Гидродинамическое моделирование коллекторов нефти и газа
Коллектор нефти и газа – это горная порода, в которой содержатся различные пустоты (каверны, поры, трещины или их системы), вмещающие в себя нефть или природный газ.
Коллекторы нефти или газа могут быть нескольких типов:
- Биопустотные.
- Поровые. Такие коллекторы состоят из зернистых горных пород (песок, песчаники и т.п.).
- Кавернозные. Данные коллекторы образованы полостями-кавернами различного происхождения.
- Трещиноватые коллекторы, которые сложены из непроницаемых горных пород, содержащих в трещинах жидкости или газ.
- Смешанные.
Гидродинамическое моделирование – это создание модели пласта, в которой описывается динамическое изменение его свойств и параметров из-за воздействий, связанных с работой скважин.
Моделирование нефтяных и газовых коллекторов начало применяться еще в 60-х годах посредством построения простой модели «песок-глина». В середине 70-х годов впервые в процессе моделирования стал применяться метод крекинга. В 80-х годах впервые появляются приложения для моделирования коллекторов, которые были разработаны в Стэмфорде и Норвегии. В настоящее время основными программными обеспечениям для моделирования являются Eclipse, Roxar и Petrel.
Для проведения гидродинамического моделирования коллекторов нефти или газа могут использоваться разнообразные программы:
- Постпроцессор. Данная программа обрабатывает результаты инженерных расчетов и отображает их в виде таблиц, графиков, карт, анимации или в любом другом формате.
- Симулятор. Такая программа моделирует фильтрационные процессы с помощью решения систем уравнения, которые основываются на законах сохранения.
- Предпроцессор. Данная программа подготавливает исходные данные для симулятора.
Целями гидродинамического моделирования коллекторов газа или нефти являются:
- Анализ и минимизация риска, связанных с разработкой месторождения.
- Исследование фильтрационных свойств горных пород, входящих в состав коллекторов, при различном воздействии на них.
- Составление проектной документации (технологического проекта разработки, технологической схемы разработки, технико-экономические образования и т.п.).
- Выбор будущей системы разработки месторождения.
- Определение запасов полезных ископаемых на конкретны момент разработки.
- Обеспечение максимально возможных дебитов нефти в скважинах.
Исходные данные для гидродинамического моделирования нефтяных и газовых коллекторов и его этапы
Исходными данными для гидродинамического моделирования служат параметры скважин (радиус ствола, режим работы, размещение в пространстве, интервалы вскрытия и т.п.), данные о пласте (свойства нефти, воды или природного газа, особенности строения, петрофизические свойства и т.п.), геологическая модель, показатели разработки месторождения (уровень пластовой энергии, давление на забое, дебиты нефти, воды и природного газа по каждой скважине).
Процесс гидродинамического моделирования нефтяных и газовых коллекторов состоит из четырех основных этапов. На первом этапе моделирования должны быть сформулированы основные математические уравнения, которые описывают процесс фильтрации газа или жидкости в пористой среде, выражающие закон сохранения энергии, массы, уравнения состояния и закон движения. Также выявляются совокупности граничных и начальных условий, для которых будет произведен расчет дифференциальных уравнений.
На втором этапе гидродинамического моделирования производится решение прямой задачи для конкретного месторождения или коллектора. На этом этапе данные о свойствах и строении пласта или коллекторов приводятся к виду, который необходим для ввода в гидродинамическую модель.
Третий этап моделирования подразумевает адаптацию математической модели. Данный процесс осуществляется с помощью воспроизведения истории разработки месторождения с обязательным уточнением фильтрационных и емкостных свойств пласта, которые были заложены в модель ранее. Обычно корректировке подвергается коэффициенты приемистости и продуктивности скважин, а также коэффициент сжимаемости пустот (пор, трещин и т.п.). Построенная на этом этапе модель применятся для планирования и прогнозирования процесса добычи полезного ископаемого.
На последнем этапе гидродинамического моделирования коллекторов также уточняется их модель, модель пласта, которая должна отображать технологические решения, которые применяются на месторождении и новая информация оп пласте. В будущем такая модель используется в области управления процессом разработки.
Также в процесс моделирования входят такие мероприятия, как прогнозирование поведения пласта и коллекторов под воздействием различных факторов и интерпретация полученных результатов.
