Введение к работе
Актуальность темп. Прогнозируемые потенциальный ресурсы углеводородов Прикаспийской впадини в 40 раз превишают запасы открнтых месторождений нефти и газа. При этом разведка и разработка месторождений осуществляется в весьма сложных горно-геологических условиях. Пластовые системы по сложности не имеют аналогов в нашей стране и за рубежом. Разведка и разработка месторождений Прикасния предъявляют высокие требования к технологии работ, проектным и научным решениям. Это в полной мере относится и к исследованиям в области теории фильтрации флюидов.
Современное математическое моделирование пластовых систем учитывает большинство свойств флюидов и коллекторов, влияющих на процесс изменения давления, конфигурацию залежей, расположение скважин в объеме. Однако численные методы, используемые в вычислительной практике решения задач фильтрации, требуют дальнейшего развития с точки зрения проведения расчетов на ЭВМ для задач большой размерности. Для численных методов имеет место зависимость времени счета от числа ячеек /узлов/ расчетной области. Например, расчеты задач многофазной фильтрации на ЭВМ ВС-І045, производимые с использованием итерационного 51Р-метода, занимают от 4 до 40 часов для областей разной разморности.
Для решения задач фильтрации в областях большой размерности необходимы численные методы, время счета по которым не зависит от числа ячеек. Таким методом является метод Монте-Карло - метод статистических испитаний. В связи с этим разработка метода Монте-Карло решения задач неустановившейся фильтрации в неоднородных пористых' средах представляется актуальной.
Обьокт исследования. Объектом исследования в настоящей работе являются метода Монте-Карло решения задач трехмерной фильтрп-тти флпидпп.
Цель работы. Целью является создание эффективных методов Монте-Карло решения задач одно- и многофазной фильтрации в трехмерных неоднородных областях,, проведение расчетов на моделях реальных месторождений, анализ результатов с целью обоснования практических выводов.
Научная новизна. Научная новизна выполненных исследований, по мнению автора, заключается в следующем.
Созданы эффективные математические модели, алгоритмы и программы расчета фильтрации флюидов в неоднородной пористой среде с использованием метода Монте-Карло. При этом метод Монте-Карло для решения вадач многофазной фильтрации разработан впервые.
Выведены условия устойчивости разностных схем уравнений фильтрации, связывающие характеристики коллектора и параметры дискретной сетки.
Показано, что наблюдается высокий темп снижения давления в Карачаганакской и Тенгизской залежах в первые годы разработки и уменьшение его впоследствии.
Теоретически обоснована и расчетами подтверждена зависимость величины снижения давления от начального пластового давления в интервале дренирования скважины.
На основе численного моделирования процесса истощения пластовой энергии Теягизского месторождения показано, что при отборе 20 % начальных запасов начнется разделение флюида на нефтяную и газовую фазы.
Достоверность результатов обеспечивают и подтверждают:
корректность постановки задач, вывода расчетных Формул;
доказательство сходимости решения систем конечно-разностных уряпнений методом Монте-Карло;
соблюдение условий устойчивости;
вычисление дисперсии и ошибки решения;
сравнение решения, полученного методом Монте-Карло, с решением, полученным методом интегральных соотношений.
Требуемая точность решения задач методом Монте-Карло регулируется изменением числа марковских цепей.
Практическая значимость. Разработанные алгоритмы и программ/ позволяют проводить на объемных геолого-математических моделях месторождений многовариантіше расчеты с небольшими затратами машинного времени. Это приобретает особую важность, во-первых, в связи с усилением требования к рациональному природопользоваяиг, во-вторых, с необходимостью повышения степени достоверности проектных решений по уникальным объектам разработки.
Расчеты фильтрации флюида, выполненные для Карачаганакского и Тенгизского месторождений, вошли в работы "Обоснование способа и системы разработки месторождений природного гава с высоким содержанием конденсата и кислых компонентов Волго-Уральского региона", "Обосновать способ и систему разработки Карачаганакского ГКМ", Р-І-62 /02,04/, том I /1983 г., ВолгоУралШПИгаз, г. Оренбург/; "Провести лабораторные и промысловые исследования вытеснения углеводородішх смесей неуглеводородцшми газами с целью использования технологии поддержания пластового давления при разработки газоконденсатних месторождений", "Разработать математическую модель процессов вытеснения углеводородов из пористых сред нвугле-водородными газами", "Разработать технологическую схему эксплуатации опытного участка Карачаганакского ГКМ с поддержанием пластового давления" /TS87 г., ВолгоУралНИПИгаз, г. Оренбург/;"Изучение геолого-фязических факторов разработки и эксплуатации месторождения Тенгиз", Л.6І/88 /1988 г., 1989 г., ВолгогралШПИнефть, г. Волгоград/; "Изучение геолого-физического строения и создание
эффективной технологии разработки месторождения Тенгиа", Договор 175/92 /март 1993 г., ВолгоградШІШнефть, г. Волгоград/.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на:
X Губкинских чтениях "Научные- основы создания Прикаспийского нефтегаэодрбыващего комплекса", Москва, ноябрь 1987 г.;
выездном заседании секции разработки НТО им. И.Ы. Губкина, г. Оренбург, ноябрь 1988 г.;
Ш Всесоюзном семинаре "Современные проблемы теории фильтрации", ИПМ All СССР, май 1909 г.;
координационном совещании по программе "Тенгиз", г. Куйбы -шев, июнь 1989 г.;
Всесоюзном семинаре "Теория и практика исследования пластовых флюидов, скважин и пластов при высоких термобарических параметрах", г. Волгоград, апрель 1991 г.
Доклад "Monte Carlo Simulation'of Three-Fluid Flow Through Three-Dimensioiml Porous Media принят в виде устного сообщения на 5-ю конференцию EAPG, 7-II июня 1993 г., Ставангер, Норвегия.
На защиту выносятся следующие результаты:
-
Эффективный численный метод Монте-Карло решения задач однофазной фильтрации в неоднородных областях большой размерности.
-
Эффективный численный метод Монте-Карло решении задач . многофазной фильтрации, не имеющий аналогов в стране и за рубежом.
-
Условия устойчивости разностных схем, полученные с помощью метода дифференциального приближения, связывающие характеристики коллектора и размеры дискретных ячеек.
-
Динаміка процесса снижения давления при однофазной филь-'і'чции рассчитанная на гсолого-матскатичсскик моделях Карачаганак-
ского газоконденсатного и Тенгизского нефтяного месторождений. Показано, что имеет место высокий темп падения давления-в первые годы разработки и уменьшение его впоследствии. Это определяется характером зависимости свойств флюидов этих залежей от давления.
5, Обоснованное теоретически и подтвержденное расчетами по
ложение о зависимости величины снижения давления от начального
пластового давления в интервале дренирования. Оказывается, что п
более глуооких интервалах и при большем начальном пластовом дав
лении величина снижения давления больше.
6. На модели трехфазной фильтраігии флюидов в Тенгизской за
лежи показано, что при отборе 20 % начальных запасов начнется раз
деление углеводородной фазы на нефтяную и газовую и добыча газа
из свооодной газовой фазы. Среднее пластовое давление во всем объеме при этом выше давления насыщения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, .четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на /> стр.-іницах машинописного текста, включая одну таблицу, 23 рисунка и слисок цитированной литературы из 81 наименования.
