Влияние напряжений на фильтрационно-емкостные свойства трещиновато-пористых пород и геоматериалов

Утилизация шахтного метана, прогноз и предотвращение динамических явлений в углепородных массивах, эксплуатация геотермальных месторождений и подземных хранилищ сжиженного газа, захоронение газообразных отходов производства, обоснование оптимальных схем вскрытия и разработки месторождений углеводородов, интерпретация данных ГИС для выделения продуктивных интервалов и оценки добывных возможностей скважин – вот далеко не весь перечень проблем, для решения которых необходимо знать закономерности эволюции геомеханико- гидродинамических полей в природных пластах. Реакция последних на технологические воздействия описывается в рамках couple моделей, обоснование которых проводится с привлечением геолого-геофизической и геотехнической информации, а параметрическая поддержка осуществляется по данным лабораторных испытаний репрезентативных коллекций образцов и натурных наблюдений. Предлагаемые в проекте оригинальные подходы к физическому моделированию сложнопостроенных геосред позволят получить новые знания о взаимодействии физических полей во флюидонасыщенных трещиновато-пористых массивах и закономерностях процессов деформирования и массопереноса, которые имеют высокую научную значимость для решения геоэкологических задач, совершенствования методов разработки месторождений полезных ископаемых и снижения рисков при реализации геотехнологий. В проекте планируется создать и в лабораторных условиях апробировать методику определения фильтрационно- емкостных свойств трещиновато-пористых горных пород, а также установить их зависимости от напряжений. Стохастичность структуры породных массивов на различных масштабных уровнях, мультифизичность протекающих в них процессов и разнородность информативных данных - основные факторы, определяющие сложность поставленной задачи. Поэтому для экспериментов по оригинальной технологии из искусственного геоматериала с контролируемыми механическими свойствами будут изготовлены трещиновато-слоистые образцы регулярной структуры, имитирующие характерные особенности объекта исследований и обеспечивающие воспроизводимость результатов опытов. С использованием геомеханико-гидродинамических моделей типа DPDP (double permeability – double porosity) будут проведены виртуальные эксперименты, обоснована схема измерений, обеспечивающая получение необходимого объема входных данных, разработана процедура их интерпретации на основе решения коэффициентных обратных задач определения зависимостей фильтрационно-емкостных свойств от эффективного среднего напряжения S, а именно: - коэффициента массообмена Kw, проницаемостей матрицы Km и трещин Kf; - пористостей матрицы Am и трещин Af, а также кросс-пористостей Amf и Afm. В соответствии с разработанной процедурой будут проведены лабораторные эксперименты на изготовленных образцах при ступенчато возрастающей нагрузке; по предложенной схеме зарегистрированы расходные характеристики, решены соответствующие обратные задачи и найдены эмпирические зависимости: Kw(S), Km(S) и Kf(S) (по данным стационарных фильтрационных испытаний); Am(S), Af(S), Amf(S) и Afm(S) (по данным нестационарных фильтрационных испытаний). Далее, по аналогичным методикам, исследования осуществляются на кернах реальных пород-коллекторов трещиновато-пористой структуры. Научная новизна проекта заключается в оригинальной методике объемного физического моделирования процессов массопереноса в напряженных трещиновато-пористых флюидонасыщенных породных массивах, основанной на использовании: - геоматериала с контролируемыми фильтрационно-емкостными свойствами; - искусственных образцов, имитирующих основные структурные элементы реального объекта и обеспечивающих повторяемость опытов; - аппарата обратных задач для инверсии экспериментальных данных.