1_INTRODUCTION
.pdf
Цель моделирования месторождений.
Типичные вопросы, решающиеся с помощью гидродинамического моделирования:
•Точное установление извлекаемых запасов
•Прогноз графиков добычи
•Определение необходимого количества скважин
•Определение наилучшего размещения интервалов перфорации
•Выбор наилучшей схемы размещения скважин
•Оценка эффектов прорыва воды или газа и выбор способа их минимизации
•Оценка необходимого количества наземно-промыслового оборудования и момента его ввода в эксплуатацию
•Определение оптимальных объемов и временных интервалов закачки агентов
•Выявление и оценка застойных зон
•Оценка объемов подземных хранилищ газа и их возможные дебиты.
•Поиск оптимальных способов утилизации попутного газа
•Оценка финансового риска посредством экономического анализа наилучшего, наихудшего и более понравившегося варианта разработки.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 11
Вычислительный комплекс ECLIPSE 100
= |
|
Способен |
|
Надежность, |
|
|
Стандартная |
|
|
||
|
модель |
|
производить |
|
точность и |
|
|
расчет моделей |
|
||
|
“черной нефти” |
|
|
простота в |
|
|
|
любой |
|
||
|
|
|
|
использовании |
|
|
|
|
сложности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ECLIPSE
Широкий выбор |
|
Интегрирован с |
|
Активное |
дополнительных |
|
|
развитие и |
|
|
пакетами |
|
||
опций |
|
|
улучшение |
|
|
подготовки и |
|
||
моделирования |
|
|
|
|
|
анализа данных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 5. Вычислительный комплекс ECLIPSE 100
•Используется почти во всех нефтяных компаниях и во многих правительственных учреждениях. В некоторых странах это только ECLIPSE. Около 300 компаний по всему миру используют ECLIPSE.
•Тестируется начиная с его запуска в SPE San Francisco в 1983 году и доказал свою надежность. Поддерживается на многих платформах
•Широкий спектр опций для моделирования практически любого варианта разработки плюс специализированные дополнительные опции (ECLIPSE 200).
•Существуют вспомогательные программные пакеты для подготовки данных и обработки результатов моделирования: ECLIPSE OFFICE, VFPI, PSEUDO, и GRAF. Дополнительно, существуют GRID, FLOGRID, SCAL, SCHEDULE,
SIMOPT, PVTI, иFLOVIZ.
•Существуют квалифицированные команды разработчиков, работающих над обновлением ECLIPSE. Происходит постоянное развитием пакета ECLIPSE, базирующееся на нуждах промышленности.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 12
Вычислительный комплекс ECLIPSE
ECLIPSE произошел от программы ECL в конце семидесятых годов. ECL специализировался на обработке и контроле качества сейсмических данных. В дальнейшем стала очевидной целесообразность входа в сегмент бизнеса, связанный с гидродинамическим моделированием месторождений. Хотя, в то время уже существовало несколько программ для гидродинамического моделирования, расчетные схемы наиболее распространенных программ были явными по времен. Команда инженеров-разработчиков и программистов была выбрана для создания нового продукта предназначенного для моделирования, за основу был взят ECL. Первая коммерческая версия программы ECLIPSE, была выпущена в 1983 году. ECLIPSE стал популярным в Европе и остается таковым и по сей день, хотя технологии расчетов сильно изменились с момента выпуска первой версии. В настоящее время по всему миру существует более 300 инсталляций ECLIPSE.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 13
Возможности ECLIPSE
Основные возможностиEclipse 100 |
Дополнительные вовозможности |
||
Свободныйформат вводаданных |
Eclipse 200 |
||
1, 2 или3-фазноемоделирование |
|||
|
|
||
Направленные проницаемости |
|
|
|
Масштабирование концевых точек |
|
Локальное измельчение и |
|
CP / BC Геометрия |
|
загрублениесетки |
|
Несмежные соединения |
|
||
|
Учет трения вскважине |
||
Аналитическое ичисленноезадание |
|
||
|
Многосегментные скважины |
||
водоносных пластов |
|
||
|
Запись притокана границе |
||
Двойная пористостьи проницаемость |
|
Поверхностные сети |
|
Гистерезис кривых ОФПи капилл. давления |
|
Оптимизация газлифта |
|
Ветикальное уравновешивание |
|
Оптимизация добычи газа |
|
Коррекция подвижностейфлюидов |
|
Закачка полимеров |
|
Несколькоспособовбалансировки модели |
|
Отслеживание примесей |
|
Молекулярная диффузия |
|
Смешивающееся вытеснения |
|
Трассировка примесей и учет соленых вод |
|
Закачка полимеров |
|
Ветикальные, горизонталные и |
|
Закачка пены |
|
наклонныескважины |
|
Связывание месторождений |
|
Перетоки встволе скважины |
|
Метан в угольномпласте |
|
Моделирование работыназемного оборудования |
Опция параллельного расчета |
||
Автоматическаяочередность бурения иремонта |
GI Псевдо композиционная модель |
||
Полунеявный иполностьюнеявный метод |
|
|
|
решения
Рис. 6. Основные возможности ECLIPSE 100 и дополнительные возможености ECLIPSE 200
•Основные модули известны как ECLIPSE 100
•Модуль ECLIPSE 100 присутствует во всех инсталляциях ECLIPSE
•Дополнительные модули широко известны как ECLIPSE 200
•МодулиECLIPSE 200 является частью программы ECLIPSE
•Модули ECLIPSE 200 приводятся в действие специальными паролями. Для активизации дополнительных модулей ECLIPSE 200 переустановка не требуется.
•ECLIPSE 100 и ECLIPSE 200 обычно называют ECLIPSE.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 14
Возможности ECLIPSE
Основные опции ECLIPSE доступны в любой инсталляции и известны как ECLIPSE 100. Дополнительный модуль приобретаемый отдельно известен как
ECLIPSE 200.
ECLIPSE 100 это полностью неявная, трехфазная, трехмерная модель черной нефти. Пакет ECLIPSE 100 включает в себя несколько программ подготовки и обработки данных и электронную документацию в формате Acrobat Reader и FrameMaker. Также в семейство ECLIPSE входят следующие программы:
•ECLIPSE ОFFICE - пакет подготовки и анализа данных моделирования.
•FLOVIZ – трехмерный визуализатор результатов моделирования
•PSEUDO - генератор трехмерных псевдофункций относительных фазовых проницаемостей и капиллярного давления
•VFPI - программа для учета потерь напора на трение в стволе скважины
•FloGrid – создание сеток моделирования
•Scal – анализ данных лабораторных исследований керна
•Schedule – история добычи месторождения
Существует множество опциональных расширений для ECLIPSE 100 которые известны как ECLIPSE 200, предназначенных для моделирования специфических ситуаций на месторождении. Дополнительные модули приобретаются отдельно и становятся доступными наряду с основными, при использовании специальных паролей, которые поставляет GEOQUEST. Для того чтобы привести в действие дополнительные модули, переустановка ECLIPSE не требуется.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 15
Принцип работы ECLIPSE
Секции GRID, EDIT
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
µFV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Kr |
|
|
|
|
F, |
|
||||
|
|
|
Sw |
|
|
|
|
|
P |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Секции PROPS, REGIONS, SOLUTION
GOC
OW C
Расчет поровых объемов
Проводимостей Глубин и NNC.
Задание свойств, инициализация, расчет начальных насыщенностей, давлений и объемов флюидов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание координат и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перфораций скважин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задание истории |
||
Дебит |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
разработки и условий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Секция SCHEDULE |
|
для прогноза. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Настройка временных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шагов |
|
|
|
|
Время |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 7. Принцип работы ECLIPSE
Статическое описание месторождения
•Строится пространственная модель месторождения, состоящая из отдельных блоков или ячеек сетки
•Каждой ячейке сетки присваиваются значения глубины, пористости, проницаемости и определяются ее размеры
Данные по PVT свойствам и свойствам породы
•Задаются значения объемных коэффициентов флюидов, вязкостей, плотностей, отношений газ-нефть/нефть-газ, сжимаемостей породы и воды
•Задаются относительные фазовые проницаемости и капиллярные давления.
Данные для инициализации
•Определяются контакты флюидов, глубина, давление на этой глубине и капиллярные давления
Данные по скважинам
•Задаются местоположение скважины и перфораций, дебит/приемистость скважин и групп и другие данные, такие как скин-фактор, радиус скважины, контроль и т.д.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 16
Принцип работы ECLIPSE
ECLIPSE является программой, работающей с определенным файлом данных. Инженером создается один входной текстовый файл данных для ECLIPSE. Этот файл данных содержит полное описание модели. Модель содержит описание месторождения, описание свойств флюида и породы, данные для инициализации, скважины и их дебиты и данные о поверхностном оборудовании. Входной файл является текстовым и состоит из набора ключевых слов и комментариев. Каждое ключевое слово имеет определенный синтаксис, хотя многие имеют схожий или идентичный синтаксис. Файл данных делится на секции определенными ключевыми словами. У каждой секции своя определенная цель. В общем, ключевые слова ECLIPSE применимы для определенной секции файла данных. В процессе расчета ECLIPSE обращается к файлу данных и моделирование происходит с минимальным воздействием со стороны пользователя.
ECLIPSE читает входной файл данных секция за секцией и обрабатывает каждую секцию по очереди. При этом выполняются различные проверки данных. Порядок ключевых слов не имеет значения во всех секциях файла данных, кроме последней. Последняя секция – SCHEDULE, является специфической, так как в ней содержатся данные, зависящие от времени, поэтому порядок ключевых слов в ней имеет определяющее значение.
Первая задача, выполняемая ECLIPSE – это выделение памяти для хранения входных данных. ECLIPSE на начальном этапе выделяет и резервирует максимально необходимый для моделирования объем памяти, однако в процессе моделирования используемый в действительности объем может быть меньшим.
Геометрия гидродинамической сетки и свойства преобразуются в форму, более добную для расчета движения флюидов. Для каждой ячейки ECLIPSE рассчитывает поровый объем, проводимости в трех направлениях, глубину центра и создает связи с соседними ячейками, в которые может перетекать флюид. Значения этих параметров рассчитываемые ECLIPSE автоматически, могут быть изменены пользователем.
Задаются PVT свойства флюида определяются набором входных таблиц, которые изменение физических свойств флюида например в зависимости от давлений. Свойства породы определяются набором таблиц относительных проницаемостей и капиллярного давления в зависимости от насыщенности. В этих таблицах содержаться также данные о связанной (или остаточной), критической и максимальной
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 17
насыщенности каждой фазы. На стадии инициализации модели на основе информации из таблиц насыщенностей, рассчитывается ширина переходной зоны на контактах фаз и начальные давления. Вид кривых относительных фазовых проницаемостей сильно влияет на соотношения добываемых фаз, обводненность и на газовый фактор.
Определяется начальное состояние модели, чаще всего задаются глубины ВНК и/или ГНК и давление на известной глубине. ECLIPSE использует эту информацию совместно с информацией определенной выше для расчета начальных градиентов гидростатического давления в каждой зоне месторождения и определения начальной насыщенности в каждой ячейке сетки до начала разработки. Это называется инициализацией.
Заключительная секция файла данных – это секция, в которой фактически начинается моделирование. Скважины бурятся, перфорируются и комплектуются, определяется управление добычей и закачкой, скважины открываются, и флюиды начинают перемещаться по месторождению.
ECLIPSE выдает различную информацию о результатах моделирования и о их изменении в процессе моделирования, определенную пользователем. После завершения расчетов, эту информацию можно просмотреть, используя текстовые редакторы или программы обработки результатов.
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 18
Статическое описание месторождения
Сейсмика |
Глубина |
Прямоугольная |
Радиальная система |
система координат |
координат |
||
Геология |
|
|
|
ГИС скважин |
Толщина |
|
|
|
|
|
|
Анализ |
Песчанистость - |
Блочно- |
Геометрия |
данных по |
NTG |
центрированная |
угловой точки |
керну |
|
геометрия |
|
|
Пористость |
|
|
ГДИ скважин |
|
|
|
|
Проницаемость |
|
|
|
|
РАЗЛОМ |
|
Рис. 8. Статическое описание месторождения
•Выбор геометрии модели
•Создание сетки моделирования
•Создание структуры напластования
•Определение свойств ячеек сетки
•Определение свойств регионов
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 19
Статическое описание месторождения
Выбор геометрии модели зависит от некоторых факторов, таких как:
•Размер области моделирования
•Необходимый уровень детализации
•Уровень детализации имеющихся данных
•Осложненность структуры разломами
•Распространение формаций через разломы
•Наличие наклонных и/или вертикальных разломов
•Время, необходимое для создания модели
Предусмотрено создание блочно-центрированной геометрии и геометрии угловой точки. Каждая из них может быть в радиальной или в декартовой системе координат. Их основные особенности:
•В блочно-центрированной геометрии ячейки имеют вертикальные стороны и горизонтальные нижнюю и верхнюю поверхности. Ячейки являются прямоугольными параллелепипедами.
•В геометрии угловой точки, геометрия ячейки определяются местоположением ее углов. Ячейки могут быть скошенными, наклонными,
сужающимися или расширяющимися.
Модель должна быть построена либо с помощью геометрии угловой точки либо с помощью блочно-центрированной, обе геометрии не могут совмещаться в одной модели.
Модель должна быть построена либо в радиальной, либо в декартовой системе координат, но может содержать локальные измельчения сетки (LGRs), заданные в другой системе.
Первая стадия создания численной гидродинамической модели пласта – это создание пространственной сетки. Особенности пространственной сетки:
•За основу при создании сетки обычно используют на карту кровли пласта
•Границы модели выбирают в зависимости от целей моделирования и имеющихся данных по пространственному распределению свойств и геометрии пластов
•Скважины располагаются в центрах ячеек
•Геологические разломы приписываются какой-либо стороне ячейки
Для внутреннего использования РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина в некоммерческих и образовательных целях
Стр 20