Список обозначений 4
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1 МЕТОД ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ВОЛН ДАВЛЕНИЯ 7
1.1. Проведение промысловых гидродинамических исследований методом ФВД 8
1.2. Модели фильтрации жидкости в пористых средах 10
1.3. Инженерные формулы расчета ФПП по методу ФВД для классической
модели фильтрации Щелкачева В.Н 13
ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 18
2.1. Т ипы моделей фильтрации 19
2.1.1. Математическая модель 20
2.1.2. Численная модель 20
2.1.2.1. Моделирование на ПО «KAPPA - Saphir» влияния непроницаемой
границы на распространение ФВД 21
2.1.3. Машинная модель 25
2.1.4. Другие модели 26
ГЛАВА 3 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ 28
3.1. Модель пласта с вертикальной нагнетательной скважиной 29
3.2. Первичная регистрирующая аппаратура 34
3.3. Блок управления и регистрации (ЦАП-АЦП Е-440) 37
3.3.1. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 39
3.3.2. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 40
3.4. Перистальтический насос 42
3.5. Требования к лабораторной установке 46
3.6. Методика проведения эксперимента 46
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 48
4.1. Регистрируемые данные 48
4.2. Обработанные результаты экспериментов 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
ПРИЛОЖЕНИЕ 60
5.1. Градуировка датчиков давления Honeywell - MLH200PSB06A 60
5.2. Калибровка перистальтического насоса Watson-Marlow 620Du 65
5.3. Программный комплекс L-Card 65
5.4. Программа регистрации и обработки данных GrDataN 67
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 70
Для проектирования, регулирования и контроля разработкой нефтяных и газовых месторождения необходимо располагать информацией о фильтрационных параметрах продуктивных пластов (ФПП), таких как гидропроводность и пьезопроводность. Их знание даёт оценку рентабельности дальнейшей разработки месторождения, предсказание его состояния и определение путей увеличения конечной нефти и газа отдачи.
Расчет фильтрационных параметров коллектора лучше всего проводить по данным гидродинамических исследований скважин и пластов (ГДИ), которые отражают непосредственный процесс фильтрации жидкости в пластовых условиях и позволяют получить усредненную информацию в значительной части пласта. При гидродинамических исследованиях весьма актуален вопрос интерпретации получаемых промысловых данных. На их основе строятся математические и численные модели фильтрации, необходимым условием которых является адекватное описание движения жидкостей (воды и нефти) в пласте.
Исследование пластов методом ГДИ проводятся в условиях как стационарной, так и нестационарной фильтрации, в последнем случае достигается большая информативность при меньшем времени исследования. Подходы к исследованию фильтрационных параметров нестационарными гидродинамическими методами для случая однородного и изотропного пласта, в рамках модели классического упругого режима фильтрации по закону Дарси впервые были разработаны в 50 - 60-е годы прошлого века [1,2]. Речь идёт о методах фильтрационных (гармонических) волнах давления (ФВД), а также кривых восстановления давления (КВД).
В ходе многолетнего проведения исследований флюидонасыщенных пластов стало ясно, что далеко не всегда классическая модель упругого режима фильтрации эффективно применима при интерпретации результатов исследований в реальных насыщенных пористых средах. В результате были созданы модели, учитывающие нелинейные эффекты [12], релаксационные процессы [11], предельный градиент давления [10] и т.д. В связи с этим возникла необходимость адекватного выбора моделей и различения вкладов тех или иных механизмов при интерпретации результатов ГДИ.
Цель данной магистерской работы: разработать и сконструировать экспериментальную установку, позволяющую в лабораторных условиях проверять адекватность тех, или иных моделей фильтрации для различных пористых систем.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Численное моделирование влияния граничных условий на распространение ФВД;
2. Разработка лабораторной установки для изучения гидродинамических процессов в пористых средах;
3. Математическая обработка и анализ полученных экспериментальных данных.
В данной магистерской работе рассматриваются вопросы применимости классической модели фильтрации для описания гидродинамических процессов в пористых средах; существующие математические модели фильтрации; приводится ряд экспериментальных замеров, полученных на лабораторной установке и расчет фильтрационных параметров модели пласта, в рамках классической модели фильтрации жидкости в пористых средах.
Разработана и собрана оригинальная установка, для имитации фильтрационных потоков, позволяющая в лабораторных условиях проверять адекватность существующих моделей фильтрации в пористых средах. На данной экспериментальной установке возможно задавать различные режимы фильтрации, как периодические, так и непериодические, в частности фильтрационные волны давления. Имеется возможность менять модель исследуемого пласта, что позволяет выявлять частотную зависимость фазовых скоростей в различных средах.
Визуальный анализ первичных экспериментальных замеров показал, что на данной установке наблюдаются волновые эффекты, следовательно, можно сделать вывод, что сконструированная лабораторная установка полностью соответствует требованиям для исследования гидродинамических процессов в системе пласт-скважина методом ФВД. Так же была проведена обработка полученных данных и их анализ, который показал, что классическая модель фильтрации не описывает с необходимой точностью фильтрационный процесс в заданной пористой среде. На графиках 29,31 наблюдается частотная зависимость пьезопроводности, что не входит в рамки классической модели. Требуется дополнительное обсуждение обработанных экспериментальных данных и более детальный анализ зависимостей гидропроводности и пьезопроводности от частоты.
В результате проведённого исследования можно сказать, что сконструированная экспериментальная установка является работоспособной, и позволяет решать задачи по исследованию гидродинамических процессов в разных средах, вопросы, поставленные в данной магистерской работе, являются актуальными на сегодняшний день.
