Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программного модуля T³3DRPI для численного исследования температурных эффектов в добывающих и нагнетательных скважинах

Сведения об участнике
ФИО
Сельтикова Екатерина Владиславовна
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Башкирский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Разработка программного модуля T³3DRPI для численного исследования температурных эффектов в добывающих и нагнетательных скважинах
Резюме
В работе проведена разработка программного модуля T33DRPI для численного исследования температурных эффектов в добывающих и нагнетательных скважинах. Модуль написан на языке Matlab в трехмерной постановке с помощью метода контрольного объема по неявной схеме. 3D модель позволяет учитывать сложную конструкцию скважины, трещины гидроразрыва пласта различной геометрии, анизотропию пласта, тем самым охватывать большой круг задач, включая моделирование термогидродинамических процессов в горизонтальной скважине, что является одним из перспективных направлений в настоящее время в нефтегазовой отрасли.
Ключевые слова
симулятор, гидродинамические исследования скважин, фильтрация, термодинамические эффекты
Цели и задачи
Цель проекта: создание программного модуля 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.

Введение

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.

Методы и материалы

 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.

Описание и обсуждение результатов

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. 

 

Используемые источники
1. Патанкар С. В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер. с англ. – М., Энергоатомиздат. – 1984. -152 с.
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.
Information about the project
Surname Name
Seltikova Ekaterina
Project title
Development of T³3DRPI program module for numerical research of temperature effects in the production and injection wells
Summary of the project
In the paper the development of T³3DRPI program module for numerical research of temperature effects in the production and injection wells was implemented. The module is written in Matlab language in the three-dimensional formulation using finite-volume method on the implicit scheme. 3D model allows to take into account the complex design of the well, reservoir fracture of different geometry and the anisotropy of the reservoir. It helps to cover a large range of problems, including the modelling of thermo-hydrodynamic processes in a horizontal well, which is one of the perspective areas in oil and gas industry.
Keywords
simulator, transient temperature test, filtration, thermodynamic effects