Изобретение для увеличения добычи нефтяных скважин путем оптимизации процесса вывода на режим добычи после гидроразрыва пласта, запатентованное учеными Сколтеха и Научно-Технического Центра «Газпром нефти», признано лучшим в номинации «Крупный бизнес» проекта «Успешный патент». Всего в конкурсе приняли участие 129 отечественных патентодержателей из 21 региона страны. Среди победителей в других номинациях НИЦЭМ им. Н. Ф. Гамалеи с патентом на вакцину Спутник-V против COVID-19, изобретатель тренажеров для реабилитации пациентов с детским церебральным параличом, система интервального регулирования движения поездов РЖД.
Практически каждая новая скважина после бурения проходит операцию интенсификации добычи, и гидроразрыв пласта (ГРП) – один основных методов увеличения добычи углеводородов на нефтяных и газовых скважинах. Метод заключается в создании системы трещин в нефте- или газоносном пласте путем закачки жидкости с частицами проппанта (керамические гранулы) для создания высокопроводящего пористого канала из глубин пласта к скважине и увеличения притока газа, нефти, газоконденсата либо их смеси к забою скважины.
После операции гидроразрыва при агрессивной очистке в трещины ГРП могут вымываться и крошиться частицы проппанта и уменьшаться продуктивная полудлина трещины. Это нежелательное явление может снизить проводимость трещины ГРП и негативно повлиять на добычу. Существующие подходы не позволяют количественно оценить вклад таких эффектов и выработать оптимальный сценарий вывода скважины на режим, при котором максимизируется добыча и долгосрочная проводимость трещины.
“Сама идея моделирования процесса очистки трещины впервые была высказана профессором Сколтеха Андреем Осипцовым примерно в 2017 году. Нам с Григорием Падериным нужно было понять, почему трещины гидроразрыва пласта по всем гидродинамическим исследованиям и фактическим данным добычи дают меньше, чем должны были бы по плановому дизайну ГРП, – вспоминает Егор Шель, сотрудник Научно-Технического Центра «Газпром нефти». – После долгих научных поисков мы, также как и коллеги в Сколтехе, пришли к выводу, что всё дело, скорее всего, в процессе очистки трещин, который происходит после гидроразрыва, и который до нас никто и не пытался как моделировать, контролировать или даже хотя бы замерять. С 2018 года мы с коллегами работали над задачей: провели полевые эксперименты по сбору данных в 2019 году, лабораторные эксперименты в 2020, параллельно создавали физико-математическую модель процесса и, наконец, разработали концепцию управляемого вывода на режим скважины с трещиной ГРП в 2021 году, которая позволяет нам нивелировать негативные эффекты недоочистки трещины ГРП и повысить добычу”.
“Это была по-настоящему командная работа, где возникла синергия между нашей научной группой и коллегами из Газпромнефть-НТЦ. – отмечает профессор и директор центра по энергопереходу и ESG Сколтеха Андрей Осипцов. – От Сколтеха Сергей Боронин вместе с научной группой занимался созданием гидродинамической модели очистки системы скважина-трещина-пласт, и Альберт Вайнштейн координировал проведение кампании опытно промышленных работ (ОПР) на скважинах Приобского месторождения в периметре дочернего общества Газпромнефть-Хантос и интерпретировал результат. Сама возможность реализации такого амбициозного проекта от концепции оптимального сценария вывода на режим через моделирование сопряженной задачи геомеханики и гидродинамики до апробации на реальных скважинах в полях и последующей интерпретации данных была бы невозможна без всесторонней поддержки со стороны наших партнеров из Газпромнефть НТЦ, в особенности Григория Падерина и Егора Шеля, которые приняли непосредственное участие в научной работе и организации ОПР в дочернем обществе.”
В марте 2021 года, после серии публикаций в отраслевых журналах (в частности в JPSE), команда зарегистрировала патент ФСИС (Роспатент) на Изобретение N 2745684, который в этом году получил премию конкурса «Успешный патент».
Коллектив авторов благодарит коллег из управления интеллектуальной собственности НТЦ, особенно Наталью Денисенко, за их помощь в составлении заявки на патент и ПО, и подаче патента на конкурс.