Гидродинамическое моделирование как метод прогнозирования процессов нефтеизвлечения

Проблема прогнозирования показателей разработки месторождения тесно связана с моделированием месторождений, поскольку именно оно является единственным научным методом прогнозирования. Такой научно-исследовательский подход очень вариативен, начиная с физических и, заканчивая цифровыми математическими аналогами соответственно [1, 2].

В настоящее время наиболее распространены детерминированные математические модели, предназна- ченные для прогнозирования показателей разработки и адресного анализа эффективности реализуемой системы воздействия на пласт, в более простом варианте их называются гидродинамическими.

Гидродинамическая модель месторождения – это математическая парадигма, воспроизводящая физические процессы, протекающие в месторождениях нефти или газа при его разработке. Математический аналог представляет собой систему дифференциальных уравнений в частных производных, объединяющую законы сохранения массы и энергии, а также деформационные процессы скелета пласта. Для решения таких систем дифференциальных уравнений применяют численные методы, основанные на конечно-разностном подходе к представлению о производных или на контрольных объемах.

Основная цель контроля разработки месторождения – предсказание его состояния в сочетании с определением путей увеличения текущей или конечной нефтеотдачи в зависимости от реализуемой системы воздействия и дренирования продуктивных пластов. В классических представлениях о теоретических аспектах разработки рассматриваются, в некотором смысле, осредненные свойства объектов (балансная модель), для которых невозможно учесть распределенного изменения параметров пласта и характеристик движения флюидов во времени и пространстве. При численном гидродинамическом проектировании с использованием современных ЭВМ можно гораздо более детально изучать продуктивные пласты путем разбиения их на ячейки, блоки или контрольные объемы с применением к каждому из них основных уравнений фильтрации, принципов неразрывности и сохранения энергии. Программное обеспечение для реализации вычислительных способностей данных моделей называют гидродинамическими симуляторами [3, 4, 5].

Гидродинамическое моделирование разработки нефтяных месторождений позволяет уточнять их геологическое строение, получать распределение фильтрационно-емкостных свойств (ФЕС) продуктивных пластов при воспроизведении истории разработки (history matching). Использование такого подхода позволяет выбрать наилучшую систему разработки месторождения, когда сопоставляются расчетные прогнозы вариантов разработки.

Применение высокопроизводительных ЭВМ стало основной причиной бурного развития гидродинамических симуляторов, позволяющих детализировать процессы фильтрации с количеством ячеек достигающего нескольких миллионов. Однако оперативное использование цифровых гидродинамических моделей месторождений с количеством ячеек более 100 тыс. уже становится не возможным. Расчет одного варианта разработки может занять от нескольких часов до нескольких дней, причем даже с учетом применения распараллеливания вычислительного процесса.