Создание моделей и алгоритмов для совершенствования существующих и развития новых технологий добычи углеводородов, в том числе, из нетрадиционных источников

В 2020 году в проекте «Создание моделей и алгоритмов для совершенствования существующих и развития новых технологий добычи углеводородов, в том числе, из нетрадиционных источников» было выполнено исследование по двум основным направлениям: моделирование сопряженного течения плотной суспензии из жидкости с проппантом с одновременным раскрытием трещины гидроразрыва пласта (ГРП), а также создание алгоритма на основе прямого численного моделирования для интерпретации кривой падения давления при мини-гидроразрыве пласта (мини-ГРП) и оценки физических параметров пласта. Гидроразрыв пласта является одной из основных технологий повышения эффективности добычи нефти, поэтому оптимизация данного процесса является важнейшей научно-прикладной задачей. Сопряженное моделирование раскрытие трещины ГРП и переноса проппанта является основой создания дизайна ГРП, поскольку гель с высокой концентрацией частиц существенно меняет реологию закачиваемой жидкости, а значит изменяет динамику ее роста. При этом для практических применений важна скорость расчета, а также возможность разрешения тонких структур, возникающих при закачке сильно неоднородных суспензий. Такая модель была создана на основе комбинации быстрой модели Enhanced Pseudo 3D раскрытия трещины и двумерной модели течения суспензии с использованием подхода эффективной вязкости. Проведенные тестовые расчеты выявили существенную зависимость конечной геометрии трещины от дизайна закачки, что позволяет использовать модель для оптимизации данной процедуры. Вторая задача состоит в оценке параметров пласта (коэффициент утечек, сжимающие напряжения, трения на перфорациях) на основе прямого численного моделирования процесса гидроразрыва и интерпретации натурной кривой падения давления (КПД). Традиционные подходы оперируют упрощенными математическими моделями, обладающими большим количеством ограничений, не всегда соответствующих действительности. В работе разработана автоматизированная процедура подбора параметров пласта на основе проведения серии прямых расчетов роста трещины и минимизации отклонения расчетной и наблюдаемой кривой. Преимуществом разработанного подхода является также возможность использовать для интерпретации всю КПД, а не только ее финальную часть после остановки закачки, как это делается в классических методах. Предполагается дальнейшая адаптация и использование данной модели в инженерном симуляторе гидроразрыва пласта.