Моделирование инициации и распространения трещины гидроразрыва пласта на нагнетательной скважине для нетрещиноватых терригенных пород на примере Приобского месторождения

В работе рассматривается полуаналитическая модель для оценки критического давления, при котором произойдет инициация трещины гидроразрыва пласта на нагнетательной скважине (инициация трещины автоГРП). Модель основана на пороупругой теории Био, для решения задачи был использован алгоритм на основе преобразований Фурье и метода конечных разностей. Задача предполагает последовательный поиск изменения распределения пластового давления, по которому рассчитывается изменение горных напряжений в плоско-напряженной постановке для периодического элемента разработки. Для случаев, когда нельзя принять допущения об однородности упругих, прочностных и фильтрационно-емкостных свойств пласта, показан алгоритм расчета для скважины с помощью трехмерного геомеханического моделирования с учетом фактических геологических параметров пластов и результатов гидродинамического моделирования, откалиброванных на историю работы скважины. Предложена полуаналитическая модель для нахождения интервала прорыва трещины автоГРП по высоте в зависимости от репрессии на пласт, скорости закачки, вязкости жидкости и времени закачки. Модель основана на расчете чистого давления в прямоугольной трещине гидроразрыва в режиме доминирующих утечек (модель Перкинса-Керна-Нордгрена). Модель использует в качестве входных данных 1D геомеханическую модель по скважине и данные о ФЕС пласта. Интервал прорыва ищется итеративно с предположением о высоте трещины автоГРП на каждом шаге, и исходя из распределения проницаемости и упругих свойств по пласту высчитывается дополнительное давление в трещине автоГРП. Если данное давление превышает сжимающие горные напряжения в соседних слоях, то трещина автоГРП прорывается по вертикали в соседние слои. Итерация продолжается до момента остановки роста по вертикали. Полученные методики могут быть использованы для регулирования режимов заводнения и оптимизации системы разработки.

1. Davletbaev A., Baikov V., Bikbulatova G. et al. Field studies of spontaneous growth of induced fractures in injection wells (Russian). Society of Petroleum Engineers. 2014, October 14, DOI:10.2118/171232-RU

2. Koning E.J.L. et al. Fractured water injection wells-Analytical modelling of fracture propagation. – 1985.

3. Shel E. et al. Retrospective Analysis of Hydrofracturing with the Dimensionless Parameters: Comparing Design and Transient Tests // SPE Russian Petroleum Technology Conference. – Society of Petroleum Engineers, 2018.

4. Shel E.V. et al. Testing methodology for the hydrofracturing simulator (Russian) // Oil Industry Journal. – 2018. – Vol. 2018, No. 12. – P. 42–45.

5. Perkins T.K., Kern L.R. Widths of hydraulic fractures // Journal of Petroleum Technology. – 1961. – Vol. 13, No. 09. – P. 937–949.

6. Nordgren R.P. Propagation of a vertical hydraulic fracture // Society of Petroleum Engineers Journal. – 1972. – Vol. 12, No. 04. – P. 306–314.