Механика горных пород при разработке месторождений углеводородного с

вающие компании (10 %). Всего было заслушано 40 докладов. Основное количество докладов было посвящено проблемам прочности и разрушения насыщенных флюидами сред и методам определения физикомеханических характеристик горных пород из продуктивных объектов, геомеханическому обеспечению ГРП, геомеханическому моделированию при разработке месторождений (23 доклада), обеспечению устойчивости нефтяных и газовых скважин (9 докладов), прогнозу и мониторингу деформационных процессов (5 докладов), добыче углеводородов из угольных пластов (3 доклада).

В целях развития приоритетных направлений геомеханики, решение которых повысит уровень рентабельности разработки месторождений углеводородов, участники конференции решили:

1.Рекомендовать руководителям предприятий всех форм собственности в нефтегазовой и угольной отраслях при проектировании, освоении и эксплуатации месторождений углеводородного сырья использовать прогноз геомеханических процессов и проводить их мониторинг. Для реализации этих задач рекомендуется использовать научно-образовательный потенциал национальных исследовательских университетов, уже получивших и продолжающих получать от государства солидную финансовую поддержку на развитие своей инновационной деятельности, в том числе в области геомеханических исследований.

2.В связи с отсутствием нормативной базы, регламентирующей проведение испытаний физико-механических свойств горных пород продуктивных объектов нефтяных и газовых месторождений в пластовых условиях, поручить Национальному минерально-сырьевому университету «Горный» и Пермскому национальному исследовательскому политехническому университету собрать и обобщить предложения по содержанию испытаний физико-механических свойств горных и вмещающих пород продуктивных объектов нефтяных и газовых месторождений.

3.В связи с необходимостью решения задач повышения эффективности разработки месторождений углеводородного сырья на основе использования отечественного оборудования и программного обеспечения, позволяющего решать задачи механики горных пород, обратить внимание руководителей предприятий всех форм собственности в нефтегазовой и угольной отраслях на перспективность и необходимость финансирования данных исследований.

11

4.В связи со сложностью решения теоретических и практических задач повышения эффективности разработки месторождений углеводородного сырья на основе геомеханических исследований Национальному минерально-сырьевому университету «Горный» и Пермскому национальному исследовательскому политехническому университету рассмотреть вопрос о проведении совместных работ в области фундаментальных исследований по данной проблеме с получением бюджетного финансирования.

5.Считать необходимым для обеспечения геологоразведочных

игорных работ при освоении и эксплуатации месторождений нефти

игаза подготовку специалистов нового уровня. Рекомендовать вузам, осуществляющим подготовку специалистов в нефтегазовой отрасли, использовать государственный образовательный стандарт, разработанный в Национальному минерально-сырьевом университете «Горный», который содержит дисциплины, связанные с геомеханическим обеспечением разведки и разработки месторождений углеводородного сырья.

6.Рекомендовать проведение очередной конференции «МЕХАНИКА ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ» через три года.

12

ЦЕНТР ГЕОМЕХАНИКИ И ГЕОДИНАМИКИ НЕДР ПЕРМСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА (ПНИПУ)

Ю.А. Кашников, Geotech@pstu.ac.ru

CENTRE OF GEOMECHANICS AND GEODYNAMIC

IN THE PERM NATIONAL RESEARCH

POLYTECHNIC UNIVERSITY

Yu.A. Kashnikov, Geotech@pstu.ac.ru

В докладе представлены сведения о Центре геомеханики и геодинамики недр при Пермском национальном исследовательском политехническом университете. Приведены данные о его структуре, кадровом составе, оснащенности Центра оборудованием и программным обеспечением. Заказчиками работ Центра геомеханики и геодинамики недр являются все основные нефтегазодобывающие компании России.

The report provides information about the Centre of geomechanics and geodynamic in the Perm National Research Polytechnic University. Information about structure, staffing, hardware and software is presented. All main Russian oil and gas companies are customers of centre of geomechanics and geodynamic.

В настоящее время в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) успешно работает Центр геомеханики и геодинамики недр при разработке месторождений углеводородов.

Основными направлениями работ центра являются: инструментальные наблюдения за процессами сдвижения горных пород и земной поверхности при разработке месторождений углеводородов, в том числе с использованием спутниковых навигационных технологий и радарного космического зондирования земли; расчеты параметров оседаний земной поверхности при разработке месторождений углеводородов, оценка возможности возникновения техногенных сейсмических явлений; разработка геолого-геомеханических моделей месторождений углеводородов; анализ устойчивости и деформирования нефтяных и газовых скважин; разработка теоретических и практических основ ориентированного ГРП; испытания физико-механических и фильтрацион-

14

но-емкостных свойств продуктивных объектов месторождений углеводородов в пластовых условиях.

Специалисты центра имеют современное аппаратно-программное обеспечение: лазерная сканирующая система Leica HDS-3000, тахеометры Leica (TS09, TS06, System 1200, в том числе роботизированные), Topcon 105N, геодезические системы Smart Station, цифровые нивели-

ры Leica DNA03, Sprinter, Topcon DL-101, GNSS оборудование Leica GS-10, System 1200, System 500, Trimble R10, постоянно действующая базовая станция, входящая в SmartNet Россия, гравиметры SCINTREX CG-5 Autograv, парк автомобилей для выполнения полевых работ (10 автомобилей).

Для испытаний физико-механических и фильтрационно-емкост- ных свойств продуктивных объектов месторождений углеводородов в пластовых условиях имеются установки ПИК-УИДК/ПЛ (Россия)

и MTS-815 (США).

Центр оснащен следующим программным обеспечением: Tempest.More», «Petrel», «Eclipse» – для геологического и гидродинамиче-

ского моделирования; «ISAMGEO», «ANSYS», «3DEC» – для выполнения геомеханических расчетов; «GAMMA REMOTE SENSING AG» – для обработки данных радарной космической съемки; «Bernese GPS Software», «Leica Geo Office» – для обработки результатов спутниковых наблюдений; Комплекс CREDO; MapInfo Professional, ArcInfo – геоин-

формационные системы.

Заказчиками работ для центра являются все основные дочерние нефтегазодобывающие предприятия России: ООО «РН-Юганскнефтегаз», ЗАО «Ванкорнефть», ООО «РН-Сахалинморнефтегаз», ОАО «Самаранефтегаз», ООО «РН-КрасноярскНИПИнефть», ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»,

ООО «ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь», ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжск- нефть», ООО «ЛУКОЙЛ Узбекистан Оперейтинг Компани», ОАО «СУРГУТНЕФТЕГАЗ», ООО «Газпром добыча Астрахань», ООО «Газпром добыча Уренгой» и др.

15

СОЗДАНИЕ ГЕОЛОГО-ГЕОМЕХАНИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Ю.А. Кашников, С.Г. Ашихмин, Д.В. Шустов,

С.Ю. Якимов, Geotech@pstu.ac.ru

CREATION OF GEOLOGICAL GEOMECHANICAL MODELS

OF OIL AND GAS FIELDS

Yu.A. Kashnikov, S.G. Ashikhmin, D.V. Shustov,

S.Yu. Yakimov, Geotech@pstu.ac.ru

В докладе рассмотрен опыт разработки геолого-геомеханических моделей для трех месторождений углеводородов. Для целей численного моделирования НДС горного массива были построены трехмерные модели физико-механических свойств пород на основе геологических моделей месторождений, геофизических исследований и 3D-сейсмики. На основе расчетных параметров напряженного состояния устанавливались зависимости продуктивности скважин и других параметров от показателей напряженного состояния. Полученные зависимости используются для выбора мест размещения новых скважин, оптимизации их параметров и разработки мероприятийдляповышенияэффективностиотработкизапасов.

The experience of geological geomechanical model creation for three hydrocarbon fields is submitted in this work. Geological models of reservoirs, well logging and 3D-seismic data were used for numerical modelling of stress-strain state of productive objects. Dependencies of the wells production parameters from the stress-state parameters were determined. The dependencies used for optimization purposes and improve the efficiency of oil and gas production.

С появлением мощных пакетов для геомеханического моделирования напряженно-деформированного состояния (НДС) горных массивов возникает возможность решения задач о распределении напряжений в горных породах с учетом геологических и геофизических характеристик, принятых на основе геологических моделей месторождений. Таким образом, речь идет о создании геолого-геомеханических моделей, в основе которых лежит геологическая, геофизическая, гидродинамическая и геомеханическая информация о месторождении.

В докладе рассмотрен опыт разработки геолого-геомеханических моделей Гагаринского месторождения ООО «ЛУКОЙЛ–Пермь», Аст-

16

На основе геологических моделей месторождений, геофизических исследований скважин, промысловых данных были построены трехмерные модели физико-механических параметров (объемный вес, модуль упругости, коэффициент Пуассона), необходимые для расчета напря- женно-деформированного состояния пород. Далее по данным численного моделирования НДС горного массива выделялись зоны уплотненных и разуплотненных пород, устанавливались зависимости продуктивности скважин, данных потокометрии, показателей эффективности ГРП от параметров, характеризующих НДС пород.

Рассмотренный опыт создания геолого-геомеханических моделей показывает возможность их использования для выбора мест размещения новых скважин, оптимизации параметров их работы, проектирования гидроразрыва пласта и других мероприятий, повышающих эффективность разработки месторождений.

17

ОПЫТ СОЗДАНИЯ ОРИЕНТИРОВАННОЙ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ

ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»

Ю.А. Кашников, С.Г. Ашихмин,

Д.В. Шустов, Geotech@pstu.ac.ru

EXPERIENCE OF ORIENTED HYDRAULIC FRACTURE CREATION AT OIL FIELDS OF LCC «LUKOIL-PERM»

Yu.A. Kashnikov, S.G. Ashikhmin,

D.V. Shustov, Geotech@pstu.ac.ru

Представлены результаты аналитических исследований и опытнопромышленных работ по разработке технологии ориентированного гидроразрыва пласта (ГРП). Ориентация трещины ГРП в нужном направлении осуществлялась путем создания системы ориентированных перфорационных отверстий. Параметры перфорационных отверстий определялись геомеханическими расчетами. Опытно-промышленные работы выполнены на двух скважинах месторождений Пермского края. Результаты микросейсмического мониторинга и акустического широкополосного каротажа подтверждают факт развития трещины ГРП на определенных этапах проведении операции в заданном направлении.

The results of analytical research and pilot project of the pre-oriented hydraulic fracture creation are presented. Crack orientation was provided through a system of oriented perforations. Perforation parameters were determined by geomechanical analysis. Experimental work has been done in two wells in the Perm region. Microseismic monitoring and dipol sonic logging shown fracture development in a right direction.

Идея создания ориентированной трещины при гидравлическом разрыве пласта сводится к оформлению искусственного предварительного направления с помощью каких-либо технических средств. В этой связи возникают задачи по выбору данных технических средств, геомеханическому обоснованию параметров предварительного направления, анализу условий распространения трещин разрыва в анизотропном поле горизонтальных напряжений.

Аналитические и численные расчеты показали, что при невысокой анизотропии напряжений, т.е. при отношения σ3/σ1 в пределах 0,8–0,9, трещина ГРП проходит весьма значительный путь по заданному направлению, а при отношении σ3/σ1 в пределах 0,9–1,0 трещина ГРП практиче-

18

ски не сворачивает с заданного ей направления. Таким образом, существует принципиальная возможность реализация направленного ГРП при определенных видах исходного напряженного состояниямассива.

Опытно-промышленные работы по реализации направленного ГРП были проведены на двух скважинах на месторождениях Пермского края. Параметры предварительного направления определялись геомеханическими расчетами таким образом, чтобы обеспечить взаимодействие между смежными отверстиями и развитие магистральной неустойчивой трещины по всему целевому интервалу.

Предварительное направление задавалось системой перфорационных отверстий с помощью оборудования ПГМ-5. Исследования скважин методами магнитной интроскопии и профилеметрии показали, что фактическое расположение созданных боковых отверстий с достаточной степенью точности соответствует проектному. Операции миниГРП и основного разрыва прошли без осложнений по утвержденному графику. Результаты микросейсмического мониторинга в процессе ГРП и акустического широкополосного каротажа после ГРП подтверждают факт развития трещины на определенных этапах проведении операции в заданном направлении.

Выполненные работы подтверждают принципиальную возможность реализации ориентированного гидроразрыва пласта в определенных горно-геологических условиях.

19

ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КЕРНА ПРОДУКТИВНЫХ ОБЪЕКТОВ В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ

Д.В. Шустов, А.Э. Кухтинский, Ю.А. Кашников,

С.Г. Ашихмин, Geotech@pstu.ac.ru

FEATURES OF THE STUDY OF PRODUCING

FORMATIONS CORE MECHANICAL

PROPERTIES UNDER IN SITU CONDITIONS

D.V. Shustov, A.E. Kukhtinskiy, Yu.A. Kashnikov,

S.G. Ashikhmin, Geotech@pstu.ac.ru

В докладе представлены общие требования к выполнению лабораторных исследований физико-механических свойств керна породколлекторов для целей проектирования дизайна ГРП, расчетов устойчивости скважин и других геомеханических задач. В общем виде представлены методики определения пористости, проницаемости, модуля упругости, коэффициента Пуассона и параметров прочности породы статическими и динамическими методами.

The report presents general requirements for performing laboratory research of physical and mechanical properties of reservoir core samples needed for hydraulic fracturing design, wellbore stability analyses and other geomechanical problems. Technique of porosity, permeability, Young's modulus, Poisson ratio and strength parameters measurement using static and dynamic methods are presented in general terms.

Для решения задачи моделирования дизайна ГРП, обеспечения устойчивости скважин, создания геомеханических моделей месторождений углеводородов требуется знание прочностных и деформационных как статических, так и динамических характеристик продуктивных объектов. Имея устойчивые корреляционные зависимости перехода от динамических характеристик к статическим, полученные при испытаниях кернового материала, решаются задачи геомеханического моделирования, т.к. во всех расчетных формулах и численных методах используются статические характеристики. Именно по этому пути идут специалисты всех зарубежных сервисных фирм.

20