Основные задачи, решаемые с помощью моделей, в области нефтедобычи

Слайд 12.

Основные этапы моделирования

Постановка задачи.

Определение цели анализа и пути ее достижения и выработки общего подхода к исследуемой проблеме. На этом этапе требуется глубокое понимание существа поставленной задачи. Иногда, правильно поставить задачу не менее сложно, чем ее решить. Постановка - процесс не формальный, общих правил нет.

Изучение теоретических основ и сбор информации об объекте оригинала.

На этом этапе подбирается или разрабатывается подходящая теория. Если ее нет, устанавливаются причинно - следственные связи между переменными описывающими объект. Определяются входные и выходные данные, принимаются упрощающие предположения.

Формализация.

Заключается в выборе системы условных обозначений и с их помощью записывать отношения между составляющими объекта в виде математических выражений. Устанавливается класс задач, к которым может быть отнесена полученная математическая модель объекта. Значения некоторых параметров на этом этапе еще могут быть не конкретизированы.

Выбор метода решения.

На этом этапе устанавливаются окончательные параметры моделей с учетом условия функционирования объекта. Для полученной математической задачи выбирается какой- либо метод решения или разрабатывается специальный метод. При выборе метода учитываются знания пользователя, его предпочтения, а также предпочтения разработчика.

Реализация модели.

Разработав алгоритм, пишется программа, которая отлаживается, тестируется и получается решение нужной задачи.

Анализ полученной информации.

Сопоставляется полученное и предполагаемое решение, проводится контроль погрешности моделирования.

Проверка адекватности реальному объекту.

Результаты, полученные по модели сопоставляются либо с имеющейся об объекте информацией или проводится эксперимент и его результаты сопоставляются с расчётными.

Процесс моделирования является итеративным. В случае неудовлетворительных результатов этапов 6. или 7. осуществляется возврат к одному из ранних этапов, который мог привести к разработке неудачной модели. Этот этап и все последующие этапы уточняются и такое уточнение модели происходит до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты.

Основные задачи, решаемые с помощью моделирования в области нефтедобычи:

 

1. Геологическое моделирование. При разведке нефтяных и газовых месторождений, подготовке их к разработке, на этапе оптимизации разработки общепринятой стала практика проведения геологического моделирования. Технологии геологического моделирования базируются на данных детализационной 2D и 3D сейсморазведки, данных ГИС, результатах опробования скважин и их эксплуатации, геологической информации.  В настоящее время разработаны геофизическими и нефтяными компаниями пакеты прикладных программ, позволяющие с разной степенью технологичности осуществлять интегрированную обработку и интерпретацию геолого-геофизических и промысловых данных для решения упомянутых выше задач.

2. Гидродинамическое моделирование. Гидродинамическая модель месторождения - это математическая модель, воспроизводящая физические процессы в месторождении нефти или газа при его разработке. Математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений в частных производных сохранения массы, импульса и энергии. Для решения систем дифф. уравнений применяют численные методы основанные на конечно – разностном представлении производных. Основная цель изучения пласта — предсказание его состояния и определение путей увеличения конечной нефтеотдачи. В классической теории разработки рассматривают осредненные объекты(балансная модель), для которых невозможно полностью учесть изменения параметров пласта и флюидов во времени и в пространстве. При моделировании с помощью вычислительных машин можно более детально исследовать пласт путем разбиения его на блоки и применения к каждому из них основных уравнений фильтрации. Программы для цифровых вычислительных машин, с помощью которых выполняют необходимые расчеты при таких исследованиях, называются машинными моделями или численными моделями. Моделирование разработки нефтяных месторождений позволяет уточнить геологическое строение и фильтрационно-емкостные свойства (ФЕС) нефтяного пласта при воспроизведении истории разработки (history matching) а также выбрать наилучший вариант разработки месторождения при расчетах прогнозных вариантов.

3.  Моделирование процессов при бурении скважин. При этом решаются такие задачи, как разработка физических моделей колоны труб; оптимизация качества тампонажного раствора-камня применением функции желательности; разработка математической модели по экспериментальным данным, и др.

4. Адресное выявление остаточных запасов нефти. Локализация остаточных запасов во времени и пространстве является обязательной для успешного, экономически целесообразного использования современных технологий интенсификации добычи нефти и повышения нефтеизвлечения.

5. Исследования в области теории взаимодействия скважин. Явление взаимодействия (интерференции) скважин состоит в том, что под влиянием пуска, остановки или изменения режима работы одной группы скважин изменяются (через некоторый промежуток времени в той или иной степени) дебита и забойные давления другой группы скважин, эксплуатирующих тот же пласт.

6. Вытеснение нефти и газа водой. Эта задача представляют большой теоретический и практический интерес. При разработке нефтяных месторождений в условиях водонапорного режима нефть вытесняется в скважины под действием напора контурных вод, при этом происходит продвижение контуров водоносности.

7. Движение жидкостей и газов в пластах с неоднородной проницаемостью. В естественных условиях проницаемость не остается строго одинаковой во всех точках пласта. Однако часто изменения проницаемости при переходе от одной точки пласта к другой носят столь хаотичный характер, что значительные области пласта можно считать в среднем однородно проницаемыми. Понятно, что при движении жидкостей и газов в таких областях пласта оказываются с большой точностью справедливыми законы, установленные для строго однородных пластов. Наоборот, движение жидкостей и газов в пластах приобретает совершенно своеобразный характер, когда на большом протяжении в изменении проницаемости наблюдаются явные закономерности.