3D және 4D геомеханикасы

3D геомеханикалық модель — кернеулер тензорының, жарылымдық бұзылыстардың және қиманың басқа да ерекшеліктерінің (АВПД, тұзды денелер және т.б.) әсерін ескере отырып, кен орнының әрбір нүктесінде ұңғыма оқпаны қабырғаларының тұрақтылығын жедел режимде есептеуге мүмкіндік беретін құрал.

3D геомеханикалық модельдеудің негізінде геологиялық модель (нөлден құрылған құрылымдық беттер, жарылымдық бұзылыстар) және сейсмикалық деректер жатады. 3D модельді құрудың алғашқы қадамы — тірек ұңғымаларын аудиттен өткізу, олар бойынша 1D геомеханикалық қасиеттерді сапалы есептеу және «тексеру ұңғымаларын» анықтау.

3D модельді құрудағы келесі маңызды кезең — есептік торды «тілу», мұнда модель дәлдігі мен оны есептеуге кететін техникалық уақыт шығындарының арасындағы дұрыс тепе-теңдікті табу қажет. Кейіннен механикалық қасиеттер осы торға сәйкес тірек ұңғымалардан көлемге (кубқа) таратылады. Кернеулерді есептеу бар жарылымдық бұзылыстарды және тұзды денелер болған жағдайда олардың әсерін ескеруді қамтиды. 3D модельдеу нәтижесінде қасиеттердің, кеуектік қысымдардың және кернеулердің кубтары алынады.

4D геомеханикалық модельдеудің нәтижесі — уақыт пен гидродинамика, яғни игеру барысында қабаттағы флюидтердің қозғалысы ескерілетін 3D динамикалық модель. Геомеханикалық және гидродинамикалық модельдердің байланысы уақыт бойынша қабаттық қысымды, соған сәйкес кернеулердің, коллекторлық және петроэластикалық қасиеттердің өзгерісін болжауға мүмкіндік береді. Гидродинамиканы ескеру кен орнын игеру әдістемесін және қабаттық қысымды ұстап тұру шараларын ұтымды анықтауға, ұзақ мерзімді дебиттің жинақталуын қамтамасыз етуге және жаңа ұңғымаларды қауіпсіз салуға жағдай жасайды.

Игеру процесіндегі жиі кездесетін мәселе — қабаттық қысымның төмендеуі, бұл кернеулердің азаюына және жаңа ұңғымаларды бұрғылау кезінде геомеханикалық модель градиенттерінің елеулі өзгеруіне әкеледі. Бұрын асқынулар байқалмаған аймақтарда бұрғылау ерітіндісінің жоғалуы немесе дифференциалды ұстап қалу оқиғалары жиілейді.

4D геомеханикалық модельді құрудың тағы бір себебі — флюидпен қанығудың болжанбайтын өзгерістері, көмірсутектердің су немесе газбен алмастырылуы, ұңғымалардағы ВНК және ГНК деңгейлерінің ауытқуы. Бұл құбылыстар қабаттағы кернеулердің төмендеуі нәтижесінде жарылымдық бұзылыстардың белсенуін көрсетуі мүмкін. Гидродинамика мен геомеханиканың екіжақты байланысы әлеуетті белсенді жарылымдарды есептеуге және кен орнын игеру жүйесін қайта бағалауға мүмкіндік береді.

Осылайша, 4D модельдеу — геологияны, тектониканы, петрофизикалық қасиеттерді және геомеханиканы ескере отырып, кен орнының болашағына әртүрлі пайдалану сценарийлері тұрғысынан көз жүгірту мүмкіндігі.