Опубликовано:

SPE-196929-MS, Russia, October 2019

Авторы:

Роман Непоп, Николай Смирнов, Роман Молодцов, Иван Хоменок, ООО «ПетроГМ»

Артур Абалян, Андреа Мартин Атанес, Андрей Мальцев, Геннадий Немирович, АО «Евротэк-Югра»

Резюме

В работе представлены результаты исследований петрофизических и геомеханических свойств горных пород по результатам испытаний на трехосное сжатие толстостенного цилиндра с промывкой различными флюидами. Полученные экспериментальные данные послужили важным источником дополнительной информации для оценки депрессии на пласт, при которой в скважину начинает поступать песок, для определения его гранулометрического состава, а также для расчета размера щелевых отверстий в хвостовике, при котором не будет происходить вынос песка.

После выпиловки толстостенного цилиндра образец помещался в обжимную камеру, где последовательно производилась его герметизация и насыщение промывочным флюидом. В ходе тестирования кернового материала проводилось постепенное увеличение осевой и радиальной нагрузки таким образом, что радиальное и осевое напряжения оставались одинаковыми до достижения величины гидростатического давления. В дальнейшем, вплоть до разрушения образца, увеличивалась уже только осевая нагрузка. В течении всего эксперимента через центральное отверстие образца прокачивался промывочный флюид и производилась регистрация данных (давление, осевая деформация, масса песка и его гранулометрический состав) в цифровом формате для последующего анализа.

В ходе исследований были экспериментально опробованы различные схемы тестирования керна, проанализирована возможность использования различных жидкостей в качестве промывочного флюида и проведен подбор оптимальных параметров тестирования, таких как скорость нагружения, время промывки, продолжительность релаксации образца под определенной нагрузкой и т.д. Результатом исследований стал детальный анализ вымываемых различными флюидами фрагментов горной породы, образовывающихся в результате трехосного сжатия и последующего разрушения толстостенного цилиндра.

В ходе многочисленных экспериментов были получены качественные зависимости гранулометрического состава удаляемого субстрата от преобладающего в образце характера деформаций (упругая или пластическая), проанализированы некоторые особенности петрофизических свойств субстрата, определяющие поведение системы «горная порода – флюид», а также рассмотрены типичные сценарии проводимого тестирования толстостенного цилиндра.

Перспективным направлением дальнейших исследований является комплексный анализ прочностных, упругих статических свойств горных пород, определяемых из наблюдений за изменениями напряженно-деформированного состояния образца при различных схемах нагружения, упругих динамических свойств, получаемых акустическими методами, а также петрофизических и геомеханических свойств выявляемых по результатам испытаний на трехосное сжатие толстостенного цилиндра с промывкой различными флюидами.

Применённый подход и полученные качественные зависимости позволяют проводить анализ вероятных значений депрессии на пласт, при которой в скважину начинает поступать песок и рассчитывать размер щелевых отверстий в хвостовике, препятствующих его выносу. Эксперименты с керновым материалом дают возможность на бюджетной основе получать ценную информацию о петрофизических и геомеханических свойств горных пород для ее дальнейшего практического использования в процессе строительства скважины.

Полный текст статьи вы можете получить на сайте SPE. Или напишите нам, и мы расскажем вам об этой проблематике подробней.