Сегодня на большинстве нефтяных месторождений запасы нефти извлекаются с трудом. Для повышения объема добычи применяют технологию гидравлического разрыва пласта. В скважину под большим давлением закачивают специальную жидкость, раздвигая тем самым слои породы и создавая трещину, которая обеспечивает более свободный поток нефти.

Однако высокая стоимость такой операции требует ее качественного контроля. Сам процесс распространения трещины внутри пласта тяжело отследить. Ученые Пермского Политеха выявили связь между величиной пластового давления и тем, как образуется трещина гидроразрыва в пространстве. На основании этого открытия разработали уникальный подход для контроля ее направления и развития.

Статья с результатами опубликована в научном журнале «Записки горного института». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Гидравлический разрыв помогает восстановить полноценную работу скважины, когда она становится нерентабельной. Создание трещины в пласте во много раз увеличивает площадь, с которой притекает нефть, благодаря чему растут объемы добычи. Но при такой дорогостоящей технологии необходимо точно понимать, какого размера и где получилась трещина, в каком направлении она распространяется.

Сейчас на месторождениях фактическую информацию о распространении трещин получают в основном по данным дорогостоящего микросейсмического мониторинга, когда структура пласта анализируется с помощью слабых сейсмических волн — малейших колебаний энергии. Но в областях с неблагоприятными сейсмогеологическими условиями такой метод работает неправильно.

Ученые Пермского Политеха разработали новый подход по контролю направления и закономерностей развития трещин гидравлического разрыва пласта. Он основан на использовании исходных данных, которые регулярно и с высокой достоверностью определяются на любом нефтяном промысле.

«Разрыв пласта меняет степень взаимодействия между скважиной, на которой он проведен, и скважиной, в направлении которой образовалась трещина. Мы выдвинули гипотезу о влиянии величины пластового давления на образование трещины. С помощью этого показателя можно оценить, каким образом и в какую именно сторону она распространяется. Это явление отмечено впервые и представляет несомненный научный интерес», — поделился доктор технических наук, профессор кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Дмитрий Мартюшев.

Фактические измерения пластового давления выполняются при проведении на скважинах гидродинамических исследований и чаще всего проводятся в различные моменты времени. Ученые для получения этой информации по всем скважинам в один момент времени использовали нейросеть.

По всем исследуемым скважинам политехники собрали данные о дебитах за год до гидроразрыва пласта и за год после. Вычислили коэффициенты корреляции (показатели связи) между ними у объекта гидравлического разрыва пласта и всеми соседними скважинами. На основании этого построили схемы, которые позволили определить возможное расположение трещин.

«Для подтверждения гипотезы мы исследовали, в направлении большего или меньшего пластового давления распространяется трещина. Для этого с помощью нейросети определили эти значения по всем скважинам, на которых проведена операция, а также по скважинам, расположенным в непосредственной близости. Исследование показало, что трещины преимущественно распространяются в сторону скважин с максимальным пластовым давлением», — рассказывает доктор технических наук, профессор кафедры «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ Инна Пономарева.

Для 26 мероприятий из 26 политехники установили совпадение пространственного размещения трещины гидроразрыва пласта и зон с наиболее высоким пластовым давлением. Это подтверждает эффективность разработанного подхода.

Предложенная методика ученых ПНИПУ особенно актуальна для коллекторов со сложной структурой пустотного пространства и естественной трещиноватостью, для которых фактическое определение специальных геомеханических параметров является продолжительным и трудоемким процессом. Также она отличается простотой практического использования, не требует применения специальных дорогостоящих программных продуктов и высокого уровня компетенций персонала.