Представлен способ теоретического и экспериментального обоснования возможности применения метода направленной разгрузки пласта на месторождениях с низкопроницаемыми коллекторами. Актуальность статьи обусловлена сокращением ресурсной базы углеводородного сырья в современных условиях и необходимостью создания новых эффективных экологически чистых технологий разработки месторождений углеводородов с трудноизвлекаемыми запасам, прежде всего с низкопроницаемыми коллекторами. Приведены результаты теоретического изучения напряженно-деформированного состояния в окрестности скважины, как обсаженной, так и необсаженной, необходимые для разработки программ лабораторных испытаний образцов керна исследуемых месторождений. Описана методика физического моделирования деформационных процессов в призабойной зоне при понижении давления на забое скважины на установке истинно трехосного нагружения с целью определения параметров технологического воздействия на пласт, приводящего к увеличению продуктивности скважины. Способ был применен для условий низкопроницаемого коллектора Верхневилючанского нефтегазоконденсатного месторождения, расположенного на юго-западе Республики Саха (Якутия). Экспериментальные исследования проводились на созданной в ИПМех РАН уникальной научной установке истинно трехосного нагружения – Испытательной системе трехосного независимого нагружения. Проведена адаптация метода направленной разгрузки для исследуемого месторождения, определены технологические параметры успешного применения метода: конструкция забоя, величины депрессии, необходимые для увеличения проницаемости призабойной зоны пласта.
Уплотнение в осадочных бассейнах традиционно рассматривается как одномерный процесс, который игнорирует неупругие деформации в направлениях, ортогональных активной нагрузке. В этом исследовании представлены новые эксперименты с песчаником, демонстрирующие роль трехмерного неупругого уплотнения при циклическом истинно трехосном сжатии. Эксперименты выполнены на базе испытательной системы трехосного независимого нагружения в лаборатории геомеханики Института проблем механики им. А.Ю.Ишлинского РАН. По кривым деформирования оценены упругие модули материала и определены упругие деформации образца в каждом из трех направлений. Вычитание упругой составляющей из общей деформации позволило показать, что в направлении активного нагружения наблюдается неупругое уплотнение материала, тогда как в ортогональных направлениях имеет место разуплотнение материала. Для описания трехмерного характера уплотнения предлагается обобщение закона Ати на тензорный случай, учитывающее роль девиатора напряжений. Введен тензор уплотнения и кинетическое уравнение для описания эволюции неупругой деформации, начиная с момента приложения нагрузки. На основе экспериментов по циклическому многоосному сжатию песчаника проведены идентификация и верификация построенной модели тензорного уплотнения. Показана возможность не только качественного, но и количественного описания изменения неупругой деформации при сложном циклическом трехосном сжатии.
