Простая теория масштабирования помогает лучше прогнозировать добычу газа в скважинах сланца Барнетт

Исследователи из Техасского университета в Остине разработали простую теорию масштабирования для оценки добычи газа из гидроразрывных скважин в сланцевой формации Барнетт. Этот метод поможет энергетической отрасли точно определять низко- и высокодебитные горизонтальные скважины, а также прогнозировать сроки истощения их запасов газа.

Используя исторические данные по горизонтальным скважинам в формации Барнетт на севере Техаса, профессора Тадеуш Пацек и Майкл Мардер, а также аспирант Фрэнк Мейл применили простую физическую теорию для моделирования скорости падения добычи со временем, известной как «кривая падения добычи». Новая модель описана в статье, опубликованной на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences. Для проверки теории ученые проанализировали 10-летние данные по добыче газа из сланца Барнетт.

До сих пор оценки добычи сланцевого газа в основном опирались на модели, созданные для традиционных скважин, которые ведут себя иначе, чем горизонтальные скважины в газоносных сланцах. Исследователи оценивают, что конечная добыча газа из выборки в 8 294 горизонтальных скважин в формации Барнетт составит от 10 до 20 триллионов стандартных кубических футов за срок их службы.

«С нашей моделью можно лучше предсказать, какой объем газа остался и сколько времени потребуется для его истощения», — сказал Тадеуш Пацек. «Мы можем сопоставить историческую добычу и спрогнозировать будущую добычу тысяч горизонтальных газовых скважин, используя эту теорию масштабирования».

Падение дебита скважины происходит из-за процесса диффузии давления, который приводит к падению давления вокруг скважины. Время, за которое давление газа падает ниже начального значения во всей породе между гидроразрывами, называется временем интерференции. В среднем для его наступления требуется пять лет, после чего скважины дают газ с гораздо меньшей скоростью. Используя два параметра — время интерференции скважины и первоначальные запасы газа на месте, — исследователи смогли определить универсальную кривую падения добычи.

Исследователи обнаружили, что теория масштабирования точно предсказала поведение примерно 2000 скважин, в которых добыча начала экспоненциально снижаться в течение последних 10 лет. В качестве побочного продукта анализа ученые выяснили, что большинство горизонтальных скважин, для которых возможны прогнозы, работают хуже своих теоретических пределов добычи, производя лишь около 10% от потенциального объема.

Исследователи пришли к выводу, что добычу можно значительно улучшить, если гидроразрывы будут лучше соединяться с естественными трещинами в окружающей породе. «Если это открытие стимулирует исследования причин низкой производительности скважин, это может привести к улучшению методов добычи и увеличению извлечения газа», — отметил Майкл Мардер.