Методы имитационного моделирования в прогнозировании процессов нефтеизвлечения

Имитационное моделирование есть процесс конструирования модели реальной системы и постановки экспериментов на этой модели с целью либо понять поведение системы, либо оценить (в рамках ограничений, накладываемых некоторым критерием или совокупностью критериев) различные стратегии, обеспечивающие функционирование данной системы [1].

В отличие от детерминированных, все имитационные модели используют принцип черного ящика. Это означает, что они выдают выходной сигнал системы при поступлении в нее некоторого входного сигнала. Поэтому в отличие от аналитических принципов для получения необходимой информации или результатов необходимо осуществлять "прогон" имитационных моделей, т. е. подачу некоторой последовательности сигналов, объектов или данных на вход модели и фиксацию выходной информации, а не "решать" их. Происходит своего рода "выборка" состояний объекта моделирования (состояния - свойства системы в конкретные моменты времени) из пространства (множества) состояний (совокупность всех возможных значений состояний). Насколько репрезентативной окажется эта выборка, настолько результаты моделирования будут соответствовать действительности. Применение имитационного моделирования целесообразно при наличии одного из следующих условий:

В настоящее время в нефтегазовой отрасли наиболее распространены следующие виды имитационных моделей:

• 1.    Характеристики вытеснения, другое название «интегральные модели»,

• 2.    Кривые падения, упоминаемые как «дифференциальные модели» [2, 3].

Оба вида моделей основаны на регрессионном анализе информации о работе скважин и предназначены для прогноза показателей нефтедобычи.

Характеристиками вытеснения называются эмпирические зависимости между величинами накопленных отборов нефти V н и жидкости V ж (или воды V в ):

V = f К ж ) , (1)

Наиболее распространенные виды характеристик вытеснения представлены в таблице 1.

Коэффициенты а и b , в выражениях, определяются путём нелинейного регрессионного анализа. Характеристики вытеснения используются, если разработка ведётся с применением заводнения. Достаточно надёжный и долгосрочный прогноз возможен, только если темп изменения обводнённости добываемой продукции стабилизировался. Обычно стабилизация наступает при обводнённости 70 % и выше. При более низких значениях обводнённости (но не ниже 50%) возможен только краткосрочный прогноз. Однако опыт также показывает, что даже на поздних стадиях разработки вследствие массового применения геолого-технических мероприятий (ГТМ) и методов увеличения нефтеотдачи, прогнозирование на основе характеристик вытеснения может носить характер сингулярности [2, 3].

Кривыми падения называются соотношения, связывающие среднесуточные значения дебитов нефти - qн или жидкости - qж со временем - t или накопленным отбором жидкости Vж:

q н =^ ( t ) , q ж = v ( t ), (2)

q н ^ К V ж ) , ^q ж V ⁽ V ж ) • ⁽³⁾

Таблица 1

Виды характеристик вытеснения

Кривые падения применяются, когда базовым методом разработки является режим истощения или обводнённость при заводнении меньше 50%. Дифференциальные же модели характеризуют динамику снижения дебитов нефти.

Основная область применения характеристик вытеснения и кривых падения – оценка фактической эффективности геолого-технологических мероприятий (ГТМ), в том числе методов увеличения нефтеотдачи (МУН) пластов и интенсификации добычи нефти.