Влияние уплотнения коллектора на напряженно-деформированное состояние эксплуатационной колонны и цементной крепи

Abstract

Посвящена определению величины уплотнения коллектора и оценке влияния этого параметра на напряженно-деформированное состояние системы «горная порода – цементная крепь – эксплуатационная колонна». При разработке месторождений в ходе снижения пластового давления меняется напряженно-деформированное состояние горных пород. Это приводит к сжатию пор и уплотнению коллектора. Величина уплотнения напрямую зависит от механических свойств горных пород, которые определяются по результатам керновых лабораторных испытаний. Все больше в производственные процессы нефтегазовой отрасли внедряются современные методы компьютерного моделирования, основанные на применении различных численных методов. Это направлено на оптимизацию работы оборудования и минимизацию рисков, связанных с производственными процессами. Рассмотрено применение метода конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния системы «горная порода – цементная крепь – эксплуатационная колонна». Результаты расчета уплотнения коллекторов изученных объектов показали, что изученные объекты не подвергаются критическим нагрузкам в области цементной крепи и обладают достаточным запасом прочности, однако в условиях значительной депрессии возможно превышение критических значений напряжений с нарушением целостности системы «горная порода – цементная крепь – эксплуатационная колонна».

The article is devoted to determining the reservoir compaction value and evaluating the effect of this parameter on the stress-strain state of the rock – cement support – production column system. During the development of deposits, the stress-strain state of rocks changes during the reduction of reservoir pressure. This leads to compression of the pores and compaction of the collector. The amount of compaction directly depends on the mechanical properties of rocks, which are determined by the results of core laboratory tests. More and more modern methods of computer modeling based on the application of various numerical methods are being introduced into the production processes of the oil and gas industry. This is aimed at optimizing the operation of equipment and minimizing the risks associated with production processes. The application of the finite element method for determining the stress-strain state of the “rock – cement support – production column” system is considered. The results of calculating the reservoir compaction of the studied objects showed that the studied objects are not subjected to critical loads in the area of cement support and have a sufficient margin of safety, however, in conditions of significant depression, critical stress values can be exceeded with a violation of the integrity of the “rock – cement support – production column” system.