tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2025-3-94-109TLQTVPtumnig-1327Research ArticleБУРЕНИЕ СКВАЖИН И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙDRILLING OF WELLS AND FIELDS DEVELOPMENTПрогноз напряженно-деформированного состояния горного массива при добыче углеводородов на Салмановском (Утреннем) месторожденииForecast of the stress-strain state of the rock mass during hydrocarbon extraction at the Salmanovskoye (Utrenneye) fieldhttps://orcid.org/0000-0002-6168-7251КашниковЮ. А.KashnikovYu. A.

Кашников Юрий Александрович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой маркшейдерского дела, геодезии и геоинформационных систем

Пермь

Yuri A. Kashnikov, Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department of Mine Surveying, Geodesy, and Geoinformation Systems

Perm

ШустовД. В.ShustovD. V.

Шустов Денис Владимирович, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

Пермь

Denis V. Shustov, Candidate of Engineering, Associate Professor, Leading Researcher

Perm

БогданецЕ. С.BogdanetsE. S.

Богданец Евгений Сергеевич, старший преподаватель, ведущий инженер

Пермь

Evgeny S. Bogdanets, Senior Lecturer, Leading Engineer

Perm

https://orcid.org/0000-0001-7850-3415АшихминС. Г.AshikhminS. G.

Ашихмин Сергей Геннадьевич, доктор технических наук, профессор кафедры маркшейдерского дела, геодезии и геоинформационных систем

Пермь

Sergey G. Ashikhmin, Doctor of Engineering, Professor of the Department of Mine Surveying, Geodesy, and Geoinformation Systems

Perm

Пермский национальный исследовательский политехнический университетРоссияPerm National Research Polytechnic UniversityRussian Federation2025080720250394109Copyright © Кашников Ю.А., Шустов Д.В., Богданец Е.С., Ашихмин С.Г., 20252025Кашников Ю.А., Шустов Д.В., Богданец Е.С., Ашихмин С.Г.Kashnikov Y.A., Shustov D.V., Bogdanets E.S., Ashikhmin S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1327

В работе представлен прогноз напряженно-деформированного состояния горного массива при добыче углеводородов на Салмановском (Утреннем) газоконденсатном месторождении, которое является сырьевой базой ООО «Арктик СПГ 2». Расчеты основываются на использовании результатов керновых испытаний, данных геофизических исследований скважин для распространения физико-механических свойств в массиве и геомеханическом моделировании с использованием «шатровой модели» деформирования продуктивных объектов. Определены зависимости модуля упругости и коэффициента Пуассона от скорости продольной волны. В последующем, с использованием данных геофизических исследований скважин, по скорости продольной волны было получено распределение упругих свойств. Кроме того, для применения расчетного аппарата шатровой модели была расчитана зависимость индекса компрессии также от скорости продольной волны. Расчеты показали оседание земной поверхности до 2 м при полной отработке запасов месторождения. Оседания подобной величины приведут к подтоплению территории грунтовыми водами, в связи с чем в проектах на строительство было рекомендовано предусмотреть более высокие отсыпки песка. Горизонтальные деформации земной поверхности при разработке Салмановского (Утреннего) месторождения могут быть близки к допустимым деформациям для объектов инфраструктуры и газопроводов месторождения и со временем могут привести к нарушению их нормальной эксплуатации. Все это указывает на необходимость создания как мониторинга деформационных процессов территории всего месторождения, так и геотехнического мониторинга объектов инфраструктуры.

The author presents a forecast of the stress-strain state of the rock mass during hydrocarbon production at the Salmanov (Utrenneye) gas condensate field, which serves as a resource base for Arctic LNG 2 LLC. The calculations are based on core testing data and geophysical well logs that extend the physical and mechanical properties throughout the rock mass. Geomechanical modelling has been conducted using the "tent model" to simulate the deformation of productive objects.

Authors established correlations established between elastic modulus and Poisson's ratio with longitudinal wave velocity. These correlations allowed for the distribution of elastic properties across the reservoir based on geophysical well data. We identified that the compression index was linked to longitudinal wave velocity. We needed this to support the calculations in the tent model. The modelling results predict surface subsidence of up to 2 meters following the complete depletion of the field. This subsidence may lead to flooding due to the rising groundwater levels. Therefore, it is recommended to use higher sand fill levels in construction projects to mitigate this risk.

Horizontal deformations may approach the permissible limits for infrastructure and pipelines, potentially resulting in operational disruptions over time. These findings emphasise the importance of establishing a deformation monitoring system for the entire field, as well as implementing geotechnical monitoring for critical infrastructure facilities.

газоконденсатное месторождениегеомеханическое моделированиемодуль упругостикоэффициент Пуассонаоседания земной поверхностиgas condensate fieldgeomechanical modelingmodulus of elasticityPoisson's ratioground surface subsidenceReferencesКашников, Ю. А. Механика горных пород при разработке месторождений углеводородного сырья: монография / Ю. А. Кашников, С. Г. Ашихмин. – Москва : Горная книга, 2019. – 496 с. – Текст : непосредственный.Kashnikov, Yu. A., & Ashikhmin, S. G. (2019). Mekhanika gornyh porod pri razrabotke mestorozhdenij uglevodorodnogo syr'ya. Moscow. Gornaya Kniga Publ., 496 p. (In Russian).Petroleum Related Rock Mechanics. 2nd Edition Edition / E. Fiaer, R. M. Holt, P. Horsrud [et al.]. Developments in petroleum science. – Vol. 53. – 2008. – Text : direct.Fiaer, E., Holt, R. M., Horsrud, P. Raaen, A. M., & Risnes, R. (2008). Petroleum Related Rock Mechanics. 2nd Edition Edition. Developments in petroleum science, 53. (In English).Charlez P. A. Rock Mechanics / F. Р. Charlez. – Vol. 2. Petroleum Applications. – 1997. – Text : direct.Charlez, P. А. (1997). Rock Mechanics. Volume 2. Petroleum applications. (In English).Boade R. R. Forecasing of Ekofisk Reservoir Compaction and Subsidence by Numerical Simulation / R. R. Boade, L.Y. Chin, W. T. Siemers. – Text : direct. – DOI 10.2118/17855-PA // Journal of Petroleum technology. – 1989. – Vol. 41, Issue 7. – Р. 723–728. – SPE-17855-PA.Boade, R. R., Chin, L. Y., & Siemers, W. T. (1989). Forecasting of Ekofisk Reservoir Compaction and Subsidence by Numerical Simulation. Journal of Petroleum technology, 41 (7), pp. 723–728. SPE-17855-PA. (In English). DOI: 10.2118/17855-PA.Numerical simulation of Ekofisk reservoir compaction and subsidence: Treating the mechanical behavior of the overburden and reservoir / L. Y. Chin, R. R. Boade, N. B. Nagel, G. H. Landa. – Text : direct // SPE/ISRM Rock Mechanics in Petroleum Engineering. – SPE, 1994. – P. SPE-28128-MS.Chin, L. Y., Boade, R. R., Nagel, N. B., & Landa, G. H. (1994). Numerical simulation of Ekofisk reservoir compaction and subsidence: Treating the mechanical behavior of the overburden and reservoir. In SPE/ISRM Rock Mechanics in Petroleum Engineering (pp. SPE-28128). SPE. (In English).Plischke, E. Review of Subsidence Modelling in the Adriatic Basin on the Basis of Seven Selected Fields / E. Plischke // ISAMGEO Engineering GmbH. – 1998. – Text : direct.Plischke, E. (1998). Review of Subsidence Modelling in the Adriatic Basin on the Basis of Seven Selected Fields. ISAMGEO Engineering GmbH. (In English).Mathematical Simulation of the Subsidence of Ravenna / G. Gambolati, G. Ricceri, W. Bertoni [et al.]. – DOI 10.1029/91WR01567. – Text : direct // Water Resources Research. – 1991. – Vol. 27, Issue 11. – P. 2899–2918.Gambolati, G., Ricceri, G., Bertoni, W., Brighenti, G., & Vuillermin, E. (1991). Mathematical simulation of the subsidence of Ravenna. Water Resources Research, 27(11), pp. 2899-2918. (In English). DOI: 10.1029/91WR01567Pande, G. N. On Joint/Interface Elements and Associated Numerical illconditioning, conditioning / G. N. Pande, K. G. Sharma. – DOI 10.1002/nag.1610030308. – Text : direct // International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. – 1979. – Vol. 3, Issue 3. – P. 293–300.Pande, G. N., & Sharma, K. G. (1979). On joint/interface elements and associated problems of numerical ill‐conditioning. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 3(3), pp. 293-300. (In English). DOI 10.1002/nag.1610030308Zienkiewicz, O. C. Some useful forms of isotropic yield surfaces for soil and rock mechanics / O. C. Zienkiewicz. – Text : direct // Finite Elements in Geomechanics edited by Gudehus, G. – 1977. – С. 179–190.Zienkiewicz, O. C. (1977). Some useful forms of isotropic yield surface for soil and rock mechanics. Finite Elements in Geomechanics edited by Gudehus, G., pp. 179-190. (In English).Zoback, M. D. Reservoir Geomechanics / M. D. Zoback. – Cambridge. University Press. – 2007. – P. 449. – Text : direct.Zoback, M. D. (2007). Reservoir Geomechanics. Cambridge. University Press. P. 449. (In English).Геолого-геомеханическая модель Астраханского газоконденсатного месторождения / Ю. А. Кашников, С. В. Гладышев, Д. В. Шустов [и др.]. – Текст : непосредственный // Газовая промышленность. – 2012. – № 3. – С. 29–33.Kashnikov, Yu. A. , Gladyshev, S. V. , Shustov, D. V., Yakimov, S. Yu., Komarov, A. Yu., & Tinakin, O. V. (2012). Geologo-geomekhanicheskaya model' Astrahanskogo gazokondensatnogo mestorozhdeniya. Gazovaya promyshlennost', (3), pp. 29-33. (In English).Sone, H. Mechanical properties of shale-gas reservoir rocks - Part 2: Ductile creep, brittle strength, and their relation to the elastic modulus/ H. Sone, M. D. Zoback. – DOI 10.1190/geo2013-0051.1. – Text : direct // Geophysics. 2013. – Vol. 78, Issue 5. – P. D393–D402.Sone, H., & Zoback, M. D. (2013). Mechanical properties of shale-gas reservoir rocks - Part 2: Ductile creep, brittle strength, and their relation to the elastic modulus. Geophysics, 78(5), pp. D393-D402. (In English). DOI: 10.1190/geo2013-0051.13D geological geomechani-cal reservoir modeling for the purposes of oil and gas field development optimization / D. V. Shustov, Yu. A. Kashnikov, S. G. Ashikhmin, A. E. Kukhtinskiy. – Text : direct // EUROCK 2018: Geomechanics And Geodynamics Of Rock Masses. – 2018. – Vol. 2. – P. 1425–1430.Shustov, D.V., Kashnikov, Yu. A., Ashikhmin, S. G. & Kukhtinskiy, A. E. (2018). 3D geological geomechani-cal reservoir modeling for the purposes of oil and gas field development optimization // EUROCK 2018: Geomechanics And Geodynamics Of Rock Masses, (2). pp. 1425–1430. (In English).ASTM D7012-14 Standard test method for compressive strength and elastic moduli of intact rock core specimens under varying states of stress and temperatures. – 2017. – DOI: 10.1520/D7012-14. – Text : directASTM D7012-14 Standard test method for compressive strength and elastic moduli of intact rock core specimens under varying states of stress and temperatures (2017). (In English). DOI: 10.1520/D7012-14.Fjaer, E. Static and dynamic moduli of a weak sandstone / E. Fjaer. – DOI 10.1190/1.3052113. – Text : direct // Geophysics. – 2009. – Vol. 74, Issue 2. – P. 1MA-Z35.Fjær, E. (2009). Static and dynamic moduli of a weak sandstone. Geophysics, 74(2), pp. 1MA-Z35. (In English). DOI: 10.1190/1.3052113.Добрынин, В. М. Деформации и изменения физических свойств коллекторов нефти и газа / В. М. Добрынин. – Москва : Недра, 1970. – 239 с. – Текст : непосредственный.Dobrynin, V. M. (1970). Deformations and Changes in the Physical Properties of Oil and Gas Reservoirs. Moscow, Nedra Publ., 239 p. (In Russian).Кузьмин, Ю. О. Еще раз об оценке оседания дна акватории в случае разработки сеноманской залежи одного газового месторождения / Ю. О. Кузьмин. – Текст : непосредственный // Маркшейдерский вестник. – 2010. – № 1(75). – С. 53–60.Kuzmin, Yu. O. (2010). Once Again on the Assessment of Seafloor Subsidence in the Case of Development of the Cenomanian Deposit of a Gas Field // Mine surveying bulletin, 1(75), pp. 53-60. (In Russian).Мазницкий, А. С., Влияние параметров упругости пород на уплотнение коллектора и оседание земной поверхности при разработке нефтяных месторождений / А. С. Мазницкий, Л. М. Середницкий. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 1991. – № 6. – С. 14–16.Maznitsky, A. S., & Serednitsky, L. M. (1991). The Impact of Rock Elastic Parameters on Reservoir Compaction and Ground Surface Subsidence during the Development of Oil Fields. Oil Industry, (6), pp. 14-16. (In Russian).Geertsma, J. A. Basic Theory of Subsidence Due to Reservoir Compaction : The Homogeneous Case / J. A. Geertsma. – Text : direct // Verh. KKL. Nederl. Geol. Mijnbouwkd. GENOOTSCH.; NEDERL. – 1973. – Vol. 23. – P. 43–62.Geertsma, J. A. (1973). Basic Theory of Subsidence Due to Reservoir Compaction : The Homogeneous Case. Verh. KKL. Nederl. Geol. Mijnbouwkd. GENOOTSCH.; NEDERL, (23), pp. 43–62. (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.