Автореферат (1173028), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Математические модели реализованы с применением программного комплексаMatlab. Задачи исследовательского характера в работе решались путем проведениямногочисленных вычислительных экспериментов.Положения, выносимые на защиту1. Упрощенный метод расчета кажущейся проницаемости для низкопроницаемых исланцевых матриц с учетом эффекта сужения пор и влияния процесса десорбции накажущуюся проницаемость матрицы.2. Аналитическая модель линейного притока газа к горизонтальной скважине смногостадийным ГРП без учета стимулированных трещинами объемов пласта с упрощеннымметодом расчета кажущейся проницаемости, которая позволяет учитывать возможноеизменение кажущейся проницаемости пласта, обусловленное не-дарсиевским течением, приусловии изменения пластового давления в низкопроницаемых и сланцевых толщах.73.
Аналитическая модель линейного притока газа к горизонтальной скважине смногостадийным ГРП с учетом стимулированных трещинами объемов пласта, включающаяупрощенный расчет кажущейся проницаемости, которая является обобщающей моделью дляситуаций, когда в отдаленных участках пласта существует линейное течение в направлении,перпендикулярном или параллельном стволу горизонтальной скважины, а также длякомбинаций интенсивностей этих течений в зависимости от конфигурации ГРП иособенностей дренирования пласта. Модель также позволяет учитывать возможное изменениекажущейся проницаемости матрицы, обусловленное не-дарсиевским течением, при условииизменения пластового давления в низкопроницаемых и сланцевых толщах.4.
Сравнительная оценка степени влияния различных факторов на продуктивностьгоризонтальной газовой скважины с многостадийным ГРП в низкопроницаемых и сланцевыхтолщах, полученная с использованием разработанных моделей.Апробация результатов исследованияМатериалы диссертации докладывались и обсуждались на:1. 70-ой Международной молодежной научной конференции «Нефть и газ-2016» (РГУнефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, г. Москва, 18-20 апреля 2016 г.)2. Двенадцатой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов«Новые технологии в газовой промышленности» (газ, нефть, энергетика) (РГУ нефти и газа(НИУ) имени И.М.
Губкина, г. Москва, 24-27 октября 2017 г.)3. Ⅳ международной научно-практической конференции и выставке «Мировые ресурсыи запасы газа и перспективные технологии их освоения» (WGRR-2017) (ООО «ГазпромВНИИГАЗ», г. Москва, 8-10 ноября 2017 г.)ПубликацииПо результатам выполненных научных исследований опубликовано 9 работ, в том числе6 статьей в ведущих научных рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК МинобрнаукиРФ и входящих в международные реферативные базы данных и системы цитирования.Структура и объем работыДиссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов ирекомендаций, списка литературы из 184 наименования.
Общий объем диссертациисоставляет 191 страницу. Текст диссертации содержит 103 рисунка и 32 таблицы.БлагодарностиАвтор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю д.г.-м.н.Якушеву В.С. за поддержку, ценные советы и конструктивные замечания, оказанные в периодподготовки диссертационной работы. Автор также хочет выразить огромную благодарность иуважение заведующему кафедрой, д.т.н., проф.
Ермолаеву А.И., к.т.н. Хайдиной М.П. и всем8сотрудникамкафедрыразработкииэксплуатациигазовыхигазоконденсатныхместорождений за помощь, ценные советы и предложения в ходе подготовки диссертационнойработы к защите.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цельи задачи работы, показаны научная новизна и значимость работы, приведены сведения ометодах исследования, применяемых в работе, сформулированы основные защищаемыеположения.В первой главе «Характеристики низкопроницаемых газовых коллекторов и сланцевыхгазоносных толщ и особенности моделирования фильтрации газа в них» обобщеныхарактеристики низкопроницаемых и сланцевых газоносных толщ, выполнен анализособенностей моделирования фильтрации газа в них.В отличие от традиционных коллекторов газа, низкопроницаемый и сланцевыйгазоносные толщи обладают многими общими уникальными характеристиками, в которыевходят низкая пористость, низкая проницаемость, обилие пор и поровых каналов микро- инанометрового размера, частое наличие природных трещин и подверженность величинпористости и проницаемости влиянию пластового давления.
В связи с тем, что при пластовыхтемпературе и давлении в микро-, нанометровых порах и каналах средний свободный пробеггазовых молекул является сравнимым с радиусами пор и каналов, фильтрация газа не вполнесоответствует модели континуума с граничными условиями без проскальзывания (к примеру,закону Дарси). Установлено, что в такой пористой среде могут возникать различные режимытечения газа, в том числе свободномолекулярный режим, континуальный режим,континуальный режим с граничными условиями проскальзывания и переходный режим. Нарисунке 1 показана классификация режимов течения газа в микро- и нанопористой среде почислу Кнудсена. Для описания не-дарсиевского течения, которое нельзя представить спомощью уравнения Дарси (v=-k/µ×dp/dl), в котором проницаемость является константой,был введен такой элемент, как кажущаяся проницаемость — совокупность разных параметровв уравнении фильтрации кроме элемента вязкости (µ) и элемента градиента давления (dp/dl).После введения кажущейся проницаемости формула фильтрации принимает форму уравненияДарси, что позволяет включить эффект не-дарсиевского течения в известные модели притокак скважине в пласте-коллекторе.
В низкопроницаемых и сланцевых толщах деформацияпород-коллекторов и десорбция газа при падении пластового давления могут приводить кизменению порового пространства пласта и влияют на процесс фильтрации газа. В связи свышеуказанными особенностями моделирование фильтрации газа в низкопроницаемых исланцевых толщах осложнено.9Для разработки низкопроницаемых и сланцевых толщ широко применяют скважины сгоризонтальным участком ствола и многостадийным ГРП. В зависимости от петрофизическихи геомеханических характеристик пород-коллекторов после проведения ГРП в пластевозможно образование сложной сети вторичных трещин вокруг каждой трещины ГРП и врезультате фильтрационно-емкостные свойства части пласта рядом с трещинами ГРПулучшаются, т.е. создаются стимулированные трещинами объемы пласта.
Одновременноеналичие горизонтального участка скважины и трещин ГРП и возможное наличиестимулированных трещинами объемов пласта существенно осложняют моделированиефильтрации газа.Рисунок 1-Классификация режимов течения газа по числу КнудсенаKn=λ/r, r—радиус пор, м; λ—средняя длина свободного пробега молекул газа, м.Во второй главе «Моделирование фильтрации газа в низкопроницаемых и сланцевыхтолщах» обобщены и проанализированы достоинства и ограничения известных моделейпритока к скважине в пласте-коллекторе с учетом особенностей фильтрации газа и сложностиконфигурации зоны дренирования скважины в низкопроницаемых и сланцевых толщах,проведен выбор исходных моделей для разработки усовершенствованных моделей притокагаза к скважине в низкопроницаемых и сланцевых толщах.Существующие модели притока к скважине в пласте-коллекторе в основном можноподразделить на три вида: численные, аналитические и полуаналитические.
Численномумоделированию разработки месторождения посвящены исследования таких ученых как:Морозов П.Е., Хайруллин М.Х., Шамсиев М.Н., Абдуллин А.И., Каневская Р.Д., Kim T.H., LeeK.S., Russian A., Gouze P., Dentz M., Li Y., Jiang Y., Zhao J. и др. К работам, посвященнымвопросам оценки продуктивности скважины с помощью аналитических моделей, следуетотнести исследования таких ученых как: Меркулов В.П., Сургучев М.Л., Борисов Ю.П., АлиевЗ.С., Басниев К.С., Черных В.В., C.
Chen, R. Raghavan, Lee S.T., Brockenbrough J.R., Zhao Y.,Zhang L., Zhao J., Margaret L. Brown, E. Stalgorova, L. Mattar и др. Разработкойполуаналитических моделей притока к скважине в пласте-коллекторе занимались ученые F.Medeiros Jr, E. Ozkan, H. Kazemi, M. Al-Kobaisi, Zhou W., Raj Banerjee, Bobby Poe, Jeff Spath идр.10Из проведенного анализа следует, что аналитические модели имеют преимуществаперед другими моделями для практического использования в связи с тем, что они требуютмалого времени вычисления и обладают хорошей воспроизводимостью. В частности,аналитические модели линейного притока имеют достаточную точность и позволяют болееполно учитывать сложность зоны дренирования скважины в низкопроницаемых и сланцевыхтолщах поэтому считаются оптимальным вариантом для моделирования разработкинизкопроницаемых и сланцевых толщ.
Lee и Brockenbrough (1986) впервые предложилианалитическую модель линейного притока к скважине с ГРП, в которой область фильтрациив пласте разделена на три части: трещину ГРП, часть пласта рядом с трещиной ГРП(внутреннюю часть пласта) и внешнюю часть пласта, при этом во внутренней и внешнейчастях пласта имеются одинаковые исходные фильтрационно-емкостные свойства пласта.Впоследствии, следуя идее модели, предложенной Lee и Brockenbrough (1986), был разработанряд аналитических моделей линейного притока c разными конфигурациями областей течения.Среди них модель, предложенная Stalgorova и Mattar (2013) является обобщающей моделью всвязи с тем, что модель учитывает как стимулированные трещинами объемы пласта так иобласти течения вокруг стимулированных трещинами объемов пласта, в которых имеютсяисходные фильтрационно-емкостные свойства пласта.
Однако одновременно результатыпроведенного анализа также свидетельствуют о том, что для моделирования разработкинизкопроницаемых и сланцевых газовых месторождений усовершенствование существующиханалитических моделей линейного притока необходимо по следующим причинам:применение модели, предложенной Stalgorova и Mattar (2013) ограничено формой областифильтрации в связи с тем, что в модели для отдаленных участков пласта в районе скважиныучтено только линейное течение в направлении, перпендикулярном стволу горизонтальнойскважины; существующие аналитические модели линейного притока не позволяютодновременно учитывать изменение кажущейся проницаемости матрицы при условииизменения пластового давления и наличие трещин ГРП конечной проводимости истимулированных трещинами объемов пласта.При разработке усовершенствованных аналитических моделей линейного притока заоснову принимается модель, предложенная Lee и Brockenbrough (1986) для случая, когда впласте-коллекторе в результате ГРП не созданы стимулированные трещинами объемы пласта,а для случая, когда в пласте-коллекторе в результате ГРП создаются стимулированныетрещинами объемы пласта за основу принимается модель, предложенная Stalgorova и Mattar(2013).Наряду с этим, по результатам анализа существующих методов расчета кажущейсяпроницаемости пористой среды можно сделать вывод, что актуальной является разработка11методарасчетакажущейсяпроницаемости,позволяющегоизбежатьчисленногоинтегрирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
