Моделирование коллектора

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Февраль 2010 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Смоделированная вершина структуры, карта глубины на основе геологических данных в полной модели месторождения. (Симулятор GSI MERLIN)

Моделирование коллектора представляет собой область разработки месторождений , в которых компьютерные модели , которые используются для прогнозирования потока текучих сред ( как правило, масла, воды и газа) через пористые среды .

Под моделью в широком научном смысле слова понимают реальную или мысленно созданную структуру, воспроизводящую или отражающую изучаемый объект. Название модели происходит от латинского слова «модуль», что означает «мера, образец». Моделирование - один из основных методов познания природы и общества. Он широко применяется в технике и является важным шагом в реализации научно-технического прогресса.

Создание моделей нефтяных месторождений и выполнение на их основе расчетов разработки месторождений - одно из основных направлений деятельности инженеров и нефтяников.

На основе геологической и физической информации о свойствах нефтяного, газового или газоконденсатного месторождения, рассмотрение возможностей систем и технологий его разработки создает количественные представления о разработке месторождения в целом. Система взаимосвязанных количественных представлений о разработке месторождения - это модель его разработки, которая состоит из модели коллектора и модели процесса разработки месторождения.

Инвестиционный проект - это система количественных представлений о его геолого-физических свойствах, используемых при расчетах разработки месторождения. Область залежей и залежей - это система количественных представлений о процессе добычи нефти и газа из недр. Вообще говоря, любая комбинация моделей коллектора и процесса разработки может использоваться в модели разработки нефтяного месторождения, если эта комбинация наиболее точно отражает свойства и процессы коллектора. При этом выбор конкретной модели пласта может повлечь за собой учет каких-либо дополнительных особенностей модели процесса и наоборот.

Разумеется, модель пласта следует отличать от расчетной схемы, в которой учитывается только геометрическая форма пласта. Например, модель коллектора может быть стратифицированным неоднородным пластом. В расчетной схеме резервуар при одноименной его модели может быть представлен как резервуар круглой формы, прямолинейный резервуар и т. Д.

Модели слоев и процессы добычи из них нефти и газа всегда облачены в математическую форму, т.е. характеризуются определенными математическими соотношениями.

Основная задача инженера, занимающегося расчетом разработки нефтяного месторождения, - составить расчетную модель на основе отдельных представлений, полученных в результате геолого-геофизического изучения месторождения, а также гидродинамических исследований скважин.

Современные компьютерные и вычислительные достижения позволяют учитывать свойства пластов и происходящие в них процессы при расчетах разработки месторождений со значительной детализацией.

Возможности геологического, геофизического и гидродинамического познания объектов разработки постоянно расширяются. Однако эти возможности далеко не безграничны. Следовательно, всегда существует потребность в построении и использовании такой модели разработки месторождения, в которой степень знания объекта и проектных требований была бы адекватной.

Основы [ править ]

Представление подземного разлома структурной картой, созданной программным обеспечением Contour map для газового и нефтяного пласта глубиной 8500 футов на месторождении Эрат, округ Вермилион , Эрат, Луизиана . Зазор слева направо в верхней части контурной карты указывает линию разлома . Эта линия разлома находится между синими / зелеными контурными линиями и фиолетовыми / красными / желтыми контурными линиями. Тонкая красная круглая контурная линия в центре карты указывает верхнюю часть нефтяного резервуара. Поскольку газ плавает над нефтью, тонкая красная контурная линия отмечает зону контакта газа и масла.

Традиционные имитаторы конечных разностей доминируют как в теоретической, так и в практической работе при моделировании коллектора. Традиционное моделирование FD основано на трех физических концепциях: сохранении массы , поведении изотермической фазы жидкости и приближении Дарси потока жидкости через пористую среду. Тепловые симуляторы (чаще всего используемые для работы с тяжелой сырой нефтью ) добавляют в этот список экономию энергии , позволяя изменять температуру в пласте.

Численные методы и подходы, распространенные в современных симуляторах:

• Большинство современных программ моделирования FD позволяют создавать трехмерные представления для использования в моделях всего месторождения или одной скважины. Двумерные приближения также используются в различных концептуальных моделях, таких как поперечные сечения и двумерные радиальные сеточные модели.
• Теоретически конечно-разностные модели допускают дискретизацию коллектора с использованием как структурированных, так и более сложных неструктурированных сеток для точного представления геометрии коллектора. Уточнение локальной сетки (более тонкая сетка, встроенная в грубую сетку) также является функцией, предоставляемой многими симуляторами для более точного представления эффектов многофазного потока в призабойной зоне. Эта «точная сетка» возле стволов скважин чрезвычайно важна при анализе таких проблем, как образование конуса воды и газа в коллекторах. Другие типы симуляторов включают конечно-элементные и обтекаемые.
• Представление неисправностей и их передаваемых характеристик - это расширенные функции, предоставляемые во многих симуляторах. В этих моделях проницаемость межъячейкового потока должна быть вычислена для несмежных слоев за пределами обычных соединений между соседними объектами.
• Моделирование естественных трещин (известное как двойная пористость и двойная проницаемость) - это расширенная функция, которая моделирует углеводороды в плотных матричных блоках. Поток происходит от плотных блоков матрицы к более проницаемой сети трещин, которые окружают блоки, и к скважинам.
• Черное масло Тренажер не учитывает изменения в составе углеводородов , как поле создается, вне раствора или эволюции газа , растворенного в масле, или испарении или выпадении конденсата из газа.
• Композиционное резервуара Тренажер вычисляет свойства PVT фаз нефти и газа , как только они были приспособлены к уравнению состояния (EOS), в виде смеси компонентов. Затем симулятор использует подобранное уравнение EOS для динамического отслеживания движения фаз и компонентов в поле. Это достигается за счет увеличения затрат времени на настройку, времени вычислений и памяти компьютера.

Корреляционная относительная проницаемость

Имитационная модель вычисляет изменение насыщения трех фаз (нефть, вода и газ) и давление каждой фазы в каждой ячейке на каждом временном шаге. В результате падения давления, как при исследовании истощения коллектора, из нефти будет выделяться газ. Если давление увеличивается в результате закачки воды или газа, газ повторно растворяется в нефтяной фазе.

Проект моделирования разрабатываемого месторождения обычно требует « согласования истории », когда историческая добыча на месторождении и давления сравниваются с расчетными значениями. На ранней стадии было осознано, что это, по сути, процесс оптимизации, соответствующий максимальному правдоподобию . Таким образом, его можно автоматизировать, и для этого существует множество коммерческих и программных пакетов. Параметры модели корректируются до тех пор, пока не будет достигнуто разумное совпадение на промысловой основе и обычно для всех скважин. Обычно добыча обводненности или соотношения вода-нефть и газ-нефть совпадают.

Другие инженерные подходы [ править ]

Без моделей FD оценки нефтеотдачи и дебиты нефти также могут быть рассчитаны с использованием многочисленных аналитических методов, которые включают уравнения материального баланса (в том числе метод Хавлена ​​– Одеха и Тарнера), методы кривой фракционного потока (например, метод Бакли – Леверетта).метод одномерного смещения, метод Дейтца для наклонных конструкций или модели конуса), а также методы оценки эффективности вытеснения для анализа паводков и кривой падения. Эти методы были разработаны и использовались до традиционных или «традиционных» инструментов моделирования в качестве недорогих в вычислительном отношении моделей, основанных на простом описании однородного коллектора. Аналитические методы, как правило, не могут охватить все детали данного коллектора или процесса, но обычно являются быстрыми в числовом отношении и временами достаточно надежными. В современной разработке месторождений они обычно используются в качестве инструментов скрининга или предварительной оценки. Аналитические методы особенно подходят для оценки потенциальных активов, когда данные ограничены и время критично,или для широких исследований в качестве инструмента предварительного отбора, если необходимо оценить большое количество процессов и / или технологий. Аналитические методы часто разрабатываются и продвигаются в академических кругах или внутри компании, однако существуют и коммерческие пакеты.

Программное обеспечение [ править ]

Для моделирования коллектора доступно множество программ. Наиболее известные (в алфавитном порядке):

Открытый источник:

• BOAST - Симулятор прикладного моделирования черной нефти (Boast) - это бесплатный пакет программного обеспечения для моделирования коллектора, доступный от Министерства энергетики США. ^[1] Boast - это числовой симулятор IMPES (конечно-разностное неявное давление-явное насыщение), который сначала находит распределение давления для заданного временного шага, а затем вычисляет распределение насыщения для того же временного шага изотермического. Последний выпуск был в 1986 году, но он остается хорошим симулятором для образовательных целей.
• MRST - Набор инструментов моделирования коллектора MATLAB (MRST) разработан SINTEF Applied Mathematics как набор инструментов MATLAB®. Набор инструментов состоит из двух основных частей: ядра, предлагающего базовые функции и одно- и двухфазные решатели, и набора дополнительных модулей, предлагающих более продвинутые модели, средства просмотра и решатели. MRST в основном предназначен как набор инструментов для быстрого прототипирования и демонстрации новых методов моделирования и концепций моделирования на неструктурированных сетках. Несмотря на это, многие инструменты достаточно эффективны и могут применяться к удивительно большим и сложным моделям. ^[2]
• OPM - Инициатива Open Porous Media (OPM) предоставляет набор инструментов с открытым исходным кодом, ориентированных на моделирование потока и переноса флюидов в пористых средах. ^[3]

Коммерческий:

• Schlumberger INTERSECT ^[4]
• Schlumberger ECLIPSE - Первоначально разработанный ECL (Exploration Consultants Limited) и в настоящее время принадлежит, разрабатывается, продается и обслуживается SIS (ранее известный как GeoQuest ), подразделением Schlumberger . Название ECLIPSE первоначально было аббревиатурой от «Неявной программы ECL для моделирования». Симуляторы включают моделирование черной нефти, композиционное моделирование, тепловое моделирование конечного объема и моделирование линий тока. Дополнительные опции включают в себя уточнение локальной сети, метан угольных пластов, работы на газовых месторождениях, продвинутые скважины, соединение резервуаров и наземные сети. ^[5]
• ECHELON от Stone Ridge Technology: полностью неявный симулятор, единственный симулятор пласта с полным ускорением графического процессора для составов черной нефти. ^[6]
• ESTD Co. RETINA Simulation - RETINA Simulation - это программное обеспечение для моделирования нефтяных и композиционных пластов, полностью разработанное компанией Engineering Support and Technology Development Company (ESTD). ^[7]
• CMG Suite (IMEX, GEM и STARS) - Группа компьютерного моделирования в настоящее время предлагает три симулятора: симулятор черной нефти под названием IMEX, симулятор композиционного / нетрадиционного под названием GEM и симулятор тепловых и сложных процессов под названием STARS. ^[8]
• Sensor , разработанный Coats Engineering, представляет собой симулятор нефтяного и композиционного коллектора, разработанный в 1990-х годах доктором Китом Х. Коутсом, основателем индустрии коммерческого моделирования коллектора (Intercomp Resource and Development, 1968). Sensor - последний из многих симуляторов резервуара, разработанных доктором Коутсом.
• XXSim - это симулятор составного коллектора общего назначения на основе EOS с полностью неявной формулировкой. Он позволяет любым компонентам появляться и оставаться в любых жидких фазах (водной, нефтесодержащей и парообразной). Его можно упростить до традиционного или традиционного мазута, композиционных и термических модулей. Его также можно расширить до теплового симулятора, полностью основанного на EOS. ^[9]
• Tempest MORE - симулятор пласта, предлагающий мазутные, композиционные и термические варианты. ^[10]
• ExcSim , полностью неявный трехфазный двухмерный модифицированный симулятор коллектора черной нефти для платформы Microsoft Excel ^[11]
• Landmark Nexus - Nexus - это симулятор залежей нефти и газа, изначально разработанный под названием Falcon компанией Amoco , Los Alamos National Laboratory и Cray Research . В настоящее время она принадлежит, разрабатывается, продается и обслуживается Landmark Graphics, производственной линией обслуживания продуктов компании Halliburton . Nexus постепенно заменит VIP, или Desktop VIP, симулятор Landmark предыдущего поколения. ^{[ необходима цитата ]}
• Rock Flow Dynamics tNavigator поддерживает моделирование мазута, состава и термического состава для рабочих станций и кластеров высокопроизводительных вычислений ^[12]
• Plano Research Corporation FlowSim - это полностью неявный трехфазный, трехмерный симулятор коллектора черной нефти и состава с конечными разностями с LGR, двойной пористостью, двойной проницаемостью и параллельными возможностями. ^[13]
• GrailQuest в ReservoirGrail использует запатентованный подход , называемый Время динамической балансировки Объемный ^[14] для имитации резервуаров во время первичной и вторичной добычи . ^[15]
• Gemini Solutions Merlin - это полностью неявный трехфазный симулятор коллектора с конечной разностью, первоначально разработанный в исследовательском отделе Texaco и в настоящее время используемый Бюро по управлению энергетикой океана и Бюро по безопасности и охране окружающей среды для расчета скорости сброса в наихудшем случае и давления разрыва / разрушения башмаки обсадных колонн и противовыбросовые превенторы . ^{[16] [17]}
• DeepSim от Under Palm Trees - это полностью неявный, 3-фазный симулятор композиционного конечно-разностного коллектора для платформы телефонов и планшетов Android. ^{[18] [19]}
• TTA / PetroStudies предлагает полноценный симулятор черной нефти Exodus с вспомогательным модулем сопоставления истории (Revelations), который может изменять пористость / проницаемость / структуру / чистую оплату / начальное давление / насыщенность / глубину контакта в соответствии с наблюдаемыми дебитами / накопленными значениями / давлениями скважин. . ^[20] Revelations запускает несколько кейсов на компьютерах в общей сети. Exotherm предлагает тепловое моделирование SAGD, CSS с дискретным потоком в стволе скважины до поверхности.
• Meera Simulation - это инструмент прогнозирования добычи с помощью гибридного моделирования коллектора AI-Physics для планирования операций и составления бюджета Target Solutions LLC. ^[21]

Заявление [ править ]

Моделирование коллектора в конечном итоге используется для прогнозирования будущей добычи нефти, принятия решений и управления пластом. Современная основа для управления резервуаром - это оптимизация разработки месторождения с обратной связью (CLFD), которая использует моделирование резервуара (вместе с геостатистикой, усвоением данных и выбором репрезентативных моделей) для оптимальных операций с резервуаром.

См. Также [ править ]

• Уравнения черной нефти
• Моделирование коллектора
• Геологическое моделирование
• Нефтяная инженерия
• Компьютерное моделирование
• От сейсмики до моделирования

Ссылки [ править ]

• Азиз К. и Сеттари А. Моделирование нефтяных пластов , 1979, издательство Applied Science Publishers.
• Эртекин Т., Абу-Кассем, Дж. Х. и Г. Р. Кинг, Основы прикладного моделирования коллектора , Учебник SPE, том 10, 2001.
• Фанчи, Дж., Принципы прикладного моделирования коллектора , 3-е издание, Elsevier GPP, 2006.
• Маттакс, С.К., Дальтон, Р.Л., Моделирование коллектора , том 13 монографии SPE, 1990 г.
• Холстейн, Э. (редактор), Справочник по нефтяной инженерии , том V (b), глава 17, Разработка месторождения, 2007.
• Уорнер, Х. (редактор), Справочник по нефтяной инженерии , том VI, глава 6, Метан из угольных пластов, 2007.
• Карлсон, М., Практическое моделирование коллектора , 2006, PennWell Corporation.
• Р. Э. Юинг, Математика моделирования коллектора

Прочие ссылки

Внешние ссылки [ править ]

• * Программное обеспечение для моделирования коллектора