Модели пластов и процессов разработки

Глава 4

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Модели пластов и процессов разработки

Под моделью в широком научном смысле этого слова понимают реально или мысленно созданную структуру, воспроизводящую или отражающую изучаемый объект. Название модель происходит от латинского слова modulus, что означает «мера, образец». Моделирование принадлежит к числу основных методов познания природы и общества.

Под математическим моделированием понимается разработка и использование зависимостей для количественного описания какого-либо объекта (физического, экономического, общественного и др.), позволяющих с определенного рода ограничениями выяснить его поведение в зависимости от внешних воздействий и характерных этому объекту свойств.

Математическое моделирование содержит четыре основных этапа:

1) составление количественного описания свойств объекта и его поведения при внешних воздействиях, которые базируются на эмпирических сведениях об объекте и его компонентах;

2) определение результирующего поведения объекта при задании внешних воздействий и параметров свойств объекта (прямая задача) с целью сопоставления с фактическим поведением объекта;

3) оценка характерных параметров объекта по измерению выходных переменных объекта и внешних воздействий (обратная задача) с целью оценки адекватности математической модели поведения объекта;

4) уточнение математической модели по результатам решения прямых и обратных задач.

При моделировании системы разработки месторождений углеводородов в качестве объекта выступает пласт, а в качестве процесса – движение флюидов в пласте при извлечении углеводородов (нефти, газа, газоконденсата) из недр.

На основе геолого-физических сведений о свойствах нефтяного, газового или газоконденсатного месторождения, рассмотрения возможностей систем и технологий его разработки создают количественные представления о разработке месторождения в целом. Система взаимосвязанных количественных представлений о разработке месторождения – модель его разработки, которая состоит из модели пласта и модели процесса разработки месторождения.

Модель пласта – это система количественных представлений о его геолого-физических свойствах, используемая в расчётах разработки месторождения.

Модель процесса разработки месторождения – система количественных представлений о процессе извлечения нефти и газа из недр.

Модель пласта следует, конечно, отличать от его расчётной схемы, которая учитывает только геометрическую форму пласта. Например, моделью пласта может быть слоисто-неоднородный пласт. В расчётной же схеме пласт при одной и той же его модели может быть представлен как пласт круговой формы, прямолинейный пласт и т.д.

Модели пластов и процессов извлечения из них нефти и газа всегда облечены в математическую форму, т.е. характеризуются определенными математическими соотношениями.

Основной задачей инженера-разработчика, занимающегося проектированием и управлением системой разработки месторождения, является составление расчётной модели на основе геолого-физической информации об объекте разработки, гидродинамических исследований скважин и известных научных представлений о поведении пластов при воздействиях на него (гидродинамических, тепловых, физико-химических и др.).

Очевидно, что проблема математического моделирования разработки месторождений углеводородов – это разработка количественного описания движения жидкостей и газов в природных пластах, т.е. её основой являются физика пласта, подземная гидромеханика, теория тепломассопереноса.

Современные компьютерно-вычислительные достижения позволяют со значительной детальностью учитывать свойства пластов и происходящих в них процессов при расчётах разработки месторождений.

Непрерывно расширяются возможности геолого-геофизического и гидродинамического познания объектов разработки. И все же эти возможности далеко не безграничны. Поэтому всегда возникает необходимость построения и использования такой модели разработки месторождения, в которой степень познания объекта и расчётные требования были бы адекватными.