Геофізичний супровід планування та проведення гідравлічного розриву пласта

Дисертаційна робота присвячена аналізу особливостей та розробці оптимальної методики оцінки та контролю гідравлічного розриву пласта (ГРП) геофізичними методами з урахуванням регіональних особливостей нетрадиційних порід-колекторів Дніпровсько-Донецької западини.
У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи у контексті загальнодержавної програми розвитку мінерально-ресурсної бази України на період до 2030 року. Автором встановлено мету, завдання, предмет, об’єкт, методи дослідження, описано наукову новизну отриманих результатів, їх практичне значення. Надано відомості щодо апробації результатів дисертаційного дослідження та особистий внесок здобувача.
У першому розділі наведено огляд історії розвитку технології ГРП, що набула широкого використання з початком активного видобутку з нетрадиційних колекторів вуглеводнів та застосування в цій галузі мікросейсмічного моніторингу, що почалося на початку 21 століття. Розглянуто основні поняття механіки тріщин та основні моделі поширення тріщини ГРП, в тому числі PKN, KGD, радіальну, P3D, PL3D та найбільш широко використовувані методи чисельного моделювання тріщини та систем тріщин та розломів. Охарактеризовано особливості петрофізичних досліджень, що проводяться на підготовчому етапі до проведення ГРП. Серед основних фізичних параметрів при плануванні ГРП використовуються модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона, індекс крихкості, тріщиностійкість, ефект пошкодження пласта. Описано основні принципи моделювання ГРП в лабораторних умовах з метою вимірювання зміни проникності до і після виникнення тріщин, та акустичної емісії. Розглянуто принципи мікросейсмічного моніторингу ГРП, основні типи систем спостереження, їхні переваги й недоліки. Наведено основні етапи обробки мікросейсмічних даних, та класифікацію видів інтерпретації мікросейсмічних даних.
У другому розділі охарактеризовано два найбільш важливі етапи обробки мікросейсмічної інформації – побудову швидкісної моделі геологічного середовища та обчислення положення гіпоцентрів мікросейсмічних подій. Розглянуто основні етапи побудови та калібрування швидкісної моделі з урахуванням особливостей нетрадиційних порід-колекторів та наведено існуючі класифікації швидкісних моделей. Розглянуто класифікацію методів визначення гіпоцентра мікросейсмічної події з поділом на абсолютні та відносні. Описано теоретичні основи та особливості застосування основних методів в межах кожної з категорій та приведено порівняння результатів використання абсолютних та відносних методів визначення положення гіпоцентрів мікросейсмічних подій.
У третьому розділі розглянуто поняття «нетрадиційний колектор» та особливості його використання в технічній літературі, наведено відмінності нетрадиційних ресурсів вуглеводнів від традиційних, включаючи фільтраційно-ємнісні властивості, особливості залягання та технології видобутку. Приведено характеристику та розповсюдження нетрадиційних вуглеводнів основних нафтогазоносних регіонів України, - сланцеві вуглеводні, вуглеводні ущільнених теригенних та карбонатних порід, метан вугільних родовищ, газогідрати. Наведено характеристику досліджених в дисертаційній роботі об’єктів – ущільнених пісковиків центральної та північної прибортової частин ДДЗ.
У четвертому розділі надається аналіз розвитку досліджень крихкості в точних науках та науках про Землю. Наведено основні області використання індексу крихкості – підготовка до робіт з ГРП, горизонтальне буріння, геотермія, видобуток метану з вугільних пластів, моніторинг підземних та гідротехнічних споруд тощо. Розглянуто підходи до визначення індексу крихкості гірських порід: мінералогічний (методи Jarvie, WangGale, Jin); на основі каротажних даних (емпіричні залежності); на основі пружних властивостей (Rickman, Goodway; за допомогою бразильського тесту; з використанням кута внутрішнього тертя). Проаналізовано переваги та недоліки наведених методів. Проведено розрахунок та порівняльний аналіз індексів крихкості різними методами – Jarvie, Jin, Rickman, кута внутрішнього тертя для нетрадиційних порід-колекторів Дніпровсько-Донецької западини, за результатами якого рекомендовано до використання метод Jarvie.
У п’ятому розділі наведено стислу характеристику методів, що використовуються при кількісній інтерпретації сейсмічних даних (технологій AVO, сейсмічної інверсії, літологічної класифікації сейсмічних даних на її основі) для вибору кандидатів на ГРП. Вперше розраховано індекси крихкості (ІК) за каротажними даними для порід кам’яновугільного періоду північної прибортової частини ДДЗ за методиками Jarvie, Goodway, Chen, Feng. Проаналізовано взаємозв’язки ІК з глинистістю, піщанистістю та пористістю. Запропоновано удосконалену методику кросплотингу літологічних класів для ущільнених порід-колекторів з використанням пар ІК. Отримано куби літологічної класифікації та вірогідностей розповсюдження нетрадиційних пісковиків-колекторів для відкладів кам’яновугільного періоду північної прибортової частини ДДЗ. Проведено порівняння двох використаних пар ІК та рекомендовано до використання методику Feng -Chen за результатами «сліпого тесту» та матриці невідповідностей. Вперше отримано куби крихкості для ДДЗ в цілому і відкладів кам’яновугільного періоду північної прибортової частини зокрема за технологією кольорової інверсії з використанням розширеного еластичного імпедансу (ЕЕІ).
Наукова новизна дослідження полягає у тому, що вперше на основі проведеного порівняльного аналізу методик розрахунку індексу крихкості за лабораторними даними для нетрадиційних теригенних порід-колекторів Дніпровсько-Донецької западини оцінено їх перспективність для проведення ГРП; вперше розраховано ІК за каротажними даними для порід кам’яновугільного періоду північної прибортової частини ДДЗ за методиками Jarvie, Goodway, Chen, Feng. Проаналізовано взаємозв’язки ІК з глинистістю, та пористістю; було запропоновано удосконалену методику літолоічної класифікації ущільнених порід-колекторів з використанням пар ІК. Отримано куби літологічної класифікації та вірогідностей розповсюдження нетрадиційних пісковиків-колекторів для відкладів кам’яновугільного періоду північної прибортової частини ДДЗ. Проведено порівняння двох використаних пар ІК та рекомендовано до використання методику Feng-Chen за результатами «сліпого тесту» та матриці невідповідностей; вперше отримано куби крихкості для ДДЗ в цілому і відкладів кам’яновугільного періоду північної прибортової частини, зокрема, за технологією кольорової інверсії з використанням розширеного еластичного імпедансу (ЕЕІ)); визначено особливості вибору методики обчислення положення гіпоцентрів мікросейсмічних подій при моніторингу процесу ГРП.

Краснікова О. О. Геофізичний супровід планування та проведення гідравлічного розриву пласта : дис. … д-ра філософії : 103 Науки про Землю / Краснікова Олена Олександрівна. – Київ, 2024. – 129 с.