Разработка математических моделей для прогнозирования характерных линейных размеров зоны дренирования пласта и воздействия дисперсных частиц на пласт с трещиной авто-ГРП

Abstract

Актуальность представленного исследования заключена в необходимости предотвращения процесса раннего обводнения продуктов добывающих скважин при разработке нефтеносных пластов, характеризующихся низкой проницаемостью ввиду роста числа операций по нефтедобыче, связанных с использованием технологии гидравлического разрыва пласта. Цель: разработать математические модели для прогнозирования характерных линейных размеров зоны дренирования пласта и воздействия дисперсных частиц на пласт с трещиной автогидроразрыва пласта. Объекты: коллекторы с низкой проницаемостью, трещина автогидроразрыва пласта, суспензия, закачиваемая в нефтеносный пласт, дисперсные частицы, добавляемые в реагент. Методы: постановка физической задачи, составление системы уравнений механики многофазных систем, метод простых итераций для решения трансцендентного уравнения, оценка и анализ значений, прогнозируемых разработанными моделями. Результаты. Установлено, что разработанная на основе системы уравнений механики многофазных систем математическая модель позволяет определить характерный линейный размер зоны дренирования пласта. Показано, что для представленных модельных параметров эта характеристика по величине составляет 3,65 м. Определено, что управляющими параметрами для линейного размера зоны дренирования являются концентрация частиц суспензии в смеси в нагнетательной скважине, проницаемость пласта, ширина и длина трещины. Построена математическая модель для прогнозирования воздействия дисперсных частиц закачиваемого агента на пласт. Выявлено, что при добавлении дисперсных частиц в рабочую смесь расход суспензии снижается ввиду осаждения частиц в поровых каналах. Проведена численная оценка изменения расхода суспензии при обработке трещины автогидроразрыва пласта полимер-дисперсной смесью. Для представленных модельных параметров снижение величины расхода составляет примерно 105 раз.

The relevance of the research is in the need to prevent early growth of the production water cut during the development of oil reservoirs characterized by low permeability because of increase in the number of oil production operations using hydraulic fracturing technology. The main goal is to develop mathematical models for predicting the characteristic linear dimensions of the reservoir drainage zone and the impact of dispersed particles on the formation with auto-hydraulic fracture. The main objects: reservoirs with low permeability, auto-hydraulic fracture, suspension injected into an oil reservoir, dispersed particles added to the working agent. Applied methods: statement of the physical problem, compiling a system of equations of mechanics of multiphase systems, simple iteration method for solving a transcendental equation, evaluation and analysis of the values predicted by the developed models. Research results. It was established that the mathematical model developed on the basis of the system of equations of mechanics of multiphase systems makes it possible to determine the characteristic linear size of the formation drainage zone. It is shown that for the presented model parameters, this characteristic is 3,65 m. It is determined that the control parameters for the linear size of the drainage zone are the concentration of suspension particles in the mixture in the injection well, the formation permeability, the width and length of the fracture. A mathematical model was built to predict the impact of dispersed particles of the injected agent on the formation. It was found that when dispersed particles are added to the working mixture, the suspension consumption decreases due to the deposition of particles in the pore channels. A numerical evaluation of the change in the flow rate of the suspension during the treatment of a crack with an autofracturing polymer-dispersed mixture was carried out. For the presented model parameters, the decrease in the flow rate is approximately 105 times.