Инициализация модели. Модели переходных зон на геологической и гидродинамической моделях

(нужно уточнение, хватит по вопросу или дополнить):

Распространение водонасыщенности проводится расчетным методом на основе капиллярных сил и ФЕС (кубов пористости и проницаемости), функции Леверетта. В математическом виде :

,

где - водонасыщенность в д.ед, J –функция Леверетта, вычисляется по формуле:

,

где - капиллярное давление в Па*10⁴, k- проницаемость в мД и m-пористость, С - коэффициент. Капиллярное давление рассчитывается по формуле:

,

где - высота над уровнем зеркала свободной воды, - плотность воды в пластовых условиях, - плотность нефти в пластовых условиях.

Выдержка из Eclipse TD:

Инициализация - процесс задания начальных условий,

Начальными условиями перед началом расчета являются, распределение поля давлений по пласту и распределение насыщенностей пласта. Начальные условия могут быть взяты из “рестарт-файла”(файл, хранящий в себе данные о насыщенности и давлении в пласте с определенного расчетного шага, который берется как начальный, например при расчетах на прогноз удобно запускать модель с “рестарта” (часто это последний шаг исторического периода)). Также начальные условия могут быть заданы вручную, например можно заранее задать куб насыщенностей пласта и давлений, или расчитываются специальными алгаритмами в симуляторе. Подобные алгоритмы рассчитывают поля давлений и насыщенностей таким образом, что в пласте не будет происходить фильтрации до тех пор пока не включаться скважины. Еще такие алгоритмы называются “алгоритмы неподвижности”. Основой данных алгоритмов является гидростатическое равновесие. Исходные данные по которым вычисляется равновесие являются: опорные глубины и давления на этих глубинах (начальное пластовое давление); глубины ВНК, ГНК, капиллярное давление на них и иногда пластовое давление; свойства флюидов: насыщение газом, давление насыщения, зависимость состава от глубины ( для композиционного моделирования). Суть алгоритма уравновешивания (неподвижности) заключается в том, симулятор распределяет насыщенности в переходных зонах в зависимости от капиллярного давления между фазами и они уравновешены и не происходит перетоков между ячейками модели. Общий принцип работы алгоритма:

1. Начиная от опроной глубины (ОГ) вверх и вниз рассчитывается давление того флюида который ее занимает, например: опорная глубина входит в нефтяную зону (ниже ГНК и выше ВНК), значит рассчитываются давление нефти вверх до ГНК и вниз до ВНК

2. Затем происходит расчет давлений остальных фаз, например от ВНК и вниз до подошвы и от ГНК и вверх до кровли.

3. В переходных зонах (ВНК и ГНК), если имеем данные о капиллярном давлении, как о функциях от насыщенности, то уточняются насыщенности в зависимости от капиллярного давления. Капиллярное давление будет определятся как разность давлений между давлений фаз.

Таким образом при пересчете поля давлений уточняются насыщенности в переходных зонах.

Переходная зона в геологической модели (взято из вопросов по ГМ):

Переходная зона

Выше нулевого уровня капиллярного давления начинается переходная зона, в которой появляется нефть. Переходная зона –зона двухфазного течения флюидов, в которой относительные проницаемости по нефти и воде меньше единицы. Переходная зона выделена между «зеркалом чистой воды» и зоной предельного насыщения, а распределение насыщенности описывается J-функцией Леверетта, которая связывает ФЕС коллектора, поверхностные свойства пород, свойства флюидов и высоту над уровнем свободной воды.

Угол - интегральная хар-ка смачиваемости в сист. пористая среда - жидкость. J(s) – ф-ия Леверетта.

10. Начальные и граничные условия для моделирования. Граничные условия на скважинах. Учёт наземных сетей. VFP-таблицы для скважин.

Начальные условия.

Процессы накопления УВ — нефте- и газонакопление — занимают миллионы лет. Поэтому допустимо считать, что на момент начала разработки залежь удовлетворяет условию капиллярно-гравитационного равновесия. Другими словами, в качестве начального условия модели задаются распределения давлений и насыщенностей фаз, при которых действующие капиллярные и гравитационные силы уравновешивают друг друга.

Граничные условия

Граничные условия должны задаваться на скважинах и на внешней границе пласта. Возможны условия:

∙ отсутствие перетоков;

∙ заданные перетоки (расходы);

∙ заданные давления.

При моделировании пластовой водонапорной системы используются модели водоносных пластов, которые учитывают объём, активность и степень взаимодействия между залежью и окружающей законтурной области.

Источник: Математическое моделирование пластовых систем. Методические указания. Тюменское отделение "СургутНИПИнефть"

Начальные условия:

1. Распределение насыщенностей фаз. Как мы знаем, нефтегазовую залежь можно разбить на несколько зон насыщения: зона, расположенная ниже зеркала чистой воды (FWL), зона между FWL и OWC (ВНК), зона между OWL и LLS(граница зоны предельного насыщения) (тут и нефть и вода), зона предельного насыщения (нефть + ост.вода) и газовая шапка. Границы этих зон Определяются положением контактов фаз и кривыми капиллярного давления. Моделирование насыщенности выполняется на этапе построения геологической модели. Установившееся распределение углеводородов в этих зонах удовлетворяет условию капиллярно-гравитационного равновесия и является начальным условием для ГД моделирования.

2. Задание начального пластового давления, вернее приведенного пластового давления на определенной глубине (значение берется из интерпретаций данныхГДИ) также является начальным условием.

Граничные условия:

1. Граничные условие на внешней границе пласта (моделируются аквифером, но это не точно):

Рассмотрим возможные варианты внешней границы: закрытая граница (перетоки отсутствуют) и открытая граница (задаем либо расход на внешней границе, либо давление).

Тут, наверное, надо вставить пример с заданием аквифера, но пока лень.

2. Граничные условия на скважинах.

Дальше хорошо, но много:
Добывающие скважины моделируются на прогноз с помощью граничного условия, то есть задания для них объема отбираемой жидкости и газа, которые он сможет отбирать пока давление на забое не просядет до минимального, либо задание давления на забое или устье, то есть скважина будет отбирать именно столько, сколько сможет при поддержания заданного давления. Условиями прекращения работы скважины могут быть минимальный дебит нефти (газа), максимальная обводненность при достижении которых скважина отключается или переводится в следующий заданный прогнозный режим. При контроле за работой скважины возможны многочисленные режимы и методы управления, позволяющие эффективно выбирать оптимальные варианты добычи. Например, можно …

задать количество шагов работы на заданном режиме, после которого скважина останавливается или переходит на другой режим. Если мы моделируем скважину проектного фонда и задаем ограничение по минимальному давлению на забое (часто берут давление насыщения), и как условие выхода из режима ставим контроль по минимальому дебиту нефти и (или) максимальной обводненности;

после обводнения скважина переводится на следующий режим- закачку либо мы могли как доп.условие выхода кол-во временных шагов расчета, которые скважина отработает на добычу перед переводом в ППД. Часто вместе с граничным условием дается ограничение, то есть дополнительное граничное условие, например, выставляем на прогноз максимальный возможный дебит жидкости и ставим ограничение по давлению (скважина будет отбирать заданный объем жидкости, но не сможет опустить давление ниже заданного, если достигнет заданного давления, то просто уменьшит отбор без остановки самой скважины). Ограничением еще могут служить дебит по одной из трех фаз, например, если отбираем больше воды, чем положено то просто уменьшаем отбор без остановки скважины, при этом не достигаем условия выхода с режима по обводненности.

Нагнетательные скважины моделируются таким же образом, как и добывающие, только граничное условие по закачиваемой воде (газу) есть приемистость скважины, а по давлению граничное условие - максимально допустимое на забое (устье). В качестве основных условий выхода из режима можно задавать обводненность добывающих скважин в определенном радиусе от нагнетательной или какой-то конкретной скважины либо количество шагов на режиме (так моделируют циклическую закачку: нагнетание-остановка-нагнетание-остановка...). Часто при моделировании проектного фонда устанавливают граничное условие по давлению (обычно начальное пластовое давление) и ограничение по закачке либо наоборот граничное условие по закачке и ограничение по давлению.
При моделирование новых боковых стволов действующего фонда прогнозный режим добычи или закачки ориентируются на соседние скважины.