«ТННЦ» развивает геомеханическое моделирование

Тюмень. ООО «Тюменский нефтяной научный центр» (корпоративный научно-исследовательский и проектный институт ПАО «НК  «Роснефть») с 2017 года последовательно реализует программу развития нового для компании направления ‑ геомеханического моделирования. Научными исследованиями в этой области занимается специальная рабочая группа, объединенная в отдел разработки проектов геомеханики.

Сотрудники отдела на протяжении трех лет успешно решают проблемы, возникающие в процессе бурения, гидроразрыва пласта, заканчивания скважин, а также разработки месторождений путем применения и совершенствования методик геомеханического моделирования.

«Сейчас в составе отдела 10 человек, в том числе два кандидата наук. Его основу формируют специалисты со значительным теоретическим и полевым опытом работ», - рассказал начальник отдела разработки проектов геомеханики управления научно-технического развития ООО "Тюменский нефтяной научный центр" Валерий Павлов.

Под контролем специалистов

Каждую новую задачу сотрудники отдела решают путём последовательного построения одномерной, трехмерной и четырехмерной моделей рассматриваемого объекта разработки с применением технологий высокоразрешенного прискважинного моделирования. Эта работа проводится, в том числе, и с использованием корпоративного программного комплекса «РН-Сигма» и «РН-ГРИД», в разработке и опробовании которого специалисты ООО «ТННЦ» принимают активное участие.

По словам Валерия Павлова, специалисты реализуют проекты для обществ группы, занимающихся разработкой ключевых нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений ПАО «НК «Роснефть», расположенных на территориях от Восточной Сибири и до Волго-Уральской провинции.

Также отдел геомеханики сопровождает два зарубежных проекта. Объектами исследований являются уникальные ультранизкопроницаемые, низкопроницаемые, высокопроницаемые коллекторы, в том числе коллекторы с естественной трещиноватостью. Сейчас данное направление имеет наработанную базу постоянных заказчиков и ведет не только оперативную деятельность в поддержку производственных процессов, но и оптимизацию систем разработки месторождений и выполнения целевых инновационных проектов.

Каменная летопись Земли

Команда геомехаников совместно со специалистами центра исследований керна ООО «ТННЦ» разрабатывает и внедряет инновационные и уникальные для ПАО «НК «Роснефть» методики лабораторных исследований керна.

Отметим, что разработка каждой новой технологии выделяется в отдельный инновационный проект с целевым финансированием. В рамках реализации программы инновационного развития ПАО «НК «Роснефть» сформирован портфель, включающий более 100 целевых инновационных проектов (ЦИП), организовано непрерывное широкомасштабное внедрение в производство новых технологий, как впервые предлагаемых производителями, так и успешно апробированных в нефтегазовой практике.

«Каждая методика описывает принципы выявления анизотропии упругих свойств, производится тестирование толстостенных цилиндров, а также тестирование при насыщении различными флюидами и газами, определения изменения проницаемости в процессе разработки. Реализация подобных исследований позволяет использовать полноценные возможности 3D и 4D геомеханического моделирования для решения принципиально новых задач. Например, для прогноза «кинжальных прорывов» в слабосцементированных коллекторах, оценки бурения и гидроразрыва в низкопроницаемых пластах с ярко выраженной анизотропией упругих и прочностных свойств, прогноз безопасной депрессии для газонасыщенных коллекторов при поступлении подошвенной воды и других», - отметил эксперт.

Среди объектов «Роснефти» одним из примеров внедрения геомеханического моделирования для целей разработки является Харампурское месторождение. Основные продуктивные горизонты сложены глинисто-песчаными отложениями кузнецовской и покурской свит, а также низкопроницаемыми отложениями березовской свиты. Для их масштабного и продуктивного изучения специалисты «ТННЦ» выполнили комплекс работ по построению 3D/4D геомеханических моделей каждого объекта разработки. На основе трехмерного геомеханического моделирования выполнена оптимизация бурения, заканчивания, гидроразрыва/многостадийного разрыв и разработки месторождения совместно со смежными структурными подразделениями компании.

«В рамках реализации ЦИП №134 разработана технология ГРП для слабосцементированных коллекторов Покурской свиты на примере Русского месторождения. Целью реализация МГРП в горизонтальных скважинах является разрыв глинистых перемычек и увеличение объема дренируемых запасов скважины за счет приобщения дополнительных продуктивных пропластков в высокорасчлененном разрезе», - пояснил Карпов.

Применение данной технологии обеспечивает прирост накопленной добычи нефти более 30% и характеризуется положительным экономическим эффектом.

Геология нефтяного пласта

Пожалуй, одной из важных разработок, которая была выполнена на Русском месторождении, считается двунаправленное связанное моделирование геомеханических процессов и оценка их влияния на фильтрационные эффекты. Специалистам ООО «ТННЦ» удалось первым в России провести такое моделирование в рамках целевых инновационных проектов.

Основной отличительной чертой двунаправленного связанного геомеханического моделирования является учет изменения упруго-прочностных свойств горных пород под влиянием изменения напряжений и насыщенности массива горных пород в процессе разработки объекта. Для учета данного эффекта на керне отложений покурской свиты Русского месторождения проведены уникальные лабораторные эксперименты по оценке влияния характера насыщения пород на упруго-прочностные свойства: «Как показали проведенные исследования, прочностные характеристики пласта сильно зависят от характера насыщения».

«Дальнейший учет полученных лабораторных данных при 3D-4D двунаправленном геомеханическом моделировании объектов, представленных слабоконсолидированными коллекторами, позволит уточнить допустимые режимы эксплуатации скважин на различных стадиях разработки, уровни компенсации закачкой, уточнить процедуру вывода скважин на режим. Полученные в рамках реализации проекта решения направлены на минимизацию рисков возникновения негативных геомеханических процессов, таких как обрушение стенок скважин и вынос песка, формирование «кинжальных» прорывов воды от закачки и многих других. Итогом применения комплексного подхода является более стабильная работа фонда скважин», - подчеркнул Валерий Павлов.

Путь науки

Помимо основной деятельности, сотрудники отдела разработки проектов геомеханики активно участвуют в развитии научной составляющей технического центра.

С 2018 года специалисты центра подготовили и опубликовали 16 научных статей в журналах, входящих в список ВАК, приняли участие в 14 всероссийских и международных конференциях, а также подали три заявки на патенты.

Геомеханики ООО «ТННЦ» по праву входят в число признанных лидеров данного направления. Они выступают модераторами конференций, ключевыми докладчиками форумов международных сообществ профессионалов, проводят курсы и лекции введущих тюменских вузах, осуществляют обучение специалистов ПАО «НК «Роснефть» по направлению «Геомеханика и гидроразрыв пласта» на базе специализированного института «ПИУЦ «Сапфир».

Активное участие сотрудников ООО «ТННЦ» в научной деятельности компании отмечено заслуженной наградой. В 2017 году отдел стал победителем Всероссийского конкурса «Новая идея» на лучшую научно-техническую разработку среди молодежи организаций и предприятий ТЭК.

Путь молодым

Большую работу отдел разработки проектов геомеханики проводит и с молодыми специалистами института. Опытные мастера становятся наставниками начинающих сотрудников, помогая в написании научных работ, подготовке докладов, а также в трудовой адаптации.

«В 2019 году молодые сотрудники нашего отдела стали победителями региональной научно-технической конференции молодых специалистов ПАО «НК «Роснефть», один из них завоевал награду кустовой конференции. В 2020 году трое молодых сотрудников стали призерами РНТК. Их работы также отмечены наградами за лучшие доклады на производственных конференциях. Молодые специалисты не стоят на месте: они готовы учиться, стараются двигаться вперед и познавать новое. Именно благодаря такой молодежи, геомеханика продолжает свою работу и развитие», - рассказал Валерий Павлов.

Руководство ООО «ТННЦ» всячески поддерживает начинания молодых сотрудников, обеспечивая обучение специалистов, своевременно актуализируя компьютерные мощности для решения уникальных и сложных задач.