.jpg)
Ученые из Китайского университета геологических наук и Университета Альберты в Канаде разработали новую точную модель для управления устьевыми штуцерами на скважинах сланцевого газа после гидроразрыва пласта. Это важный шаг в освоении трудноизвлекаемых запасов, который позволяет оптимизировать начало добычи.
Проблема, которую решали исследователи, заключается в том, как правильно открывать скважину после гидроразрыва. В пласт закачивается большое количество воды, и в первые дни она возвращается обратно, смешанная с газом. Этот процесс называется обратной выработкой. Чтобы управлять им, на устье скважины устанавливают штуцер. Если открывать его слишком резко, то под давлением из скважины вынесет пропант, который держит трещины раскрытыми, и продуктивность скважины упадет. Если открывать его слишком медленно, то растянутся сроки выхода на стабильную газодобычу и возрастут затраты.
Десятилетиями для расчетов использовались эмпирические формулы, созданные для стабильной добычи нефти и природного газа. Однако они оказались малопригодны для хаотичного меняющегося двухфазного потока воды и газа в начальный период работы сланцевой скважины.
Для решения этой проблемы группа китайских и канадских исследователей применила методы машинного обучения. Они собрали и проанализировали огромный массив реальных данных, включающий более 18 тысяч замеров с 37 сланцевых скважин в канадском бассейне Хорн-Ривер. В него вошли ежечасные показатели дебита воды и газа, размеров штуцера, давлений и температур на устье и на сепараторе, а также солености возвращающейся жидкости.
Сначала ученые подтвердили, что привычные формулы действительно дают очень низкую точность. Затем с помощью алгоритмов машинного обучения им удалось выявить сложные и неочевидные взаимосвязи между параметрами. Анализ показал, что ключевым фактором, определяющим дебит воды, является соотношение газа и воды. Также огромное влияние оказали температура и давление, что ранее в таких моделях не учитывали.
На основе этих выводов ученые создали усовершенствованную формулу, которая с высокой точностью предсказывает поведение скважины. Ее главным преимуществом является учет не только давления и размера штуцера, но и температур на устье и сепараторе. Модель показала отличную точность для наиболее часто используемых размеров штуцеров от 17 до 35 мм. Этот практический инструмент позволит операторам оптимально управлять запуском скважины, минимизируя риски и максимизируя будущую добычу. Кроме того, согласно исследованию, модель можно использовать для оценки объемов сжигаемого попутного газа на ранних стадиях.
Хотя модель была разработана на данных конкретного месторождения, предложенный подход открывает путь к созданию более универсальных и точных инструментов для управления добычей на сложных месторождениях по всему миру.
