Исследователи работают над улучшением добычи из плотных сланцевых коллекторов

Значительная часть внутренней добычи нефти в США приходится на сланцы. Извлечение нефти и газа из таких нетрадиционных коллекторов обычно требует бурения горизонтальных скважин и применения методов гидроразрыва пласта (ГРП). Однако полный эффект от этих методов предсказать сложно, поскольку понимание того, как флюиды движутся через сланцы, все еще развивается.

Исследовательская группа доктора Дэвида Шехтера разработала новый тип симулятора, который лучше визуализирует и предсказывает эффекты этих технологий. Этот мощный симулятор использует данные лабораторных экспериментов и комбинирует их с известными геологическими данными о трещинах. Затем он применяет неструктурированные сетки и новый код для создания моделей, улучшающих понимание того, как трещины влияют на потоки в коллекторе, как жидкости ГРП с добавленными поверхностно-активными веществами (ПАВ) влияют на нефтеотдачу и какие методы увеличения нефтеотдачи лучше подходят для разных условий в пласте.

Помимо углубления понимания, группа использовала эти данные и модели, чтобы подвергнуть сомнению текущие теории об удержании жидкости в коллекторах.

Трещины влияют на поток

Шехтер, доцент и профессор кафедры нефтяной инженерии Университета Техаса A&M, хорошо знаком с трещиноватостью. Его исследования охватывают геологический и петрофизический анализ. «Трещины в коллекторских породах не обязательно хаотичны, — объясняет Шехтер. — Если знать правила механики горных пород, изучать обнажения на поверхности и недра с помощью каротажных инструментов, то можно генерировать сети трещин на основе определенных известных правил». Его группа преобразует карты трещин в симуляционные сетки с помощью метода неструктурированного сеточного моделирования, где трещины представлены сложными полигональными сетками, а не простыми декартовыми.

Другие механизмы движения флюидов

Симулятор Шехтера также моделирует свойства флюидов. Ток нефти в сланцевых коллекторах трудно предсказать из-за чрезвычайно низкой проницаемости породы. Извлечение нефти происходит за счет таких механизмов, как изменение смачиваемости для улучшения капиллярной пропитки. Лаборатории Шехтера специализируются на изучении смачиваемости и пропитки. Они исследуют эффекты различных химических смесей в жидкостях ГРП, ищущих составы, которые изменяют смачиваемость породы с нефтенасыщенной на водонасыщенную, позволяя жидкости проникать в породу в лабораторных условиях.

Удержание жидкости в нетрадиционных коллекторах полезно

Эксперименты группы на нетрадиционных породах, таких как сланец, показали, что они ведут себя иначе, чем обычные коллекторы. «Мы обнаружили, что нужно, чтобы коллектор удерживал эту воду, — говорит Шехтер. — Это контр-интуитивно и ломает старые практики. Раньше считалось, что если вода проникает в пласт, она заблокирует поток нефти. Мы же обнаруживаем, что если вода проникает за счет капиллярной пропитки и почти не возвращается обратно, это означает, что водная фаза пропитала породу и вытеснила нефть в трещины — и это на самом деле хорошо».

Улучшенные прогнозы приносят пользу отрасли

Используя знания химии, математики и физики, группа Шехтера создала инструмент, который лучше иллюстрирует и максимизирует добычу на сланцевых месторождениях. Их симулятор дает более надежные прогнозы, чем существующие аналоги, поскольку основан на комплексных данных. Это помогает отрасли снижать избыточные операционные затраты, позволяя инженерам лучше понимать поведение нетрадиционной породы после конкретных операций ГРП. «Мы можем предсказать, что произойдет. Мы можем масштабировать наш симулятор до размеров резервуара и количественно оценить улучшение», — заключает Шехтер.