WikiDer > Моделирование коллектора

Reservoir simulation
Имитация вершины конструкции, карта глубины из геологических данных в полную модель месторождения. (Симулятор GSI MERLIN)

Моделирование коллектора это область разработка месторождений в которых компьютерные модели используются для прогнозирования поток жидкостей (обычно нефть, вода и газ) через пористая среда.

Под моделью в широком научном смысле слова понимают реальную или мысленно созданную структуру, воспроизводящую или отражающую изучаемый объект. Название модели происходит от латинского слова modulus, что означает «мера, образец». Моделирование - один из основных методов познания природы и общества. Он широко используется 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 представляет собой систему количественных представлений о его геологических и 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 технологического процесса и наоборот.

Разумеется, модель пласта следует отличать от расчетной схемы, которая учитывает только геометрическую форму пласта. Например, модель коллектора может быть стратифицированным неоднородным пластом. В расчетной схеме резервуар с той же моделью 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, то есть 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, при которой степень знания объекта и проектных требований была бы адекватной.

Основы

Представление подземного разлома структурной картой, созданной программным обеспечением Contour map для газа глубиной 8500 футов и Масляный резервуар в поле Эраф, Вермилионский приход, Эрат, Луизиана. Разрыв слева направо в верхней части контурная карта указывает на Линия неисправности. 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.

Традиционный конечная разница симуляторы доминируют как в теоретической, так и в практической работе по моделированию коллектора. Обычное моделирование ФД основано на трех физических концепциях: сохранение массы, изотермический поведение жидкой фазы, и Дарси приближение течения жидкости через пористую среду. Тепловые тренажеры (чаще всего используются для тяжелая сырая нефть приложения) добавить сохранение энергии к этому списку, позволяя температурам изменяться в резервуаре.

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 двухмерные 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 тренажеров включают: заключительный элемент и рационализировать.
  • 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 из плотных матричных блоков в более проницаемую сеть трещин, окружающих блоки, и в скважины.
  • А мазут Симулятор не учитывает изменения в составе углеводородов по мере разработки месторождения, помимо растворения или выделения растворенного газа в нефти, или испарения или выпадения конденсата из газа.
  • А симулятор композиционного коллектора рассчитывает PVT-свойства нефтяных и газовых фаз после их установки на уравнение состояния (EOS), как смесь компонентов. Затем симулятор использует подобранное уравнение EOS для динамического отслеживания движения фаз и компонентов в поле. Это достигается за счет увеличения затрат на время настройки, время вычислений и память 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, газ будет выделяться из нефти. Если давление увеличивается в результате закачки воды или газа, газ повторно растворяется в нефтяной фазе.

Для проекта моделирования разрабатываемого месторождения обычно требуется "сопоставление истории", где историческая добыча и давления на месторождении сравниваются с расчетными значениями. На ранней стадии было понято, что это, по сути, процесс оптимизации, соответствующий Максимальное правдоподобие. Таким образом, его можно автоматизировать, и существует множество коммерческих и программных пакетов, предназначенных именно для этого. Параметры модели корректируются до тех пор, пока не будет достигнуто разумное совпадение на полевой основе и обычно для всех скважин. Обычно добыча обводненности или соотношения вода-нефть и газ-нефть совпадают.

Другие инженерные подходы

Без моделей FD оценки нефтеотдачи и дебиты нефти также могут быть рассчитаны с использованием многочисленных аналитических методов, которые включают уравнения материального баланса (включая метод Хавлена ​​– Одеха и Тарнера), методы кривой фракционного потока (например, Бакли – Леверетт 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 «обычных» инструментов моделирования в качестве недорогих в вычислительном отношении моделей, основанных на простом описании однородного коллектора. Аналитические методы, как правило, не могут охватить все подробности данного коллектора или процесса, но обычно являются быстрыми в числовом выражении и иногда 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 предварительной проверки, 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.

Программного обеспечения

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

Открытый исходный код:

  • ХВАСТАТЬСЯ - Симулятор Black Oil Applied Simulation Tool (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 рассчитывает 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 довольно 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 жидкостей в пористых средах.[3]

Коммерческий:

  • Schlumberger ПЕРЕСЕЧЕНИЕ[4]
  • Schlumberger ЗАТМЕНИЕ - Первоначально разработан ECL (Exploration Consultants Limited) и в настоящее время принадлежит, разрабатывается, продается и обслуживается компанией SIS (ранее известный как GeoQuest), подразделение Schlumberger. Название ECLIPSE первоначально было аббревиатурой от «Неявной программы ECL для моделирования». Симуляторы включают моделирование мазута, 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]
  • ЭШЕЛОНот Stone Ridge Technology: полностью неявный симулятор, единственный симулятор пласта с полным ускорением графического процессора для составов черной нефти.[6]
  • ESTD Co. RETINA Моделирование - RETINA Simulation - это программное обеспечение для моделирования нефтяных и композиционных пластов, полностью разработанное компанией Engineering Support and Technology Development Company (ESTD). [7]
  • CMG Люкс (IMEX, GEM и STARS) - Группа компьютерного моделирования в настоящее время предлагает три симулятора: имитатор мазута под названием IMEX, симулятор композиционного / нетрадиционного под названием GEM и симулятор тепловых и дополнительных процессов под названием STARS.[8]
  • Датчикот Coats Engineering, представляет собой симулятор черной нефти и составного 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 представляет собой симулятор составного коллектора общего назначения на основе EOS с полностью скрытой формулировкой. Он позволяет любым компонентам появляться и оставаться в любых жидких фазах (водной, масляной и паровой). Его можно упростить до традиционного или традиционного мазута, композиционных и термических модулей. Его также можно расширить до теплового симулятора на базе EOS.[9]
  • Буря БОЛЬШЕ представляет собой симулятор пласта, предлагающий мазутные, композиционные и термические варианты.[10]
  • ExcSim, полностью неявный трехфазный 2D-симулятор модифицированного пласта-коллектора черной нефти для платформы Microsoft Excel [11]
  • Ориентир Nexus - Nexus - это симулятор нефтегазовых пластов, изначально разработанный как Falcon компанией Amoco, Лос-Аламосская национальная лаборатория и Cray Research. В настоящее время он принадлежит, разрабатывается, продается и поддерживается компанией Landmark Graphics, производственной линией обслуживания продуктов Halliburton. Nexus постепенно заменит VIP, или Desktop VIP, симулятор Landmark предыдущего поколения.[нужна цитата]
  • Rock Flow Dynamics tNavigator поддерживает моделирование мазута, состава и термического состава для рабочих станций и кластеров высокопроизводительных вычислений [12]
  • Plano Research Corporation FlowSim представляет собой полностью неявный трёхфазный трёхмерный симулятор коллекторов с конечными разностями по черной нефти и составу с LGR, двойной пористостью, двойной проницаемостью и параллельными возможностями.[13]
  • GrailQuest's Водохранилище использует запатентованный подход под названием Time Dynamic Volumetric Balancing [14] для моделирования резервуаров во время начальный и вторичное восстановление.[15]
  • Решения Gemini Мерлин представляет собой полностью неявный трехфазный симулятор коллектора с конечной разностью, первоначально разработанный исследовательским отделом Texaco и в настоящее время используемый Бюро управления океанской энергией и Бюро по безопасности и охране окружающей среды вычислять Выписка в наихудшем случае скорости и давления разрыва / обрушения на башмаках обсадной колонны и противовыбросовые превенторы.[16][17]
  • Под пальмами ' DeepSim представляет собой полностью неявный, 3-фазный симулятор композиционного конечно-разностного коллектора для платформы телефонов и планшетов Android. [18][19]
  • TTA / PetroStudies предлагает полноценный симулятор мазута, Исход, с вспомогательным модулем согласования истории (Revelations), который может изменять пористость / проницаемость / структуру / чистую выплату / начальное давление / насыщенность / глубину контакта, чтобы соответствовать наблюдаемым дебитам / накопленным значениям / давлениям скважин.[20] Revelations запускает несколько кейсов на компьютерах в общей сети. Экзотерм 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

Моделирование коллектора в конечном итоге используется для прогнозирования будущей добычи нефти, принятия решений и управления пластом. Современная структура 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.

Смотрите также

Рекомендации

  • Азиз К. и Сеттари А., Моделирование нефтяного пласта, 1979, издательство прикладной науки.
  • Эртекин, Т., Абу-Кассем, Дж. Х. и Г. Король, Базовое прикладное моделирование коллектора, Учебник SPE, том 10, 2001.
  • Фанчи, Дж., Принципы прикладного моделирования коллектора, 3-е издание, Elsevier GPP, 2006.
  • Mattax, C.C. и Далтон, Р. Л., Моделирование коллектора, Монография SPE Том 13, 1990.
  • Гольштейн, 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

  1. ^ «Министерство энергетики». Получено 3 марта 2014.
  2. ^ "Домашняя страница MRST". Получено 3 марта 2014.
  3. ^ «Инициатива открытых пористых медиа». Получено 3 марта 2014.
  4. ^ "Домашняя страница INTERSECT".
  5. ^ «Домашняя страница ECLIPSE».
  6. ^ http://stoneridgetechnology.com/echelon/
  7. ^ "Домашняя страница RETINA".
  8. ^ "Домашняя страница CMG". Получено 28 октября 2016.
  9. ^ "Домашняя страница XXSim".
  10. ^ "Домашняя страница Tempest". Получено 18 февраля 2020.
  11. ^ "ExcSim". Получено 24 апреля 2015.
  12. ^ "Домашняя страница RFD". Получено 7 марта 2014.
  13. ^ «FlowSim».
  14. ^ "Страница программного обеспечения ReservoirGrail". Получено 13 января 2016.
  15. ^ "Домашняя страница ReservoirGrail". Получено 13 января 2016.
  16. ^ «Приложение E - Группа моделирования коллектора 2010; Отчет по моделированию коллектора» (PDF). Получено 19 апреля 2016.
  17. ^ "Деловые возможности закупок BSEE" (PDF). Получено 19 апреля 2016.
  18. ^ «DeepSim - приложения для Android в Google Play». play.google.com. Получено 2017-08-13.
  19. ^ «DeepSim - Мощное моделирование коллектора с интуитивно понятным интерфейсом». deepsim.stupendous.org. Получено 2017-08-13.
  20. ^ "PetroStudies Consultants Inc. - Индексная страница". www.petrostudies.com. Получено 2017-09-27.
  21. ^ «Лучший инструмент моделирования коллектора».

внешняя ссылка