Гибридная математическая модель гидроразрыва пласта

ВВЕДЕНИЕ 3
1 КЛАССИЧЕСКИЕ ОДНОМЕРНЫЕ МОДЕЛИ о
8
Модель Христиановича Г иртсма де Клерка 15
Модель Перкинса Керна Нордгрена 20
Радиальная модель 24
Сравнение классических моделей 27
Влияние трещиностойкости и напряжений горных пород в
классических моделях 30
2 МОДЕЛЬ СТАЦИОНАРНОГО РОСТА ТРЕЩИНЫ ГРП
Физическая поставка задачи
38
Математическая поставка задачи
Численное решение методом простых итераций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 47

Купить

Анализируя тенденции развития нефтяного рынка, со снижением традиционных запасов нефти на месторождениях и переоценке ранее разведанных запасов, в настоящее время всё большую роль в удовлетворении мировых потребностей на энергоресурсы играют методы разработки месторождений с трудноизвлекаемыми запасами нефти. Гидравлический разрыв пласта является широко распространенным и применяемым методом интенсификации притока в нетрадиционной нефтегазовой отрасли. В связи с растущим вниманием к нетрадиционным коллекторам технологии гидроразрыва пласта за последние несколько лет получили дальнейшее развитие и усовершенствование. Как метод увеличения нефтеотдачи ГРП используется для повышения коэффициента охвата, который в свою очередь повышает коэффициент извлечения нефти путем создания дополнительных высокопроницаемых каналов (трещин), вводя в эксплуатацию новые зоны, которые до проведения операции ГРП не могли быть задействованы при эксплуатации (трудноизвлекаемые запасы нефти).
Исследование процесса ГРП предоставляет основные параметры и детальный анализ методов, применяемых для успешной интенсификации притока в конкретных условиях, а также предоставляет полный спектр информации, необходимой для разработки трудноизвлекаемых месторождений. Все результаты оцениваются и детализируются для каждого случая месторождения с предоставлением принципов применения технологий ГРП.
Есть и минусы данного метода, при неправильном моделировании трещины гидроразрыва пласта может произойти загрязнение призабойной зоны пласта, что приводит к закупориванию каналов, по которым может фильтроваться флюид, что будет негативно сказываться на дебите скважины, на которой проводили ГРП. В дополнение к этому трещина может быть неправильно спроектирована и вследствие этого может попасть в водонефтяную зону, из-за чего в скважине будет наблюдаться резкий рост добычи воды (обводненность).
Данная технология основана на том, что жидкость ГРП нагнетается под огромным давлением в скважину с перфорацией. Из-за влияния перепада давления жидкости в районе перфорационных отверстий около скважины инициируется зарождающаяся трещина. Гель-жидкость давит на берега зарождающейся трещины, заставляя ее распространяться в неповрежденный массив породы, как видно на рисунке 1.Для достижения эффективного раскрытия трещины при использовании жидкости ГРП в нее добавляют пропант - расклинивающий агент, гранулы размером 0.5 до 1.5 мм, через определенное время после начала ее подачи, также с течением времени увеличивается фракция этого пропанта, чтобы закрепить трещины всех размеров.
По завершении закачки, гель с твердыми частицами пропанта фильтруется в нефтеносный пласт, что приводит к раскрытию трещины в соответствии с распределением пропанта в ней. Однако, пропускная способность закрепленной трещины зависит от ее формы и распределения пропанта. Чтобы прогнозировать геометрию трещины и оптимизировать этот процесс, моделируют процесс ГРП, учитывая потери жидкости на фильтрацию в пористую среду и влияние твердых частиц на динамику раскрытия трещины и ее окончательную форму.
В данной работе рассматривается основная физика развития трещины, рост и окончательная геометрия трещины. Анализ основного физического процесса ведет не только к пониманию роста трещины, но также акцентирует внимание на переменных, критических для дизайна ГРП. Как и во всех процессах реального мира, поведение гидравлических трещин является сложной функцией многих переменных. Однако большинство процессов управляется лишь незначительным числом доминирующих переменных, влияющих на результат. Они являются критически параметрами или переменными, хорошая информация по которым необходима для понимания и проектирования процесса (в данном случае для дизайна ГРП). Для гидроразрыва критическими параметрами являются высота (или горные напряжения, определяющие высоту), модуль Юнга, коэффициент фильтрации. Другие переменные, которые, как правило, в меньшей степени влияют на геометрию трещины, включают расход закачки, и вязкость жидкости гидроразрыва.
Сложность модели процесса ГРП заключается в том, что она описывает множество процессов, таких как течение смеси неньютоновской жидкости и твердых частиц внутри трещины, перенос и осаждение твердых частиц, фильтрацию жидкости в породу через поверхность трещины, деформацию породы в окрестности трещины, а также распространение самой трещины. Уравнения, описывающие эти процессы, не линейны и сильно взаимосвязаны, имеют различные особенности и плохо сходятся численные алгоритмы при их совместном решении в двумерных и особенно в трехмерных задачах. Это остается актуальной проблемой.
При создании модели процессов необходимо найти баланс между детализацией описания каждого процесса и вычислительной сложностью алгоритмов. С развитием вычислительной техники модели могут совершенствоваться, но пока еще нельзя полностью отказаться от приближенного описания процессов или их пренебрежения. Основным способом уменьшения вычислительной сложности является упрощение описания процессов деформирования и разрушения породы, особенно в двухмерном и трехмерном случае.
Чтобы уменьшить размерность задачи, используются упрощения. Все модели, описывающие деформирование горных пород под действием давления жидкости ГРП, могут быть разделены на группы в зависимости от размерности уравнений. В одномерных моделях уравнения сводятся либо к алгебраической зависимости между избыточным давлением в трещине и ее шириной, либо к интегральной связи между этими величинами. В двумерных моделях деформации горных пород рассматривается приближение плоско деформированного состояния, что увеличивает размерность подмодели упругости на единицу.
Невозможно значительно упростить подмодель упругости в случае двухмерных, трехмерных и псевдотрехмерных моделей. Тем не менее, псевдотрехмерные модели выделяются в отдельную группу из-за представления трещины в виде плоского сечения.
Существует множество классических моделей: KGD (Khristianovich, Geertsma, de Klerk), модель PKN (Perkins, Kern, Nordgren) и радиальная модель.
Также существуют двумерные и трехмерные модели, которые на данный момент не получили широкого применения из-за высокой вычислительной сложности....
Купить