Теория акустического зондирования в системах добычи и транспортировки углеводородов

Актуальность проекта обусловлена тем, что волновые методы являются одним из главных способов диагностики состояния технических систем, а также технологических процессов. В данном проекте предполагается создание и развитие теоретических основ: определения состояния призабойных зон скважин, качества гидроразрыва пласта (ГРП); разведки газогидратных месторождений, основанных на изучении особенностей распространения продольных, поперечных волн и волн Стоунли в гидратосодержащих песчаных породах; исследования герметичности и нарушения пропускной способности трубопроводов (например, связанных с отложением газогидратов). На основе математического моделирования и численного анализа теоретических построений будут рассмотрены следующие способы зондирования: 1. Метод эхолокации, основанный на эволюции импульсных сигналов при распространении в скважинах и трубопроводах, при отражениях от призабойных зон, а также, от поврежденных участков трубопроводов в виде нарушений герметичности, и за счет отражения от гидратных и парафиновых отложений. 2. Метод локального акустического зондирования, основанного на распространении импульсного сигнала во флюиде в кольцевом зазоре между корпусом зонда и проницаемой стенкой в призабойной зоне скважины на участке с продольными или поперечными ГРП трещинами (акустический «телевизор»). 3. Метод акустической спектроскопии, который предполагает возбуждение собственных колебаний столба жидкости в скважине. При этом, частота колебаний и коэффициент затухания давления в разных местах внутренней стенки скважины даёт информацию о состоянии призабойной зоны скважины (о проницаемости пластов, качестве перфорации, гидроразрыва пластов). 4. Метод опрессовки предполагает определение состояния призабойных зон пластов, нарушение герметичности трубопроводов и емкостей для хранения по темпам релаксации давления после опрессовки. Для повышения характерных времен релаксации, более удобным с точки зрения практической реализации, предлагается провести опрессовку введением газовых оторочек. 5. Метод возбуждения фильтрационных волн в нефтяном пласте с вертикальной или горизонтальной трещиной гидроразрыва при переменных законах изменения давления в забое скважины или дебита скважины (циклические режимы отбора или нагнетания флюидов, разные временные протяженности этих циклов). Фильтрационные потоки в пластах, подверженных ГРП, представляют собой многомерные и многомасштабные течения, определяемые конфигурацией пластов и систем трещин, образованных при ГРП. При функционировании скважин, даже в режиме постоянного дебита или постоянного перепада давления между забойным и пластовым значениями до выхода на «крейсерский» режим фильтрационные потоки проходят ряд переходных этапов.Совместный анализ законов изменений давления и дебита скважины может дать информацию о коллекторских характеристиках пласта, обусловленных конфигурацией и геометрическими параметрами ГРП трещин. 6. Наличие газогидратов в песчаных породах значительно меняет их волновые свойства (скорость продольных и поперечных волн, закономерности отражения и преломления на границах с другими породами, например) по сравнению с водонасыщенными породами. Следовательно, геологическая разведка газогидратных месторождений акустическими методами обуславливает развитие теории волновой динамики гидратосодержащих пластов. Данный проект существенно позволит развить теоретические основы новых технологий для диагностики систем добычи, георазведки газогидратных месторождений, транспортировки и хранения углеводородного сырья, основанных на наиболее ярко выраженных акустических явлениях, встречающихся в этих системах или искусственно созданных, что и определяет научную новизну проекта.