Расширенный поискСовместная разработка учёных ИФЗ РАН, МФТИ и МГУ позволит предотвращать аварии при бурении на шельфе
Сотрудники ИФЗ РАН, МФТИ и МГУ разработали новый подход к прогнозированию положения зон аномально высокого пластового давления в донных осадках на шельфе морей и океанов, которые представляют опасность при бурении нефтегазовых скважин. Ученые создали физико-математическую модель среды, содержащей флюид в пустотном пространстве слабоконсолидированных отложений. Модель позволяет рассчитывать эффективные свойства таких зон и их проявление в поле отраженных сейсмических волн в зависимости от состава и давления флюида. Кроме того, предложена методика наблюдений и инверсии сейсмических данных, получаемых донными сейсмическими приемниками, которая позволит не только обнаружить опасные зоны, но и отслеживать их изменения во времени. Исследование опубликовано в журнале Journal of Marine Science and Engineering.
При бурении скважин на шельфе возникают различные сложности, связанные с наличием слабоконсолидированных отложений, субаквальной мерзлоты и газовых гидратов, давлением флюидов и другими особенностями строения, а непредвиденные ситуации могут привести к катастрофам. Как известно, в 2010 году в Мексиканском заливе произошла крупнейшая авария на нефтяной платформе из-за недостаточного качества цементации ствола скважины, которое привело к выбросу горючего газа из зоны с аномально высоким давлением на поверхность. Известны и другие подобные аварии, которые приводили к тяжёлым экономическим и экологическим последствиям.
Модель механических свойств вдоль траектории исследуемой скважины. (а) Пористость (в долях единицы); (б) Статический модуль Юнга (адаптированный по динамическому модулю Юнга, полученному после сейсмической инверсии). Точками показаны результаты испытаний извлеченных образцов на статическую нагрузку. (с) Статический и динамический модули Юнга рассматриваются, как равные друг другу.
Источник иллюстрации: On the Possibility of Detecting Pore Pressure Changes in Marine Sediments Using Bottom Seismometer Data. Вy Sergey Tikhotskiy, Irina Bayuk, and Nikita Dubinya.
Предложенная методика позволяет точнее обнаруживать зоны с аномально высоким флюидным давлением подо дном моря и количественно оценивать их свойства. Это поможет избегать бурения в этих зонах или использовать специальное оборудование, которое предотвратит выбросы газа. Также определены параметры сейсмометров, необходимые для обнаружения аномалий, что необходимо для проектирования сейсмической аппаратуры.
Ранее в рамках проекта по бурению в Черном море ученые ИФЗ РАН, МФТИ и МГУ уже применяли подобный метод на практике. Практическая задача была успешна решена: ученым удалось определить проблемные зоны и безопасные участки для бурения.
Никита Дубиня, ведущий научный сотрудник лаборатории фундаментальных проблем нефтегазовой геофизики и геофизического мониторинга ИФЗ РАН и заместитель заведующего базовой кафедры прикладной геофизики МФТИ рассказал об исследовании корреспонденту журнала МФТИ «За науку»:
«Мы построили модель, которая позволяет определять свойства среды на основании неких модельных представлений о ее внутренней структуре. С помощью модели можно принимать решение о том, куда бурить, куда нет. Еще мы установили необходимые технические характеристики наших сейсмометров, разработали рекомендации по контролю состояния верхних слоев шельфа, по тому, какой должна быть система наблюдения. Результаты работы были использованы для уточнения положения скважин для бурения и уточнения параметров бурения. Модель действительно смогла предсказать и те зоны, через которые пробурились с осложнениями, и те зоны, которые бурили совершенно спокойно, без аварий. Дальнейшие исследования, наверное, будут направлены как раз на изучение вопроса устаревания сейсмических данных. Насколько долго они актуальными остаются, можно ли по контролю состояния среды определить, какие там процессы есть, какие процессы протекают сейчас, и сделать прогноз на будущее: а что у нас будет там через пять лет, через десять лет и так далее».
Дополнительная информация:
Полный текст статьи читайте в журнале «За науку».
