus képalkotási technikákat nagy teljesítményű számítógépekkel ötvözi, hogy háromdimenziós modelleket hozzon létre a felszín alatti rétegekről. A 4D szeizmikus felmérések kiegészítik ezeket, és lehetővé teszik a jellemzők időbeli változásainak megfigyelését. A 3D és 4D megkönnyíti az azonosítást ígéretes betétek, növelik fejlesztésük hatékonyságát, csökkentik a száraz kutak számát, csökkentik a fúrási költségeket, és csökkentik a kutatási időt is. Mindez gazdasági és környezeti előnyökhöz vezet.
o CO 2 – Homok – Hidraulikus rétegrepesztés(hidraulikus repesztés). 1970 óta alkalmazzák a hidraulikus rétegrepesztési módszert, amely megnövelte a föld alatti képződményekből származó földgáz és olaj áramlási sebességét. A CO2 homok - repesztési technológia magában foglalja a homok kitámasztóanyag és a folyékony CO2 keverékének felhasználását, ami olyan repedések kialakulásához és kiterjedéséhez vezet, amelyeken keresztül az olaj és a földgáz szabadabban áramolhat. A CO2 ezután elpárolog, és csak homok marad a képződményben, a repesztési folyamatból származó egyéb maradványok nélkül, amelyeket el kell távolítani. Ez a technológia lehetővé teszi a földgáz fokozott kitermelését, miközben környezetbarát, mivel nem hoz létre hulladékot a föld alatt, és védi a felszín alatti vízkészleteket is.
o Tekercses cső(tekercses cső) - a világ egyik legdinamikusabban fejlődő területe a gáz- és olajmező berendezések gyártásában. A kútművelet tekercscsöves módszere a kutak fúrása és üzemeltetése során csatlakozásmentes hajlékony csövek használatán alapul. A tekercses csőtechnológiák közé tartozik a kohászati komponens - speciális fém hajlékony csövek gyártása, egy tervezési komponens - a felületi és fúrólyuk berendezések tervezése, valamint az információfeldolgozó programok műszerezése. A tekercses csőtechnológiák jelentősen csökkentik a fúrás költségeit, valamint a valószínűségét vészhelyzetekés olajszennyezés, csökkenti a hulladék mennyiségét, 3-4-szeresére csökkenti a munkaidőt a hagyományos módszerekhez képest. A tekercses csöveket összetett fúrási műveletekkel együtt lehet használni a fúrás hatékonyságának javítása, nagyobb szénhidrogén-visszanyerési arány elérése, valamint a környezet.
o Telemetriai rendszerek. A külföldi szakirodalomban az ilyen rendszereket MWD-nek (measurement while drilling) nevezik - a fúrási paraméterek mérésére és a felszínre történő információtovábbításra tervezett rendszerek. A modern telemetriai technológiákkal kapott és feldolgozott információk lehetővé teszik a terepmunkások számára a fúrási folyamat nyomon követését, ami csökkenti a hibák és balesetek valószínűségét. Ezen túlmenően a telemetriai rendszerek használata a geológusok számára is hasznos lehet, információkkal szolgálhatnak a fúrandó kőzet tulajdonságairól.
o Karcsú lyuk fúrás. Ez a technológia jelentősen javíthatja a fúrási műveletek hatékonyságát, valamint csökkentheti a környezetterhelést. Költséghatékony módszer új területeken kutató kutak fúrására, meglévő mezők mélyfúrására, valamint még kimerítetlen mezőkből földgáz kinyerésére.
o Mélytengeri fúrás(mélyvízi fúrás) . A mélyvízi fúrási technológiák nagy előrelépést tettek az elmúlt években. Jelenleg biztonságos és hatékony bányászatot tesznek lehetővé 3 km-nél nagyobb vizeken. Jelenleg ezen technológiák továbbfejlesztésének fő irányai a tengeri fúrótornyok fejlesztése, dinamikus helymeghatározó eszközök fejlesztése, valamint komplex navigációs rendszerek létrehozása.
o Hidraulikus repesztés(fracking) egy olyan módszer, amely lehetővé teszi szénhidrogén-lerakódások kialakítását, beleértve a palagázt is. Víz, homok és vegyi reagensek speciális keverékének szivattyúzásából áll egy gáztartalmú kőzetképződménybe nagy nyomás alatt. A gázhordozó rétegben nyomás alatt repedések keletkeznek, amelyeken keresztül a szénhidrogének beszivárognak a kútba. Napjainkban a hidraulikus rétegrepesztést széles körben alkalmazzák az olaj- és gázmezők fejlesztésében. Az utóbbi időben azonban egyre nagyobb aggodalomra ad okot az ezzel a módszerrel végzett bányászattal kapcsolatos kockázatok. A fent említett technológia tele van a vízkészletek szennyezésével; Ezenkívül fennáll a kölcsönhatás veszélye a hidraulikus rétegrepesztés és a szeizmikus tevékenység között.
A felsorolt technológiai vívmányok csak egy részét adják a földgázkutatás és -termelés területén gyakorlatba ültetett és folyamatosan fejlesztendő komplex technológiáknak. Ezek a technológiák lehetővé tették a gázipar számára, hogy jobb gazdasági eredményeket érjen el, és lehetővé tették a korábban veszteségesnek tartott mezők fejlesztését.
Vannak viszont olyan technológiák, amelyek megnyitják az utat a földgázban, mint energiahordozóban rejlő lehetőségek szélesebb körű felhasználása előtt. Ez mindenekelőtt a cseppfolyósított földgáz felhasználása, amely forradalmasította a gázipar. Ezen kívül a használata üzemanyagcellák.
o Cseppfolyósított földgáz. Az egyik legtöbb ígéretes irányok A gázipar fejlesztése a földgáz előállítására, tárolására, szállítására és felhasználására szolgáló új technológiák és berendezések fejlesztése, valamint a földgáz cseppfolyósítására szolgáló berendezések létrehozása. Az LNG közönséges földgáz, amelyet mesterségesen cseppfolyósítanak –160°C-ra hűtve. Ugyanakkor a térfogata 600-szorosára csökken. Az LNG-t az egyik legígéretesebb és legkörnyezetbarátabb energiaforrásnak tartják, amely számos előnnyel jár. Először is, könnyebben szállítható és tárolható, mint a hagyományos földgáz. Tehát folyékony formájában az LNG nem képes felrobbanni vagy meggyulladni. Az LNG energiabiztonsági szempontból különösen fontos előnye, hogy a világ bármely pontjára szállítható, ott is, ahol nincs fő gázvezetékek. Ezért sok országban az LNG jelentősége egyre növekszik. Japánban a gázszükséglet majdnem 100%-át LNG-import fedezi.
o Üzemanyagcellák. Jelenleg folyamatban van tudományos kutatás a földgáz alapú üzemanyagcellák felhasználására szolgáló, gazdaságilag vonzó technológiák létrehozása terén. Képesek minőségi áttörést elérni a kék üzemanyag felhasználásában, radikálisan kiterjesztve a földgáz felhasználási területeit. Az üzemanyagcellákból történő villamosenergia-termelés fejlesztései várhatóan hamarosan kényelmes, biztonságos és környezetbarát energiaforrást teremtenek a közlekedés, az ipar és a hazai szféra számára. Az üzemanyagcellák hasonlóak az akkumulátorokhoz. Úgy működnek, hogy üzemanyag-áramot (általában hidrogént) és oxidálószert visznek át elektrolittal elválasztott elektródákra. Az égés közbenső szakaszának megszüntetése lehetővé teszi az energiatermelési folyamat hatékonyságának növelését. Így az üzemanyagcellák hatásfoka sokkal magasabb, mint a hagyományos fosszilis tüzelőanyag-termelésé. Fontos, hogy az üzemanyagcellák használatával drámaian csökkenthető a káros kibocsátások mennyisége. Például bizonyos típusú üzemanyagcellákban a reakciótermékek csak víz és hő. Az üzemanyagcellák további előnyei közé tartozik a megbízhatóságuk és az a képességük, hogy kompakt energiaforrásokat hozhatnak létre ezek alapján, amelyek autonóm üzemmódban működnek.
Innovációk fejlesztése a gáziparban Oroszországban
Az orosz gázipar innovációs fejlettségi szintje nem kielégítő. Szinte minden kulcsfontosságú területen a külföldiek technológiailag felülmúlják a hazai cégeket. Különösen sokkal jobban tudnak dolgozni a polcon, mindenhol ultramodern módszereket alkalmaznak az olajkinyerés javítására és a fejlett fúrási technológiákra.
Az orosz vállalatok meglehetősen vonakodnak befektetni saját technológiai fejlesztéseikbe, amelyek nem garantálják a kereskedelmi előnyöket, és sok éves befektetést igényelnek a kísérleti gyártásba. Az olaj- és gázipari vállalatoknak dolgozó vagy az ő megrendeléseikre fejlesztéseket végző kutatóintézetek pedig gyakran egyszerűen nem állnak készen a hosszú távú problémák megoldására, amelyek nagy beruházásokés magas kockázattal járnak.
Ezért a hazai gázkomplexum nagyrészt csak csúcstechnológiás berendezések beszerzésébe fektet be. Ennek eredményeként ma a gázipar nagymértékben függ a külföldről érkező innovációktól. Ez különösen a nyugati vállalkozók bevonásával történik közös projektek fúráshoz Oroszországban. Ezen túlmenően a hazai vállalatok aktívan kölcsönzik a gázipari vállalkozások vezetőinek birtokában lévő mérnöki bankot, és saját altalaj létesítményeikhez igazítják fejlett technológiáikat.
A gázkomplexum új technológiákba és innovatív fejlesztésekre irányuló beruházásai ma már négy területre oszthatók.
| Irány | |
| Geológia, lelőhelyek kutatása és feltárása | Módszerek létrehozása technikai eszközöket valamint a geológiai feltárás eredményességének minőségi növelését és a kutatókutak hatékony építését biztosító technológiák |
| Új fejlesztés és fejlesztés meglévő módszereket szénhidrogén erőforrások és készletek felmérése |
|
| Terepfejlesztés | Technológiák és műszaki eszközök létrehozása a földgáz, folyékony szénhidrogének és nagy molekulatömegű nyersanyagok hatékony előállításához |
| Új sémák és módszerek létrehozása terepfejlesztéshez irányított, horizontális és többoldalú „okos” kutak segítségével, amelyek nagy eltérést mutatnak a függőlegestől |
|
| Módszerek, műszaki eszközök és technológiák fejlesztése nehezen visszanyerhető és nem konvencionális gázforrások fejlesztésére kisnyomású tározókban, gázhidrát-lerakódásokban és metánban szénmedencék |
|
| Új, költséghatékony technológiák kidolgozása az „alacsony nyomású” gáz előállítására és felhasználására |
|
| Szállítás és földalatti gáztároló | Építési, rekonstrukciós és üzemeltetési technológiák és műszaki eszközök létrehozása csővezetékrendszerek optimális gázszállítási paraméterekkel és a természeti tényezőkkel és technológiai terhelésekkel szembeni ellenállással |
| Csövek és gázszállító berendezések teljesítményjellemzőit javító új importhelyettesítő technológiák, anyagok kidolgozása és bevezetése |
|
| Az UGSS megbízható működését biztosító technológiák fejlesztése és berendezések fejlesztése, beleértve a diagnosztikai és javítási módszereket és eszközöket |
|
| Teremtés modern módszerekés az UGSS gázszállító rendszer diszpécservezérlő létesítményei |
|
| Folyékony és cseppfolyósított szénhidrogének fő szállítására szolgáló technológiák és műszaki eszközök fejlesztése szénhidrogén gázok |
|
| Technológiák és műszaki eszközök fejlesztése porózus közegekben, permafrost- és kősólerakódásokban földalatti gáz- és folyékony szénhidrogén-tárolók feltárásához, építéséhez és üzemeltetéséhez |
|
| Szénhidrogén feldolgozás | Energiatakarékos technológiák fejlesztése szénhidrogén nyersanyagok mélyreható feldolgozásához, műszaki megoldásokúj gázfeldolgozó és gázvegyi termelő létesítmények létrehozása és fejlesztése |
| A kéntartalmú gázok feldolgozásának hatékonyságának növelését célzó berendezések és technológiák fejlesztése, gázkén alapú magas folyékony termékek előállítására |
|
| Szintetikus folyékony üzemanyagok földgázból történő előállítására szolgáló új technológiák fejlesztése és bevezetése |
|
| Új, hatékony reagensek (szelektív abszorbensek, többfunkciós adszorbensek, katalizátorok) előállítására szolgáló technológiák fejlesztése szénhidrogén nyersanyagok feldolgozásához kereskedelmi termékek |
|
| Ökológia | A természeti tájak megőrzését biztosító horgászlétesítmények építésére szolgáló módszerek és technológiák kidolgozása és megvalósítása |
| Módszerek kidolgozása az ipari vállalkozások technogén hatásának csökkentésére |
|
| Geodinamikai monitoring rendszer létrehozása terepfejlesztéshez |
|
| Üvegházhatású gázok kibocsátását csökkentő technológiák, berendezések fejlesztése és bevezetése |
100 RUR bónusz az első rendelésért
Válassza ki a munka típusát Tézis Tanfolyam Absztrakt Mesterdolgozat Jelentés a gyakorlatról Cikk Jelentés áttekintése Teszt Monográfia Problémamegoldó üzleti terv Válaszok a kérdésekre Kreatív munka Esszé Rajzmunkák Fordítási Előadások Gépírás Egyéb A szöveg egyediségének növelése Mesterdolgozat Laboratóriumi munka Online segítség
Tudja meg az árat
A hidraulikus repesztés három alapvető műveletből áll:
1. mesterséges repedések létrehozása a tározóban (vagy természetes repedések bővítése);
2. folyadék befecskendezése töréskitöltő anyaggal a csövön keresztül a CCD-be;
3. folyadékot töltőanyaggal a repedésekbe préselni azok rögzítésére.
Ezekhez a műveletekhez három folyékony kategóriák:
- szakadási folyadék,
- homok hordozó folyadék
- folyadékot préselve.
A munkaközvetítőknek meg kell felelniük a következő követelményeknek:
1. Nem csökkentheti a CCD permeabilitását. Ugyanakkor a kút kategóriájától függően (termelés; besajtolás; termelés, vízbefecskendezésre alakítva) különböző jellegű munkaközegeket használnak.
2. A munkaközegek érintkezése a tározó kőzetképződményével vagy a képződményfolyadékokkal nem okozhat negatív fizikai és kémiai reakciókat, kivéve a speciális, ellenőrzött és célzott hatású munkaközegek alkalmazását.
3. Nem tartalmazhat jelentős mennyiségű idegen mechanikai szennyeződést (azaz ezek tartalmuk minden munkaanyagra szabályozott).
4. Speciális munkaközegek, például olaj-savas emulzió alkalmazásakor a kémiai reakciók termékeinek teljesen fel kell oldódniuk a képzõdési termékben, és nem csökkenthetik a tárolózóna permeabilitását.
5. A felhasznált munkafolyadék viszkozitásának stabilnak és rendelkeznie kell alacsony hőmérséklet beszilárdulás téli idő(egyébként a hidraulikus rétegrepesztést melegítéssel kell végrehajtani).
6. Könnyen hozzáférhetőnek kell lennie, nem hiányozhat és olcsónak kell lennie.
Hidraulikus repesztési technológia :
- Nos felkészülés- beáramlási vagy injektivitási vizsgálat, amely lehetővé teszi adatok beszerzését a felrobbanási nyomás, a felrobbanó folyadék térfogata és egyéb jellemzők becsléséhez.
- Kút öblítés- a kutat öblítőfolyadékkal mossuk, bizonyos kémiai reagensek hozzáadásával. Szükség esetén dekompressziós kezelést, torpedózást vagy savas kezelést végzünk. Ebben az esetben ajánlott 3-4" átmérőjű szivattyú-kompresszor csöveket használni (a kisebb átmérőjű csövek nem kívánatosak, mivel nagy a súrlódási veszteség).
- Repesztőfolyadék befecskendezése– a kőzet felszakításához szükséges nyomás létrejön, hogy új repedések jöjjenek létre, és megnyíljanak a meglévő repedések a CZ-ben. A CCD tulajdonságaitól és egyéb paraméterektől függően szűrhető vagy alacsony szűrésű folyadékokat használnak.
Folyadék szakadás:
termelő kutakban
Gáztalanított olaj;
Sűrített olaj, olaj és fűtőolaj keverék;
Hidrofób kőolajsav emulzió;
Hidrofób olaj-víz emulzió;
Sav-kerozin emulzió stb.;
injekciós kutakban
Tiszta víz;
Sósav vizes oldatai;
Sűrített víz (keményítő, poliakrilamid - PAA, szulfit-alkohol lepárlás - SSB, karboxi-metil-cellulóz - CMC);
Sűrített sósav (tömény sósav és SSB keveréke) stb.
A repesztőfolyadék kiválasztásakor figyelembe kell venni és meg kell akadályozni az agyagok duzzadását oly módon, hogy kémiai reagenseket vezetünk be, amelyek stabilizálják az agyagrészecskéket a nedvesítés során (agyag hidrofóbizálás).
Mint már említettük, a felszakítási nyomás nem állandó érték, és számos tényezőtől függ.
A fenéklyuk nyomásának növelése és a felszakítási nyomásérték elérése akkor lehetséges, ha a befecskendezési sebesség meghaladja a képződmény általi folyadékfelvétel sebességét.
Alacsony áteresztőképességű kőzetekben repesztési nyomás érhető el, ha alacsony viszkozitású folyadékokat használnak repesztési folyadékként korlátozott befecskendezési sebességgel. Ha a kőzetek kellően áteresztőek, akkor alacsony viszkozitású injektáló folyadékok használatakor nagyobb injektálási sebességre van szükség; Ha a befecskendezési sebesség korlátozott, akkor nagy viszkozitású repesztőfolyadékokat kell használni. Ha a CZ nagy áteresztőképességű tartály, akkor nagy befecskendezési sebességet és nagy viszkozitású folyadékokat kell használni. Ebben az esetben figyelembe kell venni a termelési horizont (interlayer) vastagságát is, amely meghatározza a kút injektivitását. Fontos technológiai kérdés
- a repedésképződés pillanatának és előjeleinek meghatározása. A repedésképződés pillanatát egy monolit tartályban a „térfogat-injektálási folyadék áramlási sebessége - befecskendezési nyomás” összefüggésben való törés és a befecskendezési nyomás jelentős csökkenése jellemzi. A CZ-ben már meglévő repedések megnyílását az áramlás-nyomás összefüggés egyenletes változása jellemzi, de a befecskendezési nyomás csökkenése nem figyelhető meg. Mindkét esetben a repedés megnyílásának jele a kút injektivitási együtthatójának növekedése. Homokhordozó folyadék befecskendezése. A repedésbe szivattyúzott homok vagy bármely más anyag a repedés töltőanyagaként szolgál, keretként működik benne, és megakadályozza a repedés bezáródását a nyomás eltávolítása (csökkentése) után. Homokhordozó folyadék végez szállítási funkció
. A homokhordozó folyadékkal szemben támasztott fő követelmények a nagy homoktartó képesség és az alacsony szűrhetőség. Ezeket a követelményeket a repedések töltőanyaggal való hatékony kitöltésének feltételei és a töltőanyag esetleges leülepedésének kizárása határozza meg az egyes elemekben. közlekedési rendszer
Viszkózus folyadékokat vagy olajokat, előnyösen szerkezeti tulajdonságokkal, homokhordozó folyadékként használják a termelő kutakban; olaj és fűtőolaj keverékek; hidrofób olaj-víz emulziók; sűrített sósav stb. A besajtoló kutakban az SSB-oldatokat homokhordozó folyadékként használják; sűrített sósav; hidrofil olaj-víz emulziók; keményítő-lúgos oldatok; semlegesített fekete érintkező stb.
A súrlódási veszteségek csökkentése érdekében ezeknek a folyadékoknak a cső mentén történő töltőanyaggal történő mozgása során speciális adalékanyagokat (lenyomószereket) használnak - oldatokat szappan alapú; nagy molekulatömegű polimerek stb.
- Kiszorító folyadék befecskendezése – a homokot szállító folyadékot a fenékre nyomni és a repedésekbe nyomni. Annak elkerülése érdekében, hogy a töltőanyagból dugókat képződjenek, a következő feltételnek kell teljesülnie:
ahol a homokot szállító folyadék mozgási sebessége a csőszálban, m/s;
A homokhordozó folyadék viszkozitása, mPa s.
Nyomófolyadékként általában minimális viszkozitású folyadékokat használnak. A termelési kutak gyakran saját gáztalanított olajat használnak (ha szükséges, kerozinnal vagy dízelüzemanyaggal hígítják); a besajtoló kutak vizet, általában kereskedelmi vizet használnak.
Repedéskitöltőként a következők használhatók:
Válogatott kvarchomok 0,5 +1,2 mm szemcseátmérővel, melynek sűrűsége kb. 2600 kg/m3. Mivel a homok sűrűsége lényegesen nagyobb, mint a homokot szállító folyadék sűrűsége, a homok leülepedhet, ami előre meghatározza nagy sebességek letöltések;
Üveggolyók;
Agglomerált bauxit szemcsék;
Polimer golyók;
Speciális töltőanyag - támasztóanyag.
A töltőanyag alapvető követelményei:
Nagy nyomószilárdság (zúzás);
Geometriailag helyes gömbforma.
Teljesen nyilvánvaló, hogy a töltőanyagnak közömbösnek kell lennie a képződő termékekhez képest hosszú ideig ne változtassa meg tulajdonságait. Gyakorlatilag megállapították, hogy a töltőanyag koncentrációja 200 és 300 kg között változik 1 m3 homokhordozó folyadékra vonatkoztatva.
- A töltőanyag repedésekbe szivattyúzása után a kút nyomás alatt maradt. A tartási időnek elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy a rendszer (CCD) instabil állapotból stabil állapotba kerüljön, amelyben a töltőanyag szilárdan rögzül a repedésben. Ellenkező esetben a kút beáramlásának, fejlesztésének és üzemeltetésének folyamata során a töltőanyag a repedésekből kerül a kútba. Ha a kutat szivattyúzással üzemeltetik, a töltőanyag eltávolítása a merülőegység meghibásodásához vezet, nem beszélve a töltődugók kialakulásáról az alján. A fentiek rendkívül fontosak technológiai tényező, melynek figyelmen kívül hagyása a hidraulikus repesztés hatékonyságát akár negatív eredményig is jelentősen csökkenti.
- Hívó beáramlás, kútfejlesztés és hidrodinamikai tesztelés. A hidrodinamikai vizsgálat elvégzése a technológia kötelező eleme, mert eredményei a folyamat technológiai hatékonyságának kritériumaként szolgálnak.
Sematikus diagram A hidraulikus rétegrepesztéshez használt kút felszerelését mutatjuk be rizs. 5.5. A hidraulikus repesztés során a csővezetéket le kell zárni és rögzíteni kell.
A hidraulikus repesztés során felmerülő fontos problémák a következők: repedések helyének, térbeli tájolásának és méretének meghatározása. Az ilyen meghatározásokat kötelezővé kell tenni az új régiókban végzett hidraulikus rétegrepesztés során, mert lehetővé teszi, hogy fejlődjünk a legjobb technológia folyamat. A felsorolt problémák megoldása egy olyan repedésből származó gamma-sugárzás intenzitásának változásának megfigyelésére épül, amelybe egy radioaktív izotóp, például kobalt, cirkónium vagy vas által aktivált töltőanyag egy részét pumpálják. Ennek a módszernek a lényege, hogy egy tiszta töltőanyaghoz egy bizonyos adag aktivált töltőanyagot adunk, és a repedések kialakulása után azonnal gamma-sugaras naplózást hajtunk végre, és az aktivált töltőanyag egy részét a repedésekbe pumpáljuk; A gamma-sugaras naplózási eredmények összehasonlításával a kialakult törések száma, elhelyezkedése, térbeli orientációja és mérete megítélhető. Ezeket a vizsgálatokat speciális terepi geofizikai szervezetek végzik.
Rizs. 5.5. A hidraulikus rétegrepesztéshez használt kútberendezés sematikus diagramja:
1 - produktív képződés; 2 - repedés; 3 - szár; 4 - csomagoló; 5 - horgony; 6 - burkolat; 7 - csőoszlop; 8 - kútfej berendezés; 9 - szakadási folyadék; 10 - homokot szállító folyadék; 11 - folyadék préselése; 12 - nyomásmérő.
A hidraulikus repesztés használatának problémái. Az ASS az, ahol a produktív képződmény mellett vizet tartalmazó rétegek vannak. Ezek lehetnek víztartó rétegek, ha van fenékvíz. Ezenkívül a kezelt formáció közelében lehetnek elöntött képződmények.
Függőleges repedések a hidraulikus rétegrepesztés során hasonló esetek hidrodinamikai kapcsolatot hozzon létre a kút és a víztartó zóna között. A legtöbb esetben a víztartó zóna nagyobb áteresztőképességgel rendelkezik, mint a hidraulikus rétegrepesztést végző termelőképződmény. Ez az oka annak, hogy a hidraulikus rétegrepesztés a kutak teljes öntözéséhez vezethet. A régi mezőkön sok kút tönkrement. A hidraulikus rétegrepesztés ilyen körülmények között a gyártási húr megszakadásához vezet. Elméletileg az ilyen kutakban tömörítőt használnak a húr védelmére, de a húron lévő horpadások és a korrózió miatt az ilyen kutakban a tömörítő nem tölti be szerepét. Ezenkívül a hidraulikus repesztés következtében a cementkő megsemmisülhet.
A hidraulikus rétegrepesztés során különböző áteresztőképességű rétegekben repedések keletkeznek, de nagyon gyakran könnyebb a nagy áteresztőképességű réteget felszakítani, mint a kis áteresztőképességű réteget. A nagyobb áteresztőképességű rétegben a repedés hosszabb lehet. Ezzel az opcióval a hidraulikus rétegrepesztés után a kút olajtermelési sebessége megnő, de a vízkivágás növekszik, ha a kút vízelvágásra került. Éppen ezért a hidraulikus rétegrepesztés előtt és után is elemezni kell a keletkezett vizet, hogy megtudjuk, honnan származik a víz a kútban.
A hidraulikus repesztésnél, mint minden stimulációs módszernél, mindig felmerül a kérdés, hogy a nagy extrakciókat injektálással kompenzálni kell.
Az IVT SB RAS igazgatója, a fizikai és matematikai tudományok doktora Szergej Grigorjevics Cherny.
Miért van szükség a hidraulikus repesztésre (repesztésre), miért kell modellezni, mi az a fejlett modell, és kit érdekel – a Számítástechnikai Technológiai Intézet igazgatója, az SB RAS, a fizikai és matematikai tudományok doktora, Szergej Grigorjevics Cherny válaszol ezekre és más kérdésekre.
1. Miért van szükség hidraulikus rétegrepesztésre?
A hidraulikus rétegrepesztést ásványlelőhelyek fejlesztésére és földalatti építmények építésére találták ki nehéz geológiai és fizikai körülmények között - amikor szükség van a kőzettömegek ellenőrzött megsemmisítésére és kirakodására, vízelvezető rendszerek létrehozására, szigetelő képernyőkre stb. A hidraulikus rétegrepesztés különleges helyet foglal el az olaj- és gáztermelő kutak munkáját fokozó, valamint a besajtoló kutak injektivitását növelő módszerek között. 2015-2017-ben Oroszországban évente 14-15 ezer, az USA-ban mintegy 50 ezer hidraulikus repesztési műveletet végeztek.
A hidraulikus rétegrepesztési módszer abból áll, hogy egy ép kőzettömbben nagy vezetőképességű repedést hoznak létre, hogy biztosítsák a gáz, olaj, ezek keverékének, kondenzátumának stb. beáramlását a kút aljára jól használható erős szivattyúkkal: gél, víz vagy hígított savak. A befecskendezési nyomás nagyobb, mint a képződési törési nyomás, ezért törés keletkezik. Nyitott állapotban történő rögzítéséhez vagy támasztóanyagot használnak, amely továbbviszi a törést, vagy savat, amely korrodálja a keletkezett repedés falait. A proppant elnevezés az angol „propping agent” – proppant – rövidítésből származik. Erre a célra például kvarchomokot vagy speciális kerámia golyókat használnak, amelyek erősebbek és nagyobbak, ezért jobban áteresztőek.
2. Miért van szükség hidraulikus repesztési modellezésre?
A hidraulikus rétegrepesztési technológia létrehozása folyamatának modellezését igényli. Ez lehetővé teszi a repedés geometriájának előrejelzését és a teljes hidraulikus repesztési technológia optimalizálását. Különösen nagyon fontos annak biztosítása helyes forma repedések terjedésének kezdeti szakaszán a kút közelében. Nem lehetnek éles kanyarulatai, amelyek dugókhoz vezethetnek, amelyek eltömíthetik a kitermelt olaj vagy gáz szivattyúcsatornáját. Felmerül a természetes kérdés: honnan szerezhetők be a modell működéséhez szükséges képződmények geofizikai adatai, mint például az áteresztőképesség, porozitás, összenyomhatóság, feszültségi állapot és egyebek?
Ez a kérdés már jóval azelőtt felmerült, hogy a hidraulikus rétegrepesztési technológia fejlődése és a tudomány számos módszert javasolt volna a probléma különböző paramétereinek meghatározására. Ez magában foglalja a magok (fúrás során nyert kőzetminták), valamint a kút különböző részein elhelyezett többszörös nyomás- és nyúlásérzékelők elemzését, valamint a szeizmikus kutatási módszereket, amelyek során a kőzetben a különböző anyagok határait a kút mozgási ideje határozza meg. a felszínről indukált rugalmas hullámok és azok paraméterei, sőt a természetes radioaktivitás mérése is, amely megmutathatja például az agyagrétegek elhelyezkedését.
Az érintetlen masszívumban fellépő fő feszültségek meghatározására a geofizikusok bevált technológiákat alkalmaztak, beleértve azokat is, amelyek terepi fúráson és geofizikai méréseken alapulnak. Mini-repesztési technológiát is alkalmaznak, amelyben a modelleket egy kis törés létrehozása során kapott paraméterek segítségével kalibrálják, hogy előre jelezzék egy nagyobb törés viselkedését. Természetesen egyik megközelítés sem tud teljes képet adni, ezért a tározóval kapcsolatos információszerzés módszereit folyamatosan fejlesztik, így intézetünkben is. Megmutattuk például, hogy a kutat körülvevő kőzet repedési paraméterei a fúrófolyadék szűrési modelljei és a kútban mért nyomásfüggések alapján inverz problémák megoldásával határozhatók meg. A naplózási szondázás eredményei alapján meghatározzuk a kútközeli terület szerkezetét és paramétereit is, a Maxwell-egyenletek alapján oldjuk meg az inverz problémát.
3. Mióta modellezték a hidraulikus repesztést?
Viszonylag régen, a 20. század 50-es éveitől, szinte azonnal a hidraulikus rétegrepesztést kezdték alkalmazni a kút termelékenységének növelésére. Ugyanakkor 1955-ben javasolták az egyik első hidraulikus repesztési modellt - a Khristianovich-Zheltov modellt, amely megkapta további fejlesztés Geertsma és de Klerk munkájában, és az egész világon Christianovich-Girtsma-de Klerk (KGD) modellként ismert. Kicsit később két ismertebb, széles körben használt modell született: a Perkins-Kern-Nordgren (PKN) és a síksugárirányú repedés modell. Ez a három modell rendre három alapvető geometriai koncepciót képvisel számos lapos egydimenziós modellben:
- repedés egyenes vonalú terjedése végtelen magasságú lineáris forrásból;
- repedés egyenes terjedése véges magasságú lineáris forrásból;
- sugárirányú szimmetrikus repedésterjedés pontforrásból.
Három alapkoncepció és azok módosításai elég jól leírják a hidraulikus repesztést a hagyományos olaj- és gázmezők tipikus kúttájolásaihoz, beleértve a függőleges vagy ferde fúrást és kútonként egy hidraulikus repesztést. Ezek a modellek nem veszítették el relevanciájukat, és gyorsaságuk miatt modern hidraulikus rétegrepesztési szimulátorokban használják, mind a törésről szóló elsődleges információk megszerzésére, mind a hidraulikus rétegrepesztési paraméterek optimalizálására.
Jelenleg azonban a hagyományos, könnyen visszanyerhető készletek kimerülése miatt kialakulnak a nem konvencionális lerakódások, amelyekre több jellemző jellemző összetett szerkezet olajat és gázt tartalmazó képződmények. Az ilyen tározó tározók megkülönböztető jellemzői az alacsony (sűrű homok) és az ultraalacsony (palagáz és olaj), vagy fordítva, a rendkívül magas (homokkő nehézolajjal) képződési áteresztőképesség, az elágazó törésrendszer jelenléte, amely tartalmazhat egy vagy több családba orientált különféle irányokbaés keresztezik egymást. Nagyon gyakran az ilyen nem hagyományos mezők fejlesztése gazdaságilag veszteségessé válik a termelés olyan intenzívebbé tétele nélkül, mint a hidraulikus rétegrepesztés. Ugyanakkor a hagyományos hidraulikus rétegrepesztési modellek nem írják le megfelelően ezeket a folyamatokat, új, kifinomultabb (modern, fejlett, továbbfejlesztett) modellekre van szükség.
4. Meg tudja-e oldani az IVT SB RAS a hidraulikus repesztési modellezés problémáját nem szokványos területeken?
A hidraulikus repesztés összetett technológia, és a teljes folyamat modelljének kidolgozása egyetlen intézet erején felül áll, ezért tudóscsoportok világszerte ennek a technológiának a különböző részeire koncentrálnak. Az IVT rendelkezik nagyszerű élmény a hidraulikus repedésterjedés kezdeti szakaszának modellezésében: kialakulásától több méteres méret eléréséig. Ebben a szakaszban, szemben a kialakult repedéssel, amelynek méretei már elérik a több száz métert, a görbület nagyon észrevehető és erősen befolyásolható, amit figyelembe kell venni.
Ezért a terjedési folyamat háromdimenziósságának figyelembe vétele szempontjából a modellek fejlesztésének irányát alakítjuk ki. A repedésfront terjedésének valósághű leírásához tetszőleges háromdimenziós esetben háromdimenziós kritériumot kell alkalmazni a repedésfront növekményének megállapítására és terjedési irányának megválasztására, figyelembe véve a vegyes terhelést minden esetben. három stressz mód. Között meglévő művek, amelyet a háromdimenziós terjedési modelleknek szenteltek, a repedésfront elhajlását csak a második módus határozza meg. Kétdimenziós lapos kritériumokat használnak. Egy új, teljesen háromdimenziós numerikus modellt építettünk fel és ellenőriztük a repedések terjedésének üregből komplex reológiájú befecskendezett folyadék nyomásának hatására, háromdimenziós terjedési kritériummal. Lehetővé tette a repedés alakulásának leírását a keletkezésétől a fő irány eléréséig, annak görbületét figyelembe véve.
Még egyet jellegzetes tulajdonsága Ennek a modellnek egyszerre kell figyelembe vennie magát a kutat és a kútból terjedő repedésben a folyadék áramlása által okozott változó terhelést. A 3D-s törésterjedés modellezési munkáinál jellemzően a kút nem szerepel a modellben. Legjobb esetben a repedésben kialakuló változó terhelést vesszük figyelembe, amelyet Newtoni folyadék pontszerű forrásból történő szivattyúzása okoz.
Figyelembe kell venni azt is, hogy a nem szokványos tározók technológiai fejlesztése új hidraulikus repesztőfolyadékok és ezekhez különböző adalékanyagok (rost, pelyhes, stb.) tervezésével jár, amelyek jelentősen megváltoztatják ezen folyadékok reológiai viselkedését. Például a szoros és ultratömör, nem hagyományos, magas agyagtartalmú tározók iránti növekvő érdeklődés olyan speciális készítmények kifejlesztéséhez vezetett, amelyek nagy gáz- és alacsony víztartalmúak. Ezek a folyadékok nem rontják a kőzet szűrési tulajdonságait, és nem okoznak fizikai pusztulást befecskendezve.
2016-ban megjelent monográfiánk az IVT SB RAS által kidolgozott repedésmodelleket foglalja össze. A WoS és a Scopus hivatkozási adatbázisaiban szereplő magas rangú folyóiratokban közzétett eredményeket tartalmazza, mint például az „Engineering Fracture Mechanics”, „International Journal of Fracture” és mások.
5. Miért van szükség módosított modellre?
Az, hogy a kialakult repedés hogyan fog elhelyezkedni, többé-kevésbé ismert. Létezik egy előnyös törési sík kifejezés – a repedés előnyös terjedésének síkja. Ha ismertek a kőzetet összenyomó feszültségek (erők) és azok irányai (meghatározásuk is probléma, ezzel foglalkoznak a geofizikusok), akkor ezt a síkot nem nehéz meghatározni. IN modern modellek a szimulátorok pedig a repedés konfigurációjára összpontosítanak ezen a síkon. Ha egy repedés éppen kiindul egy kútból, akkor annak helyzetét és irányát nemcsak a kőzet feszültségei befolyásolják, hanem a kút, a burkolat és a perforációk (a kőzetben lévő lyukak), azok alakja és mérete is. És a repedés iránya a folyamat elején nem mindig esik egybe azzal a síkkal, amelyben a kialakult repedés fog feküdni. Elkerülhetetlenül fellép a repedés görbülete, ami a repedés összenyomódását okozza. Az ilyen becsípődés nemcsak a támasztóanyag elakadásához vezethet, hanem jelentős nyomásesést is okozhat a kútnál. Most a szimulátorokban ezt a nyomásesést empirikus együtthatóval - a bőrtényezővel - veszik figyelembe, és nem túl sikeresen. Modellünk lehetővé teszi ennek a hatásnak a pontosabb előrejelzését és leírását.
6. Használható-e közvetlenül a szántóföldön a módosított hidraulikus rétegrepesztési modell?
Az IVT kezdetben nem az ismert modellek megvalósítására és a technológiák fejlesztésére, hanem azok létrehozására koncentrált. tudományos alapok. Az ilyen alapítványok azonban közvetlen gyakorlati alkalmazása. Például a hidraulikus repesztési folyamat elején nagyobb nyomásra van szükség a törés elindításához, mint annak fenntartásához. És ennek a nyomásnak a meghatározása nem mindig egyszerű, és a mennyiség és a típus ettől függ szükséges felszerelést. A világirodalom hozzávetőlegesen mutatja be elemző értékelések, történtek számítási kísérletek, de nem sikerült végleges megoldást találni a problémára. Kidolgoztuk a repedés keletkezésének modelljét, amely (a modell) a kőzet konfigurációja és feszültségei alapján megjósolja a repedési nyomást, a keletkező repedés típusát és orientációját.
Ez a modell közvetlenül nem alkalmazható terepen. A számítás és a beállítás eltart egy ideig. Ezen túlmenően a feszültségek irányainak, értékeinek és a perforáció irányainak pontos ismerete szükséges. Általában ez az információ nem áll rendelkezésre, mivel a mérési pontosság nem mindig elegendő magas költség a kőzetben nem minden feszültséget mérnek, a perforációk iránya nem határozható meg pontosan, mivel a burkolat rögzítésének helyétől több kilométer van a perforációkhoz.
De a modell meg tudja mondani, hogy a sikertelen hidraulikus rétegrepesztés, a hosszanti repedés kialakulása (ami nemkívánatos a többlépcsős hidraulikus rétegrepesztésnél) és a nyomásintervallumok szempontjából melyik kúttájolás a legveszélyesebb. szükséges a hidraulikus repesztés megkezdéséhez. Például Schlumberger felkérésére végeztünk egy ilyen vizsgálatot egy ománi mezőre, amely több mint négy kilométeres mélységben található, és nemcsak függőleges, hanem vízszintes irányban is erősen összenyomott, ezért fele volt a sikeres hidraulikus repesztési kísérlet.
7. Mi a hidraulikus rétegrepesztés jövője az „új olaj” kontextusában?
A hagyományos olaj- és gázkészletek jelenlegi állapotát a „kimerülés” szóval jellemezhetjük. Egyre nagyobb mennyiséget állítanak elő nem hagyományos, nehezen visszanyerhető tározókból. Ilyenek például az úgynevezett „palaolaj”, vagy helyesen élve „alacsony áteresztőképességű tározók olaja” hordozói az USA-ban és Kanadában, vagy a Bazhenov formáció Oroszországban. Ez utóbbi, bár hatalmas tartalékokkal rendelkezik, sokkal nehezebben fejleszthető. A kőzet nemcsak a hagyományos tározókhoz képest, hanem az amerikai kontinensen népszerű „palákkal” is számos tulajdonsággal rendelkezik. Először is, az áteresztőképesség és a porozitás százszoros, illetve tízszeres. Vagyis kevesebb olajat tartalmaz, és kevésbé jól költözik a kútra. Az ilyen kőzetekből olajat nem lehet előállítani hidraulikus rétegrepesztés nélkül.
Másodszor, az ilyen típusú kőzeteket erős rétegzettség és plaszticitás, vagy inkább folyékonyság, valamint nagy pórusnyomás jellemzi, ami megnehezíti mind a hidraulikus rétegrepesztést, mind annak modellezését. Ez utóbbi szempontjából a repedés továbbterjedésének leírásánál a feszültségek, anyagi, képlékeny hatások anizotrópiáját, valamint a repedés támasztóanyagra való rátelepedésekor az alakváltozások nemlinearitását is figyelembe kell venni. Megjegyzem, a hidraulikus rétegrepesztés mellett ennek a formációnak a fejlesztése számos tudományos és technológiai probléma megoldását igényli, amelyeken a tudósok a Szkolkovói és a Moszkvai Állami Egyetemen, Szentpéterváron és Novoszibirszkben dolgoznak.
