Математическое моделирование двухфазной фильтрации в деформируемой трещиновато-пористой среде

• Автор: Щипанов, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 214 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения.

Принятые сокращения

Введение
1. Математические модели фильтрации в пористой и трещиноватопористой среде. Фильтрация в деформируемых средах

1.1. Модели фильтрации в среде с одним видом пустотности

1.2. Модели фильтрации в среде с двумя видами пустотности.

1.3. Зависимость свойств коллектора и флюидов от давления.

1.4. Исследования фильтрации в деформируемых нефтяных пластах

1.5. Гидродинамическое моделирование процессов разработки месторождений нефти

1.6. Выводы.

2. Математические модели одномерной двухфазной фильтрации в деформируемой трещиноватопористой среде.
2.1. Математическая модель фильтрации в среде с одним видом пустотности единичной пористости.
2.2. Математическая модель фильтрации в среде с двумя видами пустотности модель двойной пористости
2.3. Численная модель фильтрации в среде с одним видом пустотности.
2.4. Численная модель фильтрации в среде с двумя видами пустотности.
2.5. Тестирование численной модели сравнение численных и аналитических решений контрольных задач.
2.6. Пакеты гидродинамического моделирования одномерной двухфазной фильтрации и возможности их применения.
3. Моделирование линейной одномерной двухфазной фильтрации в деформируемой трещиноватопористой среде.
3.1. Постановка задачи
3.2. Влияние динамической деформации различной степени на фильтрацию в среде с одним видом пустотности
3.3. Фильтрация в деформируемой среде с одним и двумя видами пустогности.
3.4. Влияние динамической деформации коллектора на эффект от увеличения депрессии.
3.5. Модификация относительных фазовых проницаемостей как один из подходов к учту трещиноватости коллекторов при гидродинамическом моделировании.
3.6. Выводы.
4. Моделирование двумерных по площади задач разработки деформируемых коллекторов.
4.1. Математическая модель двумерной фильтрации в деформируемой среде с одним видом пустотности
4.2. Численная модель двумерной фильтрации в деформируемой среде.
4.3. Автоматический выбор шага по времени.
4.4. Пакет гидродинамического моделирования двумерной двухфазной фильтрации и возможности его применения.
4.5. Тестирование разработанной модели путм сравнения результатов моделирования для контрольной задачи с аналогом.
4.6. Гидродинамическая модель турнейскофаменской залежи Сибирского месторождения.
4.7. Адаптация гидродинамической модели по истории разработки
4.8. Влияние динамической деформации на разработку объекта
4.9. Некоторые практические аспекты двумерного площадного моделирования разработки
4 Выводы
Заключение.
Приложения
Приложение
П.1.1. Однофазная стационарная фильтрация, аналитическое решение для
деформируемого коллектора.
П. 1.2. Задача БаклиЛеверетта, аналитическое решение для случая квадратичных зависимостей ОФП.
Приложение 2. Показатели процесса двухфазной фильтрации, характеризующие эволюцию процесса разработки нефтеносного пласта.
Приложение 3. Возможности пакетов моделирования двухфазной фильтрации семейства Беетрас.
Приложение 4. Условные обозначения, единицы измерения величин, связь
с основными единицами СИ
Литература


Исследования, проведнные на модели двойной пористости, показали, что обмен объединяет трещиноватопористую среду в одну систему, реагирующую на внешние воздействия как единое целое. Данный аспект является дополнительным аргументом кроме проблем с определением параметров систем трещин и трудностей вычислительного характера связанных, в частности, с учтом в модели обмена в пользу применения модели единичной пористости для описания фильтрации в трещиноватопористой среде с интенсивным обменом между вложенными средами например, микротещиноватопористая среда. Показано, что интенсивность фильтрации в случае установившегося перепада давления определяется этим значением. С точки зрения добычи нефти, исследования позволили определить, что динамическая деформация коллектора, при линейном вытеснении в среде с единичной пористостью оказывает влияние только на временные параметры разработки вытеснения до определнной обводннности продукции, не оказывая влияния на интегральные показатели. Иная ситуация при фильтрации в среде с двойной пористостью, где деформация оказывает влияние как на временные, так и на интегральные показатели разработки. Показано, что действие различных механизмов обмена флюидами между матрицей и системой трещин упругие силы, капиллярная пропитка, оказывающих значительное влияние на вытеснение нефти из трещиннопорового коллектора, обусловлено деформацией среды. Деформация оказывает также значительное влияние на степень участия трещин и матрицы в процессах извлечения нефти. Наиболее интересным результатом, полученным в процессе исследований с использованием модели двойной пористости проницаемости, является немонотонная зависимость расхода от градиента давления индикаторная диаграмма. Эффект уменьшения расхода при повышении градиента давления выше определнной точки связан со сжатием трещин. Вычислительные эксперименты показали, что степень увеличения уменьшения расхода обусловлена обменными процессами между матрицей и системой трещин. Выявленный эффект интересен с теоретической точки зрения, и, особенно, с точки зрения разработки трещиннопоровых коллекторов. Анализ и сравнение результатов, полученных на двух моделях, позволили разработать методические примы по модификации относительных фазовых проницаемостей, позволяющие приближнно учесть влияние макротрещиноватости на фильтрацию в рамках модели единичной пористости. В четвертой главе рассматриваются математическая модель двумерной двухфазной фильтрации в деформируемой среде с одним видом пустотности, е численная и программная реализации. Двумерная модель является развитием одномерной модели, подробно описанной во второй главе. Основу численной реализации модели составляет 1МРЕ8 метод. Подробно обсуждается проблема автоматического выбора шага по времени, особенно остро стоящая при моделировании разработки реальных пластов месторождений нефти, когда необходимо моделировать значительные интервалы времени, а нелинейность уравнений вызывает ограничение шага по времени. Предлагается процедура автоматического выбора шага по времени, разработанная на базе опыта расчтов с использованием конкретного численного метода. Рассмотренные математическая модель и численный метод реализованы в виде пакета прикладных программ Беетрас , который может использоваться для создания двумерных площадных гидродинамических моделей неоднородных пластов реальных месторождений нефти. Вторая половина четвртой главы посвящена двумерному по площади моделированию разработки турнейскофаменской залежи Сибирского месторождения Пермской области с учтом трещиноватости на базе разработанного программного обеспечения и методических примов. Исследования позволили апробировать разработанные подходы по учту трещиноватости в гидродинамических моделях учт деформируемости коллектора, модификация относительных фазовых проницаемостей, а также оценить влияние деформации на процесс разработки залежи при естественном режиме разработки и в случае применения заводнения. При адаптации гидродинамической модели по истории разработки было произведено моделирование гидродинамических исследований скважины, что позволило оценить качество адаптации фильтрационных параметров.