«Автоматизация и информатизация ТЭК»

К вопросу о неравновесности и неопределенности системы "нефтяной пласт"

УДК: 622.27
DOI: -

Авторы:

¹ Тюменский нефтяной научный центр, Тюмень, Россия
² Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
³ Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия

Ключевые слова: нефтяной пласт, неравновесность, энтропия, время релаксации, относительная фазовая проницаемость, разработка нефтяной залежи

Аннотация:

В статье обсуждаются вопросы, связанные с неравновесностью и неопределенностью системы "нефтяной пласт". Рассматривается масштаб керна и масштаб прискважинной окрестности. С позиции струйного и четочного режимов течения в пористой среде объясняются пульсации перепада давления в лабораторном эксперименте на относительную фазовую проницаемость. На основании аналитической оценки времени релаксации установлено, что многофазное течение вблизи скважины имеет неравновесный характер. Приводится авторская феноменологическая модель для учета неравновесности течения, которая позволяет корректно воспроизвести поведение стабилизированной зоны при постоянном расходе жидкости и воспроизвести осцилляции обводненности при непостоянном расходе жидкости. Отмечается, что возникновение осцилляций может объясняться эффектом самоорганизации сильнонеравновесной открытой системы. Показано, что для понимания состояния нефтяного пласта целесообразно применение энтропийного подхода и фазовых портретов. Приведены примеры фазовых портретов для четырех моделей пласта. Обосновывается предположение, что существуют такие варианты управления скважинами, которые способны приводить к образованию в системе "нефтяной пласт" диссипативных структур. Понимание таких структур способно оказать влияние на эффективность разработки месторождения.

Список литературы:

1. Мирзаджанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н. Моделирование процессов нефтегазодобычи. Нелинейность, неравновесность, неопределенность. – М.-Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2004. – 368 с.
2. Пармон В.Н. Лекции по термодинамике неравновесных процессов для химиков: учеб. пособие. – Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т., 2004. – 296 с.
3. Тырсин А.Н. Векторное энтропийное моделирование многомерных стохастических систем. – М.: Наука, 2022. – 231 с.
4. Impact of Multiscale Modelling on Predicted Porosity and Permeability Distributions in the Fluvial Deposits of the Upper Lunde Member (Snorre Field, Norvegian Continental Shelf) / K. Nordahl, C. Messina, H. Berland [et al.] // Sediment-Body Geometry and Heterogeneity: Analogue Studies for Modelling the Subsurface: Special Publications. – London: Geological Society, 2014. – DOI: 10.1144/SP387.10
5. Иванов А.В., Степанов С.В. Математический метод моделирования работы отдельных скважин с учетом неравновесности относительных фазовых проницаемостей // Вестн. Тюмен. гос. ун-та. Физ.-мат. моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2020. – Т. 6, № 1(21). – С. 208–217. – DOI: 10.21684/2411-7978-2020-6-1-208-217
6. Хасанов М.М., Булгакова Г.Т. Нелинейные и неравновесные эффекты в реологически сложных средах. – М.-Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2003. – 288 с.
7. Каневская Р.Д., Нестеров С.Э. Оценка фильтрационных параметров пласта по данным добычи без остановки скважины для проведения гидродинамических исследований // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2024. – № 1(606). – С. 36–41.
8. Pore-to-Field Scale Modeling of WAG / T. Kløv, P.E. Øren, J.Å. Stensen [et al.] // SPE Annual Technical Conf. and Exhibition, Denver, Colorado, Oct. 5–8, 2003. – P. 1–12. – DOI: 10.2118/84549-MS
9. Baroud C.N., Gallaire F., Dangla R. Dynamics of Microfluidic Droplets // Lab on a Chip. – 2010. – Vol. 10, Issue 16. – P. 2032–2045. – DOI: 10.1039/c001191f
10. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. – М.: Недра, 1984. – 211 с.
11. Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем: пер. с англ. – М.: Недра, 1982. – 407 с.
12. Каневская Р.Д. Математическое моделирование гидродинамических процессов разработки месторождений углеводородов. – М.-Ижевск: Ин-т компьютер. исслед., 2003. – 128 с.
13. Использование энтропийного моделирования для анализа эффективности системы заводнения / С.В. Степанов, А.Н. Тырсин, А.А. Ручкин, Т.А. Поспелова // Нефт. хоз-во. – 2020. – № 6. – С. 62–67. – DOI: 10.24887/0028-2448-2020-6-62-67
14. Повышение достоверности моделирования взаимовлияния скважин для анализа эффективности системы заводнения / А.Н. Тырсин, С.В. Степанов, А.А. Ручкин, А.Д. Бекман // Мат. моделирование. – 2023. – Т. 35, № 6. – С. 63–80. – DOI: 10.20948/mm-2023-06-05
15. Биккин Х.М., Ляпилин И.И. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика. – Екатеринбург: УрО РАН, 2009. – 500 с.
16. Сопровождение разработки нефтяных месторождений с использованием моделей CRM / С.В. Степанов, А.Д. Бекман, А.А. Ручкин, Т.А. Поспелова. – Тюмень: ИПЦ "Экспресс", 2021. – 300 с.
17. Лоскутов А.Ю. Математические основы хаотических динамических систем: курс лекций. – М.: МГУ, 2007. – 78 с.