Симуляция работы горизонтальной газовой скважины сложного профиля

Проведение разведочных работ по поиску нефтяных и газовых месторождений, помогают производить первичный расчет потенциального дебита разрабатываемой скважины. На этом этапе очень важно произвести расчеты с максимальной точностью, а также продумать размещение сетки скважин, чтобы получить максимальную выгоду от залежи. На основе данных исследований и будет строиться вся дальнейшая работа на месторождении. На сегодняшний день разработано множество моделей, при помощи который возможен теоретический расчет дебита. В настоящее время разработано множество моделей, позволяющих с большой точностью предсказать работу скважины. Ранее приоритетным направлением считалась разработка нефтяных месторождений, но в последнее время все больше компаний стали обращать свое внимание на газовые месторождения. Большинство используемых алгоритмов достаточно сложны, чтобы производить расчеты вручную, поэтому на их основе создаются специальные программные модули, проводящие расчеты с большой скоростью и точностью вычислений. Многие из таких модулей входят в состав более крупных программных продуктов (например Surfer, ArcGis и т.д.) Однако, большая часть таких решений имеет следующие недостатки:

⎯ цена. Программные продукты стоят денег и чаще всего больших, что делает их недоступными для небольших компаний;

⎯ закрытый исходный код. Разработчики не предоставляют исходные коды программ. Таким образом, если требуется внести какие-либо изменения в расчеты, то это становится весьма непростой задачей;

⎯ малое количество решений для газа. Как уже отмечалось выше, разработка газовых месторождений стала популярна не так давно, поэтому это направление еще не сильно развито.

Исходя из вышеперечисленных пунктов видно, что существует необходимость создания модели и программного модуля, при помощи которых было бы возможно проводить симуляцию работы газовых скважин различных типов и просчитывать наиболее оптимальный вариант бурения.

В данной статье будет рассмотрена разрабатываемая математическая модель, а также алгоритм работы разработанной программы, позволяющей не только рассчитать приблизительный дебит будущей скважины, но и провести оптимизацию параметров скважины для повышения эффективности работы.

Алгоритм расчетов.

Разработка математической и алгоритма работы ведется на основе имеющихся исследований, проводимых Сохошко С.К. и Колевым Ж.М [1,2].

Главная формула, лежащая в основе расчетов выглядит следующим образом:

(4.55)

I =1 N, i 1, где  ®Fi = (Fпл - F3)i - разность функций Лейбензона для пластового и забойного давлений для гго отверстия, кг©Па/м3;

m i – массовый дебит i ^го отверстия, кг/с;

χl и χz – пьезопроводность по направлениям X и Z, м2/с;

X l и Z l – координаты точек, в которых определяется функция Лейбензона, м;

Xi и Zi – координаты перфорационных отверстий, м;

h – толщина пласта, м;

t – время, с;

k – проницаемость пласта по простиранию, м2;

N – число перфорационных отверстий, б/р.

Последовательно решая данное уравнение для каждого перфорационного отверстия, можно найти дебит всей скважины. Стоит отметить, что здесь используется итерационный подход, т.е. на каждом шаге итерации происходит проверка, удовлетворяют ли полученные значения дебитов указанной точности (задано начальное приближение).

Данная разработка позволит небольшим компаниям и проектным институтам не тратить средства на покупку дорогих программных решений и производить расчеты с высокой точностью. А учитывая возможность оптимизировать параметры бурения, польза от данного решения вырастает еще больше.