3D и 4D геомеханика

3D геомеханическая модель – инструмент, позволяющий в оперативном режиме произвести расчет устойчивости стенок ствола скважины в каждой точке месторождения с учетом влияния тензора напряжений, разрывных нарушений и других особенностей разреза (АВПД, солевые тела и т.д.).

В основе 3D геомеханического моделирования лежат геологическая модель (структурные поверхности с нуля, разрывные нарушения) и сейсмические данные. Первым шагом для построения 3D модели является аудит опорных скважин, качественный расчет 1D геомеханических свойств на них и определение «проверочных скважин».

Важным следующим шагом построения 3D модели является «нарезка» сетки, где необходимо найти верный баланс между точностью модели и техническими временными затратами на её расчет. В дальнейшим, механические свойств будут распространяться с опорных скважин на куб согласно данной сетки. Расчет напряжений включает в себя учет имеющихся разрывных нарушений и при наличии солевых тел. Результатами 3D моделирования являются кубы свойств, поровых давлений  и напряжений.

Результатом 4D геомеханического моделирования является 3D динамическая модель, где учитываются время и гидродинамика, т.е. движение флюидов в пласте во время разработки. Связка геомеханической и гидродинамической модели позволяет прогнозировать пластовое давление со временем и, соответственно, связанные с этим изменения напряжений, коллекторских и петроупругих свойств разреза. Благодаря учёту гидродинамики возможно рационально определить методику разработки месторождения и поддержания пластового давления с целью обеспечения долгосрочного накопления дебита и дальнейшего безопасного строительства новых скважин.

Частой проблемой в процессе разработки является просадка пластового давления, что приводит к снижению напряжений и значительным изменениям градиентов геомеханической модели при бурении новых скважин. Там, где ранее осложнений не наблюдалось, отмечаются потери раствора или частые инциденты дифференциального прихвата.

Другой причиной построения 4D геомеханической модели являются непредсказуемое флюидонасыщение, замещение углеводородов водой или газом, колебания уровня ВНК и ГНК на скважинах, что может говорить об активации разрывных нарушений в результате снижения напряжений в пласте. Благодаря двусторонней связки гидродинамики и геомеханики возможно рассчитать потенциально активные разломы и произвести переооценку системы разработки месторождения.

Таким образом, 4D моделирование – это возможность взглянуть в будущее месторождения при разных сценариях эксплуатации с учетом геологии, тектоники, петрофизических свойств и геомеханики.