Прислать материал
Разработка программного модуля T³3DRPI для численного исследования температурных эффектов в добывающих и нагнетательных скважинах
T³3DRPI – Transient Temperature Test for 3D Reservoir Model for Production/Injection Well
Задачи проекта:
1. Разработка программного продукта для нефтегазовой отрасли.
2. Исследование температурных эффектов в добывающих и нагнетательных скважинах с целью увеличения числа определяемых параметров.
Гидродинамические исследования скважин (ГДИС) – неотъемлемая часть методов контроля за разработкой нефтяных месторождений. Однако ГДИСы не дают подробную информацию о состоянии ближней зоны пласта. Одним из способов расширения числа определяемых параметров является учет динамики температуры. Существующие методики позволяют сделать приближенные оценки. Поэтому применение численных методов, включающих высокоэффективные алгоритмы и высокопроизводительные вычисления, позволит нам смоделировать сложные термодинамические эффекты в пласте. Зарубежное ПО является дорогостоящим, то разработка собственного программного модуля, основанного на мат.модели, в которой будут учтены все необходимые эффекты, является актуальной задачей.
Решение задачи в полной постановке представляется возможным лишь с применением численных методов. Среди множества типов численных методов, применяемых для решения подобных задач, в данной работе был выбран метод контрольного объема [1]. Процедуру численного решения можно разделить на два этапа:
- на первом этапе осуществляется дискретизация уравнений, все дифференциальные уравнения сводятся к алгебраическим уравнениям относительно значений искомых переменных (насыщенности, давления, температуры и др.) в конечном числе точек в пределах области решения;
- на втором этапе производится решение алгебраических уравнений с помощью соответствующего численного метода.
Поставленная задача решалась численно в среде программирования Matlab по неявной схеме. Выбор метода контрольных объемов основан на наличии следующих преимуществ этого метода:
- простота реализации;
- наличие отработанных алгоритмов;
- ошибка дискретизации падает с ростом числа вершин;
- основное внимание уделяется балансу потоков через грани контрольных объемов что является критичным для такого рода задач;
- автоматическое выполнение законов сохранения.
При выборе численного метода последнее преимущество было определяющим.
Программный модуль написан на языке Matlab в трехмерной постановке с помощью метода контрольного объема по неявной схеме.
Новизна работы заключается в учете всех температурных эффектов, проявляющихся в добывающих и нагнетательных скважинах, использовании трехмерной модели пласта, которая позволит моделировать трещины различной геометрии и сложную конструкцию скважины. Применение программного модуля позволяет увеличить число определяемых параметров пласта, что в свою очередь приводит к более полному пониманию фильтрационных процессов. Более того, разработанный симулятор полезен при внедрении новых технологий мониторинга пласта и технического состояния скважины, например, оптоволоконных систем.
Трехмерное численное моделирование показало, что динамика температуры в скважине, в призабойной зоне пласта, по стволу скважины может существенно отличаться; температурный фронт в трещине гидроразрыва пласта распространяется быстрее, чем в пласте; наблюдается проявление эффекта Джоуля-Томсона на границах скважина-пласт, трещина-пласт.
При наличии трещины гидроразрыва пласта температурные эффекты проявляются сильнее. Эффекты, оказывающие влияние на температуру в нагнетательной скважине, существенно отличаются от температурных эффектов, проявляющихся в добывающих скважинах.
2. Чекалюк Э.Б. Термодинамика нефтяного пласта. – Москва: Недра, 1965. – 238 с.
3. App J.F., Yoshioka K. Impact of reservoir permeability on flowing sandface temperatures: dimensionless analysis // Society of Petroleum Engineers, SPE 146951, 2013.
4. Duru O. O., Horne R. N. Modeling reservoir temperature transients and matching to permanent downhole gauge data for reservoir parameter estimation. // Society of Petroleum Engineers, SPE 115791, 2010.
5. Valiullin R. A., Sharafutdinov R. F., Ramazanov A. Sh. A research into thermal fields in fluid-saturated porous media // Powder technology . 2004– V. 148. – P. 72– 77.