Application of Geomechanical Modeling Methods to Assess Casing Stability during Cumulative Perforation

The stability analysis of the lining for two oil producing wells during secondary opening of productive formations using the cumulative perforation method was performed. The research was carried out using data from direct measurements of wellbore pressures at different distances from the cable tip of the perforating device at the time of detonation, which exceeded 50 MPa. The pressure values were approximated along the wellbore using a power dependence. For a reliable forecast of the stress-strain state of the near-wellbore zone of the perforation interval, the ANSYS finite element modeling software package was used. To determine the stress field, an axisymmetric finite element calculation scheme was built; the height of the model along the wellbore was 39 m. When modeling, it was taken into account that the geological and physical characteristics of the modeled formations differed in the depth of occurrence and the value of the formation pressure. The elastic-strength properties of the formed cement stone were determined in the course of laboratory experiments for various formulations of cement slurries. Based on the modeling results, the destruction areas and the strength margin of the cement stone were determined, as well as the values of radial displacements of the production string in the perforation interval. The developed model of the borehole zone and methodological approaches can be used in the future when choosing the optimal elastic-strength properties of the cement stone, perforation devices and technological parameters of perforation-explosive operations.

Применение методов геомеханического моделирования для оценки устойчивости обсадной колонны при кумулятивной перфорации

Выполнен анализ устойчивости крепи для двух нефтедобывающих скважин при вторичном вскрытии продуктивных пластов методом кумулятивной перфорации. При проведении исследований использованы данные прямых замеров величин давлений в скважине на разном удалении от кабельного наконечника перфорационного устройства в момент детонации, которые превышали 50 МПа. Значения давлений аппроксимировались вдоль ствола скважины с помощью степенной зависимости. Для достоверного прогноза напряженно-деформированного состояния околоскважинной зоны интервала перфорации применялся программный комплекс конечно-элементного моделирования ANSYS. Для определения поля напряжений строилась осесимметричная конечно-элементная расчетная схема, высота модели вдоль ствола скважины составила 39 м. При моделировании учитывалось, что геолого-физические характеристики моделируемых пластов отличались глубиной залегания и величиной пластового давления. Упругопрочностные свойства формируемого тампонажного камня были определены в ходе лабораторных экспериментов для различных рецептур тампонажных растворов. По результатам моделирования определены области разрушения и запас прочности тампонажного камня, а также величины радиальных перемещений эксплуатационной колонны в интервале перфорации. Разработанные модель околоскважинной зоны и методические подходы могут быть использованы в дальнейшем при выборе оптимальных упруго-прочностных свойств тампонажного камня, перфорационных устройств и технологических параметров прострелочно-взрывных работ.