Исследователи Пермского Политехнического университета (ПНИПУ) представили инновационную математическую модель для более точного анализа напряжений в околоскважинной зоне нефтяных и газовых скважин, что позволит повысить как их надежность, так и производительность. Эта разработка, по данным университета, значительно улучшит геомеханическое моделирование, широко используемое в нефтегазовой отрасли для выбора оборудования, планирования бурения и оценки стабильности пород.
Традиционные методы часто не учитывают все необходимые факторы, в особенности геометрию перфорационных каналов, что приводит к ошибкам в проектировании и эксплуатации. Новая модель учитывает обсадную колонну, цементный раствор, породу и геометрию перфораций, используя контактные элементы для моделирования взаимодействия между этими компонентами. По словам Сергея Попова, руководителя лаборатории Института проблем нефти и газа РАН, это позволяет не только рассчитывать распределение напряжений, но и оценивать прочность конструкции скважины, предотвращая потенциальные аварии.
Тестирование модели в программе ANSYS 19 на примере простой вертикальной скважины показало высокую точность — отклонение от классических расчетов составило всего 3,8%.
— «Модель позволяет вычислить то, насколько околоскважинная зона и элементы крепи способны выдерживать оказываемую на них нагрузку. Так, наши расчеты показали, что запас прочности цементного камня составляет 2-3 единицы, а коэффициент запаса прочности обсадной колонны — 3-4 единицы, что говорит о высокой степени устойчивости. Наиболее слабой зоной является область рядом с перфорационными каналами, поскольку именно здесь возникают области разрушения как от растягивающих, так и от сжимающих нагрузок», — отмечает Сергей Чернышов, доктор технических наук и заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ.
Эта разработка открывает новые возможности для повышения эффективности нефтегазодобычи, позволяя оптимизировать выбор оборудования, проектирование скважин и минимизировать риски при бурении и эксплуатации.