Численные методы прогнозирования показателей разработки газовых и газонефтяных месторождений путем использования геолого-математических моделей залежи или ее фрагментов

12. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

РАЗРАБОТКИ ГАЗОВЫХ И ГАЗОНЕФТЯНЫХ

МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПУТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОЛОГО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЗАЛЕЖИ ИЛИ ЕЕ ФРАГМЕНТОВ

12.1. Общие положения

Численные методы прогнозирования показателей разработки газовых и газонефтяных месторождений применяются сравнительно недавно по сравнению с  приближенными аналитическими. На ранней стадии развития нефтяной и газовой промышленности в области проектирования разработки нефтяных и газовых месторождений, когда отсутствовали вычислительные быстродействующие машины, в качестве альтернативных приближенным аналитическим методам использовались электромоделирующие аналоговые машины. Однако электромоделирующие универсальные машины, например, УСМ-1, были непригодны для моделирования всех процессов, происходящих в пористой среде. Это прежде всего относится к законам фильтрации для каждой фазы и их смесей, изменению свойств пористой среды и флюидов при изменении давления и температуры в пласте, взаимодействию пористой среды и флюидов в процессе разработки и многим другим процессам. Преимущество прогнозирования показателей разработки на электромоделирующих машинах сводилось к учету взаимодействия отдельных участков залежи с различными емкостными и отчасти фильтрационными параметрами и сроков ввода этих участков в разработку.

Создание быстродействующих вычислительных машин позволило учесть многие факторы, которые не могли быть смоделированы на электроинтеграторах. Преимущество численного метода прогнозирования основных показателей заключается в том, что для этого метода нет затруднений в учете многочисленных факторов, влияющих на возможность прогнозирования показателей разработки и на точность прогнозирования параметров. Все погрешности, допускаемые при численном методе прогнозирования основных показателей разработки, связаны только с возможностью математически точно описать различные процессы, происходящие в пористой среде, и изменения параметров пористой среды и насыщающих ее флюидов в зависимости от давления и температуры. При наличии соответствующих уравнений и замыкающих соотношений, при наличии достоверных исходных данных по всем позициям и вычислительной техники с большой памятью показатели разработки могут быть прогнозированы численным методом с очень высокой точностью.

Преимуществом численного метода прогнозирования показателей разработки является и то, что этот метод существенно расширяет перечень прогнозируемых показателей по сравнению с приближенными методами. –Этот метод не требует осреднения параметров залежи, флюидов и других определяющих факторов, от которых зависит достоверность прогнозируемых показателей. Этот метод требует очень большой объем исходной информации по параметрам пласта, флюидов, скважин, взаимодействию этих параметров, по характеру изменения этих параметров в процессе разработки в зависимости от давления, от последовательности ввода в разработку отдельных объектов и отдельных участков залежи, от степени участия в разработке каждого пропластка и от многих других факторов.

Действующими в настоящее время регламентами не предусмотрены получения всех исходных данных, необходимых при численном методе прогнозирования основных показателей разработки нефтяных и газовых месторождений. Объем исходной информации зависит от особенностей месторождения, термобарических условий залежи, составов газа, нефти, конденсата и воды, типа залежи, ее неоднородности, конструкции скважин и других факторов. Естественно, что если месторождение газовое, без нефтяной оторочки, и без тяжелых компонентов углеводородов, то объем требуемой исходной информации будет значительно меньше, чем для газоконденсатных месторождений.

Геологические особенности газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений могут быть учтены при создании алгоритмов и программ расчетов показателей разработки каждого из перечисленных залежей.

В данной работе предпочтение отдано универсальному варианту, когда одна сложная программа расчета показателей может быть использована для любого из перечисляемых месторождений. В целом, в настоящее время имеются десятки программ расчета показателей разработки газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. Эти программы отличаются числом фаз, методом решений уравнений, описывающих зависимости отдельных параметров от давления, изменения фазовых проницаемостей от насыщенности, от конструкции скважин и от многих других факторов.

В руководящем документе не должны быть изложены все методы независимо оттого, что такая методика наиболее удобна для данного месторождения. Хронологически на ранней стадии развития численных методов часть программ, имеющихся в настоящее время, была разработана для плоских задач и двухфазной фильтрации. Позднее практически все программы были созданы для трехмерной трехфазной нестационарной фильтрации в неоднородной пористой среде. В дальнейшем эти программы усложнялись за счет учета фазовых переходов в процессе разработки газоконденсатных и газонефтяных месторождений. Еще сложнее стали программы для прогнозирования показателей разработки при учете неизотермичности процесса фильтрации в пористой среде.

Следует подчеркнуть, что среди имеющихся программ есть такие, которые не выдерживают тестовый контроль на пригодность их для широкого использования.

Пригодность программ для широкого использования определяется не только прохождением тестового контроля на пригодность для получения информации на весьма широком диапазоне изменения этой информации по координатам и во времени. Естественно, что чем больше число  узлов по координатам и меньше шаг во времени, тем выше объем прогнозируемой информации. Однако значительное уменьшение  шага приводит к большому объему расчетов, иногда не вполне оправданному. Поэтому, исходя из ожидаемого изменения различных показаний