Ученые РФ разработали новую методику, позволяющую повысить безопасность и эффективность добычи газа в Арктике

Москва. Российские ученые разработали новую методику, которая позволит значительно повысить безопасность и эффективность добычи газа на арктических месторождениях. Об этом сообщает пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).

Решение ключевой проблемы – разрушения слабых пород вокруг скважин и выноса песка – стало возможным благодаря уникальному сочетанию физического моделирования и цифровых технологий.

Основная сложность освоения арктических запасов заключается в том, что газоносные пласты часто состоят из непрочных песчаников. При отборе газа перепад давления приводит к возрастанию нагрузок на стенки скважины, что вызывает разрушение породы и попадание песка в ствол. Это провоцирует аварии, изнашивает дорогостоящее оборудование и требует сложной очистки газа. Традиционные методы не позволяли точно смоделировать реальные напряжения и предсказать момент начала разрушения.

Специалисты Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН впервые воссоздали в лаборатории точное напряженное состояние, возникающее на стенках реальной скважины. Для этого они использовали образцы арктических песчаников и отечественную установку истинно трехосного нагружения, способную создавать в кубических образцах породы реальные напряжения, которые возникают на стенке скважины при изменении давления в ней. Дополнительные эксперименты с моделями скважин помогли изучить сам процесс выноса песка и определить размеры частиц – от отдельных зерен около 0,08 мм до сцементированных фрагментов породы до 0,35 мм. Эти данные позволили рассчитать оптимальные параметры фильтров, способных удерживать как мелкие, так и крупные фракции.

Важнейшую роль сыграла цифровая рентгеновская томография высокого разрешения. Создав 3D-копии образцов до и после испытаний, ученые смогли заглянуть внутрь породы, отследить зарождение и рост трещин и соотнести картину разрушения с приложенными усилиями. Анализ показал, что прочность породы неоднородна – разрушение начинается в конкретных «слабых» точках, которые теперь можно выявлять заранее. Экспериментально была определена и критическая величина перепада давления, при которой скважина еще сохраняет целостность.

Разработанный комплексный подход, объединяющий передовые геомеханические испытания и цифровое моделирование, дает возможность еще на стадии проектирования прогнозировать поведение породы, выбирать безопасные режимы добычи и точно рассчитывать средства борьбы с песком. Использование российского оборудования и оригинальных методик также вносит вклад в стратегию импортозамещения в области освоения арктического шельфа.