Ученые Пермского Политеха разработали инновационную модель для оценки напряжений в нефтяных скважинах

Специалисты Пермского Политехнического университета представили новую математическую модель, которая значительно улучшает оценку напряжений в околоскважинной зоне. Это достижение, как сообщает ПНИПУ, призвано увеличить как устойчивость, так и продуктивность нефтяных скважин. Геомеханическое моделирование, которое широко используется в нефтяной отрасли, помогает в выборе необходимого оборудования, определении оптимальных траекторий бурения и оценке стабильности горных пород во время добычи. Однако традиционные аналитические подходы часто недооценивают множество факторов, включая особенности геометрии перфорационных каналов, что может негативно сказаться на эффективности работы скважин.

Созданная модель учитывает такие элементы, как обсадная колонна, цементный камень и нефтенасыщенные породы, а также геометрию перфорационных каналов. Для осуществления оценки взаимодействий между элементами используются контактные элементы, что придает модели большую реалистичность. Как отмечает Сергей Попов, заведующий лабораторией Института проблем нефти и газа РАН, новая модель позволяет не только вычислять распределение напряжений, но и оценивать прочность ключевых конструкций, таких как обсадная колонна и цементный камень. Это, в свою очередь, способствует прогнозированию устойчивости скважины и предотвращению аварий.

Работа модели была проверена с использованием программы ANSYS 19 на примере простой вертикальной скважины без обсадной колонны и перфораций. Результаты показали высокую точность: отклонение от классических расчетов составило всего 3,8%, что свидетельствует о надежности разработанной модели. Сергей Чернышов, заведующий кафедрой «Нефтегазовые технологии» ПНИПУ, также добавил, что такая модель позволяет оценивать нагрузочные характеристики элементов крепи, например, запас прочности цементного камня составляет 2–3 единицы, а обсадной колонны — 3–4 единицы, что говорит о высокой надежности конструкции.

Эта разработка открывает новые горизонты для повышения эффективности нефтедобычи, позволяя лучше выбирать оборудование, оптимизировать конструкцию скважин и снижать риски, связанные с бурением и эксплуатацией. Ранее в России также был создан полигон для тестирования систем искусственного интеллекта в условиях экстренных ситуаций.