Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород
Запропоновано методику чисельної оцінки розмірів і форми тріщини гідророзриву для прогнозування збільшення проникності вуглевміщувальних порід і дебітів газу на Новомосковському кам'яновугільному родовищі....
Gespeichert in:
Datum: | 2013 |
---|---|
Hauptverfasser: | , |
Format: | Artikel |
Sprache: | Russian |
Veröffentlicht: |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України
2013
|
Schriftenreihe: | Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57229 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород / И.А. Садовенко, А.В. Инкин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 346-360. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-57229 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-572292014-03-06T03:01:33Z Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород Садовенко, И.А. Инкин, А.В. Запропоновано методику чисельної оцінки розмірів і форми тріщини гідророзриву для прогнозування збільшення проникності вуглевміщувальних порід і дебітів газу на Новомосковському кам'яновугільному родовищі. Procedure for numerical evaluation of hydraulic fracturing crack sizes and form to predict increase in permeability of coalenclosing rocks and gas flow rates at Novomoskovsk coal deposit is proposed. 2013 Article Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород / И.А. Садовенко, А.В. Инкин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 346-360. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1996-885X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57229 622.276.66 ru Наукові праці УкрНДМІ НАН України Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
description |
Запропоновано методику чисельної оцінки розмірів і форми тріщини гідророзриву для прогнозування збільшення проникності вуглевміщувальних порід і дебітів газу на Новомосковському кам'яновугільному родовищі. |
format |
Article |
author |
Садовенко, И.А. Инкин, А.В. |
spellingShingle |
Садовенко, И.А. Инкин, А.В. Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
author_facet |
Садовенко, И.А. Инкин, А.В. |
author_sort |
Садовенко, И.А. |
title |
Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород |
title_short |
Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород |
title_full |
Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород |
title_fullStr |
Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород |
title_full_unstemmed |
Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород |
title_sort |
активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород |
publisher |
Український науково-дослідницький і проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи НАН України |
publishDate |
2013 |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/57229 |
citation_txt |
Активизация отбора газа из плотных коллекторов на основе отечественного опыта гидроразрыва горных пород / И.А. Садовенко, А.В. Инкин // Наукові праці УкрНДМІ НАН України. — 2013. — № 13, ч. 1. — С. 346-360. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
series |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України |
work_keys_str_mv |
AT sadovenkoia aktivizaciâotboragazaizplotnyhkollektorovnaosnoveotečestvennogoopytagidrorazryvagornyhporod AT inkinav aktivizaciâotboragazaizplotnyhkollektorovnaosnoveotečestvennogoopytagidrorazryvagornyhporod |
first_indexed |
2025-07-05T08:28:14Z |
last_indexed |
2025-07-05T08:28:14Z |
_version_ |
1836794873597919232 |
fulltext |
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
346
УДК 622.276.66
АКТИВИЗАЦИЯ ОТБОРА ГАЗА ИЗ ПЛОТНЫХ
КОЛЛЕКТОРОВ НА ОСНОВЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО
ОПЫТА ГИДРОРАЗРЫВА ГОРНЫХ ПОРОД
Садовенко И. А., Инкин А. В.
(Государственное ВУЗ "НГУ", г. Днепропетровск, Украина)
Запропоновано методику чисельної оцінки розмірів і форми
тріщини гідророзриву для прогнозування збільшення проникності
вуглевміщувальних порід і дебітів газу на Новомосковському ка-
м'яновугільному родовищі.
Procedure for numerical evaluation of hydraulic fracturing
crack sizes and form to predict increase in permeability of coal-
enclosing rocks and gas flow rates at Novomoskovsk coal deposit is
proposed.
Введение. Геологические оценки запасов газа слабопрони-
цаемых коллекторов в мире и Украине зачастую намного превы-
шают объемы традиционных запасов. Так, согласно данных
управления энергетической информации (EIA), Украина занимает
третье место в Европе и тринадцатое – в мире по ресурсам этого
вида топлива, величина которых достигает 8 трлн куб. м, в то
время как запасы традиционного газа в трех нефтегазоносных ре-
гионах страны (западном, восточном и южном) составляют не
более 1 трлн куб. м 1. Тем не менее, повышенный интерес к не-
традиционному газу как потенциальному источнику энергетиче-
ской независимости возник только в последние время. Во многом
этому поспособствовал прогресс в его освоении американской
компании Chesapeake Energy, благодаря которому США с 1990 по
2010 гг. увеличили количество нетрадиционного газа в общей до-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
347
быче с 10 до 40 %, что снизило импорт сжиженного природного
газа на 2,6 % 2.
Вместе с тем, разработка нетрадиционных месторождений
газа в Украине по американской технологии сопряжена с опреде-
ленными трудностями и негативными последствиями для окру-
жающей среды. Для проведения гидроразрыва горных пород ис-
пользуется дорогостоящие буровое оборудование для вертикаль-
но-горизонтального бурения. Создание сверхвысокого давления
при гидроразрыве неглубоко залегающих коллекторов может
привести к повреждению скважин и фундаментов близко распо-
ложенных зданий, а для поддержания заданной пористости пла-
ста после гидроразрыва применяются различные химикаты, соли
органических кислот, отходы нефтепереработки, дизельное топ-
ливо и другие вещества, загрязняющие атмосферу, и подземные
воды, используемые для водоснабжения.
Постановка задачи исследований. Эффективная разработ-
ка нетрадиционных ресурсов газа в Украине может быть осу-
ществлена путем обоснования комплексной технологической ин-
фраструктуры извлечения газа из плотных пород с применением
современных технологий активизации газовыделения и адапта-
ции этих технологий к отечественному оборудованию. В связи с
этим, целью данной работы является оценка фильтрационных
свойств и газоотдачи плотных коллекторов Новомосковского ка-
меноугольного месторождения в результате проведения гидро-
разрыва пласта, основанного на имеющемся опыте прорывов
низкопроницаемой углевмещающей толщи на шахтных полях За-
падного Донбасса.
Материал и результаты исследований. В геоморфологи-
ческом отношении Новомосковское каменоугольное месторож-
дение расположено на водораздельном плато правобережной ча-
сти р. Самары и левобережной части р. Малой Терновки в преде-
лах юго-западного крыла Днепровско-Донецкой впадины (рис. 1).
Рельеф территории представляет собой слабовсхолмленную рав-
нину, отметки которой колеблются от 127,5 м на северо-востоке
до 62,0 м на юго-западе, сложенную древними и современными
террасами, пологопадающими в сторону р. Днепр. В геологиче-
ском строении участвуют докембрийские кристаллические поро-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
348
ды, осадочный комплекс девона, нижнего и среднего карбона,
перми, триаса, юры, а также третичные и четвертичные образова-
ния. Тектоническое строение месторождения обусловлено нали-
чием жесткого кристаллического фундамента, залегающего на
сравнительно небольшой глубине, в связи с чем на месторожде-
нии четко вырисовывается система тектонических нарушений,
обусловливающая сбросы с амплитудами до 50 м.
Рис. 1. Обзорная карта Новомосковского каменноугольного
месторождения: 1, 2 – соответственно границы ме-
сторождения и шахтных полей
Важнейшими характеристиками углевмещающих пород
Новомосковского месторождения как коллекторов природных га-
зов являются их пористость и проницаемость, определяющие
фильтрационную способность и емкость угленосных отложений.
На рисунке 2 и в таблице 1 приведены данные, иллюстрирующие
изменения этих параметров 3. Анализ кривых показывает, что
пористость аргиллитов колеблется в пределах от 6,9 до 30,7 %,
при среднем значении 25,5 %; алевролитов 1,7 – 39,6 %, при
среднем 20,1 %; песчаников 3,6 – 47,0 %, при среднем 20 % и
уменьшается с увеличением глубины залегания пластов. Относи-
тельно небольшое количество показателей проницаемости пород,
обусловленной их пористостью и трещиноватостью, не позволяет
2
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
349
установить каких-либо закономерностей ее изменения по площа-
ди или глубине в пределах залежи. Однако имеющейся объем
опробований однозначно показывает значительное превышение
проницаемости вмещающих пород в сравнении с углями, свиде-
тельствующее о том, что основными путями миграции газа на ме-
сторождении являются песчаники, алевролиты и аргиллиты угле-
носной толщи.
Рис. 2. Изменение пористости пород угленосной толщи Но-
вомосковского месторождения с глубиной: 1, 2, 3 –
кривые изменения пористости песчаников, аргилли-
тов и алевролитов соответственно
Природный газ, содержащийся в угольных пластах и поро-
дах Новомосковского месторождения, состоит из углекислого га-
за, метана, азота и водорода. Анализ его качественного состава
(табл. 2) показывает увеличение содержания метана и уменьше-
ние азота в смеси газов с глубиной по всей площади залежи. Ко-
личество метана возрастает до глубины 800 м (с 2,98 до 44,42 %),
а далее начинает снижаться до 29,9 %. Для азота характерна об-
ратная зависимость. Метаносность горных пород также повыша-
ется с глубиной, однако четкая закономерность ее изменения не
прослеживается. Резко возрастая в интервале глубин 500 – 600 м
5
10
15
20
25
30
35
0 200 400 600 800 1000
Глубина, м
П
ор
ис
то
ст
ь,
%
1
2
3
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
350
(почти в 10 раз), в дальнейшем она незначительно варьирует в
пределах 1 – 2 м3 на тонну. По имеющимся данным можно сде-
лать вывод, что максимальное содержание метана на исследуе-
мой площади можно встретить на глубине 700 – 800 м.
Таблица 1
Значения проницаемости углевмещающих пород
Интервал
глубин, м
Проницаемость, 10-15 м2
Песчаник Алевролит Аргиллит Уголь
400-500 138,70 – – 0,038
500-600 12,63 5,55 11,0 0,050
600-700 12,32 125,00 8,7 0,063
700-800 28,70 3,50 6,2 0,058
800-900 22,02 0,26 5,9 0,031
900-1000 0,30 2,63 3,1 –
Таблица 2
Изменение качественного состава газа угленосной толщи с
глубиной
Интервал
глубин,
м
Состав газа, %
Метаносность
м3/тонна СО2 СН4 N2 H2
400-500 5,98 2,98 86,28 4,76 0,092
500-600 4,27 18,80 74,00 2,93 0,88
600-700 4,09 31,21 59,81 4,89 1,75
700-800 6,88 44,42 46,19 2,51 2,00
800-900 2,58 30,82 65,30 1,30 1,50
900-1000 3,50 29,90 66,60 – 2,05
Для увеличения проницаемости и газоотдачи выделенного
интервала углевмещающей толщи необходимо, с учетом специ-
фики отечественного оборудования, произвести его гидравличес-
кий разрыв, который заключается в механическом воздействии на
пласт избыточного давления, создаваемого закачиваемой через
вертикальную скважину жидкостью. Поскольку на данных глу-
бинах наименьшие напряжения в породном массиве ориентиро-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
351
ваны горизонтально, то образующаяся в результате разрыва тре-
щина будет иметь вертикальную направленность [4]. Для прогно-
за дебита газа и фильтрационных свойств пород после гидрораз-
рыва рассмотрим круговой пласт, в центре которого находится
скважина, пересеченная симметричной вертикальной трещиной,
горизонтальное сечение которой имеет эллиптическую форму, а
вертикальное – прямоугольную (рис. 3).
Рис. 3. Схема к расчету фильтрационных свойств слабопро-
ницаемой углевмещающей толщи, пересеченной
вертикальной трещиной гидроразрыва (по нормали к
горизонтальной плоскости х – у): 1 – плотные песча-
ники; 2, 3 – скважина и трещина соответственно
Существенной особенностью трещины гидравлического
разрыва, в значительной мере влияющей на продуктивные пока-
затели пласта, является изменение ее геометрических размеров в
пространстве. Согласно ряду проведенных исследований [5, 6]
высота вертикальной трещины в среднем равна мощности экс-
плуатируемого пласта и в несколько раз меньше ее длины, вели-
чину которой можно определить по следующим зависимостям:
х
у
lтр
ω
Rk
r0
κтр
κ(s)
1
2
3
Ll
х1 х2
у1
у2
А
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
352
5.0
222
qnh
VQ
lтр
, (1)
5.0
t
Clтр , (2)
где V, μ – соответственно объем и вязкость закачиваемой
жидкости;
h – толщина пласта;
n, κ – пористость и проницаемость пород соответственно;
q – боковое горное давление;
С – коэффициент, зависящий от глубины разрыва пород;
t – время закачки жидкости.
С помощью формул (1) – (2) был произведен расчет полу-
длины трещины образующейся в плотном коллекторе Новомос-
ковского месторождения на глубине 750 м (h = 13,5 м; n = 0,15;
q = 6,5 МПа; С = 0,024) при закачке жидкости через скважину
(V = 5 м3; μ = 0,18 Па·с). Анализ полученных кривых показывает
(рис. 4, а), что определенные по формуле (1) значения несколько
завышены в сравнении с показателями, рассчитанными по выра-
жению (2). Отмечается улучшение сходимости результатов рас-
чета по формулам (1) – (2) с увеличением начальной проницаемо-
сти пород. Для большей достоверности прогнозов отбора газа в
дальнейших вычислениях будем использовать выражение (2).
Максимальная ширина образующейся трещины была опре-
делена в программной среде Mathcad по следующим формулам и
эмпирическим зависимостям [7]
Геертсмана и Клерка –
4
1
2
4
1
336
h
Qlтр
, (3)
Ю. П. Желтова –
5,0
3
1214
тр
c l
E
qP
, (4)
Перкинса-Керна –
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
353
4
1
57,3
E
Qlтр
, (5)
Метод "PKN" –
4
1
27,3
E
Qlтр
, (6)
где E – модуль плоской деформации, 21/ EE ;
Е, ν – соответственно модуль Юнга и коэффициент Пуассо-
на углевмещающей толщи (2·1010 Па и 0,27);
Рс – давление в скважине (45 МПа).
Анализ графиков (рис. 4, б), показывает хорошую сходи-
мость полученных результатов. Максимальные отклонения меж-
ду профилями ширины трещины, рассчитанными несколькими
методами, не превышают 0,01 м и характерны только для зоны
наибольшего расхода жидкости.
Рис. 4. Изменение размеров трещины гидроразрыва в зави-
симости от расхода закачиваемой жидкости (Q): а –
полудлины (lтр), 1, 2, и 3, 4, определенной по фор-
мулам (1) и (2) при проницаемости пород 10-14 и
3×10-14 м2 соответственно; б – ширины (ω), рассчи-
танной по зависимостям (3) – (6)
Q, м3/с
2
1
Q, м3/с
l,
м
ω
,
1
2
3
4
а) б)
3
4
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
354
Кроме того, в работе [5] была выполнена идентификация
моделей Желтова и Перкинса-Керна с натурным объектом путем
сопоставления результатов расчетов с экспериментальным дан-
ными, что позволяет использовать данные зависимости для кор-
ректного решения поставленных задач.
Для оценки фильтрационных свойств угленосных пород по-
сле гидравлического разрыва необходимо также знать форму и
проницаемость формирующейся трещины. Изменение ширины
трещины может быть описано моделью Перкинса-Керна, адек-
ватность которой показана выше, а проницаемости трещины с
учетом ее водо- и газосодержания – уравнением Чень-Чжун-
Сяна [8]
4
1
1
трl
x
x ,
1;s0,1 при 349,0/0,1-s
0,1,s0 при 0
)( 5,3 s
s
тр
12
2 тр ,
где тр , s – соответственно абсолютная и фазовая про-
ницаемости трещины;
s – газонасыщенность.
На рисунке 5 приведены изменения раскрытия и фазовой
проницаемости трещины по ее длине, анализ которых подтвер-
ждает эллиптическую форму трещины в плане и показывает зна-
чительное влияние водосодержания наполняющих трещину рас-
клинивающих агентов (пропантов) на величину ее проницаемо-
сти.
Средняя проницаемость внутри трещины может быть опре-
делена путем интегрирования профиля проницаемости по ее
длине и за ее пределами – в произвольной точке углевмещающей
толщи (см. рис. 3) из следующих выражений:
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
355
L
lLls
трА
)(
;
2
2
2
2 yxL , 2
1
2
1 yxl ;
1
2
2
1 х
х
у
у , 4
1
1
1 )1(
трl
x
y , 4
1
1
1
2
2 )1(
трl
x
х
х
у
,
Рис. 5. Профили: а – раскрытия берегов (); б, в – фазовой
проницаемости ( s ) трещины гидроразрыва при
водосодержании заполняющего ее материала 0,8 и
0,3 соответственно: 1 – 4 – при расходе закачивае-
мой жидкости 0,09, 0,07, 0,05 и 0,03 м3/с
lтр, м
1
2
3
4
1
2 3 4
lтр, м
, м
а)
б)
lтр, м
в)
(s
),
м
2
(s
),
м
2
1
2
3
4
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
356
где трА – средняя проницаемость в произвольной точке А
плотного коллектора, пересеченного вертикальной трещиной
гидроразрыва;
L, х2, у2 – расстояние до этой точки и ее координаты соот-
ветственно;
l, х1, у1 – координаты и расстояние до места пересечения
профиля трещины с лучом, проведенным из скважины в точку А.
Представленные зависимости могут использоваться для
оценки проницаемости коллекторов при проведении гидравличе-
ского разрыва. Детальное моделирование фильтрационных про-
цессов вблизи трещин требует учета искривления линий тока, вы-
званного наличием в пласте высокопроницаемого включения. На
рис. 6 в горизонтальной плоскости приведены величины прони-
цаемости плотных песчаников Новомосковского месторождения,
рассеченных трещиной гидроразрыва и определенные в про-
граммной среде Mathcad по предложенной выше методике. Их
анализ показывает, что изолинии проницаемости являются эл-
липсами конфокальными трещине, при этом уменьшение их зна-
чений в пласте вдоль ширины трещины происходит на порядок
быстрее, чем вдоль ее длины.
Прогноз дебита скважины после гидравлического разрыва
может быть выполнен для условий, показанных на рис. 3 (контур
питания имеет форму круга и скважина, расположенная в начале
координат, пересекается симметричной трещиной, параллельной
оси 0х и проницаемостью s ) [8]
,
ln
ln
0
rR
rR
QQ
k
ck
г ,
ln
2
0
fk
ск
г rR
РРh
Q
,1ln1
2
lnln1ln 4q
f
rr (7)
,
)(
)(
s
s
тр
тр
l
l
q , .22 трlf
Для проведения сравнительных расчетов и учета перерас-
пределения фильтрационного потока вблизи трещины, вызванно-
го эллиптической формой изолиний проницаемости (рис. 6) и ор-
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
357
тогональными им гиперболами линий тока, контур питания
скважины может быть представлен эллипсом. При этом эллипти-
ческий и круговой контуры должны ограничивать равные по
площади области: 222 laaRk , тогда
Рис. 6. Изолинии средней проницаемости (м2) вокруг тре-
щины, образовавшейся в плотных песчаниках в ре-
зультате гидроразрыва: а – Q = 0,05 м3/с; s = 0,2; б –
Q = 0,09 м3/с; s = 0,2
0 100-100 200 -200 х, м
у, м
0
1
-1
2·10-9
3·10-9
3·10-9
2 ·10-9
4·10-9
4·10-9
5·10-9
5·10-9
6·10-9
6·10-9
2·10-8 3·10-8
4·10-8 5·10-8 8·10-8
х, м 0 100-100 200 -200
у, м
0
1
-1
5·10-9
5·10-9
1·10-8
1·10-8
1,5·10-8
1,5·10-8
2,5·10-
8
5·10-8
1·10-
7
1·10-7 2·10-7
а) а)
б)
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
358
,
2
)(4)(
ln
2
)(
ln
2
222
cтртр
ск
г
г
r
hshs
l
hs
l
laa
РРh
Q
(8)
где Q0, Qг – дебит скважины до и после гидроразрыва соот-
ветственно;
Rк, rc – радиусы контура питания и скважины;
rω – эффективный радиус скважины;
μг – динамическая вязкость газа;
δ – эксцентриситет;
а, l – большая полуось и фокусное расстояние эллипса;
Рк, Рс – давление на контуре питания и в скважине.
Результаты расчетов по формулам (7) и (8) для горно-
геологических условий метаноносного участка угленосной толщи
Новомосковского месторождения (Rк = 200 м; rc = 0,2 м; Рк =
2 МПа; Рс = 105 Па; δ = 0,1; μг = 1,5·10-5 Па·с) показаны на рисун-
ке 7. Графики безразмерных дебитов скважин демонстрируют
хорошую сходимость результатов расчетов при круговом и эл-
липтическом контуре питания в соответствующих условиях. Эф-
фективность гидравлического разрыва (Qг/Q0) в пределах залежи
увеличивается с уменьшением начальной проницаемости пород и
колеблется от 1,9 до 2,8 в зависимости от расхода жидкости, по-
даваемой в скважину при гидроразрыве.
Выводы. По результатам анализа геомеханических, емкост-
ных и газодинамических свойств Новомосковского каменоуголь-
ного месторождения определен интервал углевмещающей толщи,
характеризующийся повышенной метаносностью при низкой
проницаемости горных пород. Для увеличения фильтрационных
свойств и газоотдачи выделенных коллекторов рассмотрен спо-
соб гидравлического разрыва, основанный на имеющемся в
Украине промышленном опыте прорывов слабопроницаемых по-
род Западного Донбасса и адаптированный к отечественному бу-
ровому оборудованию. Обоснованная в работе методика оценки
размеров, формы и фазовой проницаемости трещин, формирую-
щихся в пласте при гидроразрыве, позволяет прогнозировать уве-
личение проницаемости углевмещающих пород и темпов отбора
газа на месторождении. Сравнение результатов вычислений по
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
359
различным эмпирическим зависимостям и формулам гидрогазо-
динамики показало приемлемую точность для решения практиче-
ских задач.
Рис. 7. Зависимость кратности увеличения дебита плотного
коллектора от расхода жидкости, закачиваемой для
его гидравлического разрыва: 1, 2 и 3, 4 – опреде-
ленная по формулам (7) и (8) при начальной прони-
цаемости углевмещающих пород 10-14 и 5·10-14 м2
соответственно
На основе установленных закономерностей изменения кон-
фигурации трещины гидроразрыва дальнейшие исследования це-
лесообразно сосредоточить на разработке и верификации матема-
тической модели ее заполнения нетоксичными расклинивающи-
мися материалами для экологически безопасного закрепления
трещины или отдельных ее участков.
СПИСОК ССЫЛОК
1. США увеличили прогноз запасов сланцевого газа в Украине
[Электронный ресурс]: "STATUS QUO" – 2013. Режим дос-
тупа:
Q, м3/с
Q
г/Q
0
1
2
3
4
Наукові праці УкрНДМІ НАН України, № 13 (частина I), 2013
Transactions of UkrNDMI NAN Ukraine, № 13 (part I), 2013
360
http://www.sq.com.ua/rus/news/mezhdunarodnye_novosti/13.06.2
013/ssha_uvelichili_prognoz_zapasov_slancevogo_gaza_v_ukrain
e/. – Название с экрана.
2. Сланцевый газ [Электронный ресурс]: Википедия. Режим до-
ступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/сланцевый газ. – Название с
экрана.
3. Обобщение результатов изучения природной газоносности
угольных пластов Западного Донбасса (Новомосковский ра-
йон) [Отчет Новомосковской геологоразведочной экспеди-
ции, книга 1] / А. С. Чигирин // Новомосковск –– 1974. ––
162 с.
4. Герасименко С. А. Математическое моделирование горизон-
тальной скважины с эллиптической трещиной гидроразрыва /
С. А. Герасименко, А. В. Стрекалов, А. С. Самойлов // Нефте-
газовое дело. –– 2012. –– № 4. –– С. 346––351.
5. Филонова В. Р. Моделирование гидравлического разрыва
пласта в пористой среде: автореф. дис. на соиск. учен. степ.
канд. физ.-мат. наук: спец. 01.02.05 "Механика жидкости, газа
и плазмы"/ Филонова (Тагирова) Василина Рифовна; МГУ
имени М. В. Ломоносова. –– Москва, 2008. — 24 с. : ил., табл.
— Библиография. : С. 22––23.
6. Wilsey L. E. Reservoir fracturing – a method of oil recovery from
extremely low permeability formations / L. E. Wilsey,
W. G. Bearden // J. of Petrol. Technology. –– 1954. –– № 8. ––
С. 346––351.
7. Вольф А. А. Определение и обоснование зависимости геоме-
трических характеристик трещины гидроразрыва от фильтра-
ционно-емкостных свойств продуктивного пласта /
А. А. Вольф, Д. В. Новоселов // Территория Нефтегаз [Элект-
ронный ресурс]. –– 2012. –– № 4. Режим доступа :
http://neftegas.info/territoriya-neftegaz/3235-opredelenie-i-obo-
snovanie-zavisimosti-geometricheskih-harakteristik-treschiny-
gidrorazryva-ot-filtracionno-emkostnyh-svoystv-produktivnogo-
plasta.html –– Название с экрана.
8. Подземная гидромеханика: учебник для вузов / К. С. Басниев,
Н. М. Дмитриев, Р. Д. Каневская, В. М. Максимов. –– М.-
Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2005. ––
496 с.
|