Создание фильтрационной модели

Для проведения фильтрационных расчетов с целью прогноза динамики технологических показателей и оптимизации системы разработки необходимо поставить цель исследования, выбрать объект (объекты) моделирования, тип и размерность модели и соответствующие программные средства.

Фильтрационная модель является инструментом для исследоания самых разнообразных вопросов на конкретной залежи с помощью численных расчетов на компьютере: анализ и минимизация риска разработки; исследование поведения скважин и групп скважин; изучение процессов фильтрации флюидов или их компонентов при разных воздействиях на пласт; выбор или совершенствование технологии разработки месторождения; выбор или реконструкция системы расстановки скважин; выбор оптимальных режимов работы скважин; планирование добычи; обеспечение наибольших текущих дебитов нефти и/или наибольшего коэффициента нефтеизвлечения; оптимизация показателей добычи; уточнение свойств пласта и флюидов; поиск наилучших интервалов вскрытия; определение остаточных запасов, застойных зон на конкретные моменты времени; обоснование стратегии и тактики доразработки месторождения; управление внутрипластовыми потоками флюидов.

Для обеспечения эффективности проведения моделирования должна быть четко сформулирована и обоснована проблема, имеющая важное технико-экономическое значение. В качестве цели моделирования выбирается один или несколько из перечисленных пунктов или формулируется иная цель. В данном разделе с учетом технического задания приводится обоснование выбора цели моделирования.

Определение области исследования. Область исследования - это непосредственно объект, являющийся целью моделирования. Для выполнения последующих действий по созданию цифровой модели из геолого-математической модели передаются: размер моделируемой области, линзовидность, прерывистость, нарушения, внешняя область, количество скважин.

Месторождение (залежь) может рассматриваться как единое целое или, в случае его больших размеров, разбивается на участки (зоны) при значительной изменчивости геолого-физических свойств по площади. Эти участки характеризуются по фазовому состоянию флюидов как чисто нефтяные (ЧНЗ), газонефтяные (ГНЗ), водонефтяные (ВНЗ), газоводонефтяные (ГВНЗ) зоны. Участки также могут различаться по относительным фазовым проницаемостям.

Определяются границы участков, и создается база граничных условий, которая заполняется данными в процессе укрупненного математического моделирования всего объекта. Исходные данные для моделей участков поступают из баз геолого-промысловой, геолого-геофизической информации и из базы граничных условий.

Выбор типа модели.В зависимости от физико-химических свойств насыщающих пласт флюидов и нагнетаемых агентов выбирают двухфазную, трехфазную или многокомпонентную (композиционную) модель фильтрации. При выборе типа модели должен также учитываться характер моделируемого процесса разработки.

Для поддержания пластового давления наиболее часто применяют заводнение или закачку газа. Для моделирования процессов вытеснения нефти водой при давлениях выше давления насыщения нефти газом обычно достаточно использовать двухфазную математическую модель (трехфазную модель при постоянстве газового фактора). При разработке газонефтяных залежей лли при, закачке газа в пласт для учета подвижности всех фаз флюидов необходима модель трехфазной фильтрации нефти, газа алоды.;

Для большинства терригенных коллекторов с нефтью, подчиняющейся обобщенному закону Дарси и в условиях исключающих, фазовые переходы типа выпадения парафина, применима ЗD-модель изотермической трехфазной фильтрации (нефть, вода, газ), типа Маскета-Мереса. Для кавернозно-трещиновато-пористых коллекторов, (карбонатные отложения и др.) может применяться модель двойной пористости, проницаемости типа Барен-блатта-Желтова-Кочиной.

Если осуществляется вытеснение смешивающимися флюидами, модель следует модифицировать так, чтобы она воспроизводила процесс смешивания закачиваемой оторочки флюида с углеводородными фазами. При исследовании процесса заводнения с применением полимеров, добавляемых к воде, данные об изменении проницаемости в зависимости от насыщенности корректируются с учетом влияния полимеров, в результате чего изменяется характер кривых относительных проницаемостей.

Для расчета процесса разработки и методов увеличения нефтеотдачи газоконденсатных пластов, процесса водогазовой репрессии необходимо рассматривать нефть и газ как смесь компонентов, то есть использовать композиционные модели. Для описания фильтрационных течений многокомпонентных смесей может применяться модель Желтова-Розенберга.

Для моделирования неизотермического течения системы пластовых флюидов (термические МУН) необходимо применение модели теплопереноса в пласте и окружающих его породах.

Для описания более сложных моделей могут вводиться дополнительно: расчет химической кинетики пластовой системы; расчет динамики напряжений и деформаций резервуара с учетом фактической реологии слагающих горных пород и тектонических напряжений.

Обоснование размерности модели.Современные математические модели позволяют выполнять довольно точные гидродинамические расчеты, учитывающие большинство факторов, определяющих картину фильтрации. Это - многопластовый характер эксплуатационных объектов, зональная и слоистая неоднородность пластов, их линзовидность и прерывистость, интерференция скважин, характер перемещения пластовых флюидов при различном порядке ввода и отключения скважин и т.п.

Для решения задачи извлечения нефти с учетом перечисленных факторов в ПДГТМ, как правило, используются трехмерные модели. В ЗD-моделях в качестве основы обычно используется ЗD-сейсмика и/или данные эксплуатационного бурения.

Двухмерные модели используются в качестве временной меры, когда спрогнозировать закономерности изменения ФЕС в объеме резервуара с удовлетворительной точностью не представляется возможным вследствие низкой плотности геолого-геофизических наблюдений на поисково-разведочной стадии.

Двухмерные модели могут использоваться при исследованиях значительных по размерам многоскважинных систем (более 1000 скважин) на промежуточном этапе для определения граничных условий для трехмерных моделей отдельных участков месторождения.

Для каждого случая применения двухмерной модели должно быть приведено обоснование.

Недопустимо применение плоских 2D математических моделей для определения показателей разработки водонефтяных зон, нефтегазоконденсатных, водоплавающих залежей нефти и газа, а также залежей с резко (более чем в 3-5 раз) изменяющимися вдоль вертикальной координаты коллекторскими свойствами.

При исследовании процессов конусообразования рекомендуется использовать модель, которая предназначена для моделирования одиночной скважины с радиальной симметрией и неоднородностью пласта в вертикальном направлении. Модели конуса применяют для воспроизведения результатов исследований по кривым восстановления давления в скважинах. Этот способ также применяют при повторении истории разработки месторождения для того, чтобы определить исходные значения проницаемости.

Этапы построения фильтрационной модели.При создании фильтрационной модели должны быть выполнены следующие действия: создать сетку модели и схему выделения слоев, определить свойства пласта; определить свойства пластовых флюидов, задать начальные условия, например, контакты флюидов и начальные давления; расположить скважины и смоделировать перфорации; задать дебиты по истории разработки и ограничения добычи для прогноза; провести расчеты; проанализировать результаты.