Известно, что разработка нефтяных и газовых месторождений сопровождается изменением целого ряда природных физических свойств пород- коллекторов. Например, при снижении пластового давления в околоскважинной зоне пласта, так и в продуктивной толще в целом и целом происходят существенные нарушения микроструктуры коллектора - изменение его фильтрационно-емкостных свойств, упругих и прочностных характеристик. При разработке нефтяных месторождений в процессе нагнетания воды возникают разнообразные химические реакции, приводящие к выпадению или растворению солей, выщелачиванию пород-коллекторов, набуханию и диспергированию глинистых минералов в зонах проникновения нагнетаемого флюида. Вода может существенно влиять на механические свойства горных пород, особенно осадочных пород, содержащих глинистые минералы, такие как песчаник и сланец. Снижение прочности и деформируемости горных пород с увеличением содержания воды стало одной из привлекательных проблем для исследователей. Многочисленные экспериментальные исследования показывают, что снижение прочности и модуля упругости горных пород зависит не только от содержания воды, но и от других внутренних и внешних факторов. Внутренние факторы включают в себя пористость, плотность, скорость деформации, поверхностное натяжение и диэлектрическую проницаемость насыщающей жидкости, процент поглощения и давление всасывания, который также играют значительную роль. Ослабляющее воздействие воды на горные породы всегда было главной темой исследований из-за высокой практической ценности. Обзор далее показывает, что содержание воды является наиболее значительным, но не единственным фактором, приводящим к снижению прочности и упругости породы. Влияние содержания воды, как правило, более выражено в осадочных породах, чем в магматических и метаморфических породах.
Одной из главных проблем при этом являются негативные эффекты, проявляющиеся в значительных объемах выноса твердых частиц, снижении проницаемости с изменением напряженного состояния и образованием кинжальных прорывов. Образование кинжального прорыва в условиях слабосцементированного коллектора, насыщенного высоковязкой нефтью, вероятнее всего, связано с воздействием комплекса факторов, в числе которых изменение упруго-прочностных свойств пород ввиду смены насыщающего флюида и распределение напряжений в межскважинной области.
Одним из продуктивных методов наблюдения за напряженно- деформированным состоянием горных пород является Акустическая эмиссия. Акустическая эмиссия - техническая диагностика, основанная на явлении возникновения и распространения упругих колебаний (акустических волн) в различных процессах, например, при деформации напряжённого материала.Растущий интерес к разработке нетрадиционных месторождений углеводородов только повышает важность такого рода исследований. Мониторинг акустической эмиссии образцов под нагрузкой позволяет оценить параметры образовавшихся трещин. Проведение физического моделирования разрушения образца под нагрузкой или при гидроразрыве пласта необходимо не только для получения механических параметров породы, но и для понимания процесса образования и распространения трещин в образце.
В разработке месторождений высоковязкой нефти со
слабосцементированными коллекторами, геомеханическое моделирование имеет важное значение для оптимизации процесса добычи и минимизации
негативных эффектов. Среди этих эффектов могут быть образование кинжальных прорывов, осыпание ствола скважины, изменение фильтрационных свойств и другие. В слабосцементированных коллекторах, которые характеризуются пониженными прочностными свойствами, изучение этих процессов особенно важно.
Геомеханическое моделирование позволяет оценить поведение горной породы в процессе добычи и предсказать возможные негативные последствия. Оно помогает определить оптимальные параметры добычи, учитывая свойства горной породы и условия скважин. Это позволяет уменьшить вероятность образования кинжальных прорывов, предотвратить осыпание ствола скважины и снизить риск изменения фильтрационных свойств. Прогнозирование образования зон разрушения пород вследствие ослабления их свойств позволит значительно расширить область применения геомеханики для проектирования разработки объектов, в первую очередь представленных
слабосцементированными породами.
Однако, в настоящее время существующие методики и нормативные документы для изучения свойств горных пород не учитывают влияние механических и химических эффектов на изменение фильтрационно-емкостных и физико-механических свойств пород-коллекторов в достаточной мере. Изучение физико-химического взаимодействия сменяющихся жидкостей с породой производится в условиях, которые не учитывают влияние переменных эффективных напряжений, а также без адекватной привязки к механическим свойствам образцов. Изучение деформационных и прочностных свойств пород производится без учета физико-химического взаимодействия фильтрующихся жидкостей с породами.
Поэтому для оценки влияния механико-химических явлений на фильтрационно-емкостные свойства и физико-механические свойства пород- коллекторов в процессе разработки месторождений нефти и газа необходимо проведение их изучения в лабораторных условиях с последующим переходом на геомеханическое моделирование. Такой подход позволит получить более точные данные и более точно оценить риски. Основная идея работы заключается в комплексном исследовании лабораторных тестов и геомеханического моделирования....
Тип насыщающего флюида влияет на упруго-прочностные свойства горной породы. Максимальную прочность имеют естественно-насыщенные нефтью образцы керна, тогда как образцы, моделью пластовой воды, имеют наименьшую прочность. Наличие воды в горной породе может значительно ослабить механические свойства, что может повлечь существенные осложнения. Результаты лабораторных тестов помогли создать геомеханическую модель целевой скважины.
Модель предполагает поддержание предельно допустимой депрессии на уровне до 4.45 МПа, что может свести к минимуму риск пескопроявления. Это подчеркивает важность понимания упруго-прочностных свойств горных пород, насыщенных различными флюидами, так как вынос песка вызывает серьезные эксплуатационные проблемы.
Дальнейшие исследования в этой области могут привести у лучшему пониманию и совершенствованию методов управления геологическими ресурсами и минимизации рисков.
