Аналитическая модель неизотермической фильтрации газированной нефти в пласте с трещиной гидроразрыва

Об авторах:

Давлетшин Филюс Фанизович, кандидат физико-математических наук, старший преподаватель кафедры геофизики, Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия; felix8047@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7532-1437
Шарафутдинов Рамиль Файзырович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры геофизики, Уфимский университет науки и технологий, Уфа, Россия; gframil@inbox.ru, https://orcid.org/0000-0001-6980-8364

Аннотация:

Эффективность разработки низкопроницаемых коллекторов во многом определяется адекватной оценкой геометрии трещин, создаваемых при гидроразрыве пласта. Хотя скважинная термометрия является перспективным методом диагностики, ее информативность при отборе нефти часто ограничивается малыми температурными сигналами и сложностью их интерпретации. Настоящая работа исследует влияние разгазирования пластовой нефти на температурное поле в трещине гидроразрыва пласта и оценивает потенциал использования этого эффекта для определения параметров трещины. С помощью аналитического моделирования, основанного на решении уравнения теплового баланса с учетом ключевых термодинамических эффектов и фазовых переходов в приближении билинейного потока, проанализирована динамика забойной температуры при отборе газонасыщенной нефти. Расчеты показали, что эндотермический эффект разгазирования доминирует над другими тепловыми эффектами, приводя к значительному охлаждению флюида. Важнейшим результатом является установление зависимости степени этого охлаждения от ширины трещины: более узкие трещины, характеризующиеся большим падением давления, демонстрируют более интенсивное разгазирование и, соответственно, более низкую температуру на забое. Таким образом, процесс разгазирования позволяет усилить температурный сигнал, связанный с геометрией трещины. Это указывает на принципиальную возможность и повышенную информативность использования данных термометрии для оценки ширины трещины гидроразрыва пласта при разработке месторождений с газонасыщенной нефтью, превращая эффект разгазирования в полезный диагностический фактор.

Список литературы:

Абдуллин А. И., Морозов П. Е. 2016. Моделирование неизотермической фильтрации к горизонтальной скважине с трещинами ГРП // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: материалы X школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова, Казань, 13–15 сентября 2016 г. Казань: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский научный центр Российской академии наук. С. 146–148.

Асалхузина Г. Ф., Давлетбаев А. Я., Нуриев Р. И. 2017. Гидродинамическое исследование скважин с магистральной техногенной трещиной гидроразрыва пласта: численное моделирование и анализ промысловых данных // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. № 6. С. 56–62. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2017-6-56-62

Булгакова Г. Т., Шарифуллин А. Р., Ситдиков М. Р. 2020. Математическое моделирование тепломассопереноса в вертикальной трещине гидроразрыва пласта при закачке и очистке трещины // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Т. 6. № 2(22). С. 41–62. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2020-6-2-41-62

Гадильшина В. Р., Салимьянов И. Т. 2015. Численное решение обратной задачи неизотермической фильтрации в нефтяном пласте // Вестник Казанского технологического университета. Т. 18. № 1. С. 323–326.

Григорьев Г. С., Салищев М. В., Калинин С. А., Попов Д. Д. 2020. Развитие технологии мониторинга гидроразрыва пласта в ПАО «Газпром нефть» // Геофизика. № 1. С. 49–55.

Давлетбаев А. Я., Асалхузина Г. Ф., Уразов Р. Р., Сарапулова В. В. 2023. Гидродинамические исследования скважин в низкопроницаемых коллекторах. Новосибирск: ДОМ МИРА. 176 с.

Давлетшин Ф. Ф., Шарафутдинов Р. Ф. 2021. Исследование нестационарного температурного поля в пласте с трещиной гидроразрыва на основе аналитической модели // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Т. 7. № 3(27). С. 8–24. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2021-7-3-8-24

Исламов Д. Ф., Рамазанов А. Ш. 2022. Исследование неизотермической двумерной фильтрации в слоистом пласте // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. № 75. С. 100–112. https://doi.org/10.17223/19988621/75/9

Рамазанов А. Ш., Паршин А. В. 2006. Температурное поле в нефте-водонасыщенном пласте с учетом разгазирования нефти // Нефтегазовое дело. № 1. С. 22.

Рамазанов А. Ш., Паршин А. В. 2012. Аналитическая модель температурных изменений при фильтрации газированной нефти // Теплофизика высоких температур. Т. 50. № 4. С. 606–608. https://doi.org/10.1134/S0018151X12040189

Суфиянова О. А. 2023. Актуальность применения гидроразрыва пласта при разработке низкопроницаемых коллекторов // Вестник науки. Т. 2. № 6(63). С. 865–871.

Хабибуллин И. Л., Хисамов А. А. 2022. Моделирование нестационарной фильтрации в системе пласт – трещина гидроразрыва // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. № 77. С. 158–168. https://doi.org/10.17223/19988621/77/12

Чекалюк Э. Б. 1965. Термодинамика нефтяного пласта. М.: Недра. 238 с.

Шарафутдинов Р. Ф., Давлетшин Ф. Ф. 2021. Аналитическая модель нестационарного температурного поля в пласте с трещиной гидроразрыва // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. Т. 7. № 2(26). С. 75–94. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2021-7-2-75-94

Шарафутдинов Р. Ф., Садретдинов А. А., Шарипов А. М. 2017. Численное исследование температурного поля в пласте с трещиной гидроразрыва // Прикладная механика и техническая физика. № 4. С. 153–162. https://doi.org/10.15372/PMTF20170415

Шарипов А. М., Шарафутдинов Р. Ф., Рамазанов А. Ш., Валиуллин Р. А. 2017. Исследование восстановления температуры в скважине после прекращения закачки воды в пласт с трещиной ГРП // Вестник Башкирского университета. № 2. С. 315–319.

Яркеева Н. Р., Хазиев А. М. 2018. Применение гидроразрыва пласта для интенсификации притока нефти в скважинах // Нефтегазовое дело. Т. 16. № 5. С. 30–36. https://doi.org/10.17122/ngdelo-2018-5-30-36

Kamphuis H., Davies D. R., Roodhart L. P. 1993. A new simulator for the calculation of the in situ temperature profile during well stimulation fracturing treatments // Journal of Canadian Petroleum Technology. Vol. 32. No. 5. Pp. 38–47. https://doi.org/10.2118/93-05-03

Konopelko A., Sukovatyy V., Mitin A., Rubtsova A. 2015. Microseismic monitoring of multistage hydraulic fracturing in complex reservoirs of the Volgo-Urals region of Russia // SPE Russian Petroleum Technology Conference (October 26–28, Moscow, Russia). Paper SPE-176710-MS. https://doi.org/10.2118/176710-MS

Mao Y., Zeidouni M., Godefroy C., Gysen M. 2019. Fracture diagnostic using distributed temperature measurements during stimulation fluid flow-back // SPE Oklahoma City Oil and Gas Symposium (April 9–10, Oklahoma City, OK, USA). Paper SPE-195221-MS. https://doi.org/10.2118/195221-MS

Meyer B. R. 1989. Heat transfer in hydraulic fracturing // SPE Production Engineering. Vol. 4. No. 4. Pp. 423–429. https://doi.org/10.2118/17041-PA

Panini F., Onur M. 2018. Parameter estimation from sandface drawdown temperature transient data in the presence of a skin zone near the wellbore // SPE Europec Featured at 80th EAGE Conference and Exhibition (June 11–14, Copenhagen, Denmark). Paper SPE-190773-MS. https://doi.org/10.2118/190773-MS

Pityuk Yu. A., Davletbayev A. Ya., Musin A. A., Marin D. F., Seltikova E. V., Zarafutdinov I. A., Kovaleva L. A., Fursov G. A., Nazargalin E. R., Mustafin D. A. 2016. Three-dimensional numerical simulation of pressure and temperature dynamics in a fractured well // SPE Russian Petroleum Technology Conference (October 24–26, Moscow, Russia). Paper SPE-181971-MS. https://doi.org/10.2118/181971-MS

Ribeiro P. M., Horne R. N. 2013. Pressure and temperature transient analysis: Hydraulic fractured well application // SPE Annual Technical Conference and Exhibition (September 30 – October 2, New Orleans, LA, USA). Paper SPE-166222-MS. https://doi.org/10.2118/166222-MS

Seth G., Reynolds A. C., Mahadevan J. 2010. Numerical model for interpretation of distributed-temperature-sensor data during hydraulic fracturing // SPE Annual Technical Conference and Exhibition (September 19–22, Florence, Italy). Paper SPE-135603-MS. https://doi.org/10.2118/135603-MS

Sinclair A. R. 1971. Heat effects in deep well fracturing // Journal of Petroleum Technology. Vol. 23. No. 12. Pp. 1484–1492. https://doi.org/10.2118/3553-PA