Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Решение задач разработки нефтяных месторождений с применением программных комплексов Eclipse и Petrel

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 643153.01.99
Доступ онлайн
300 ₽
В корзину
В пособии изложены принципы и этапы создания трехмерных гидроди- намических моделей нефтяных месторождений. Даны практические реко- мендации по ремасштабированию геологической модели, построенной Petrel, в фильтрационную. ECLIPSE – мощный гидродинамический симулятор, ко- торый является эталоном при построении фильтрационных моделей на нефтегазодобывающих предприятиях, в научно-исследовательских и проект- ных институтах. Предложенные в пособии задания могут выполняться студентами само- стоятельно и под руководством преподавателя в рамках учебного процесса, а также использоваться в научных исследованиях при построении гидродина- мических моделей продуктивных залежей. Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Нефте- газовое дело».
Иванова, И. А. Решение задач разработки нефтяных месторождений с применением программных комплексов Eclipse и Petrel: Учебное пособие / Иванова И.А., Иванов Е.Н. - Томск:Изд-во Томского политех. университета, 2015. - 75 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/673028 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ  
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»  

 
 
 
 
 
И.А. Иванова, Е.Н. Иванов  

 
 
 
 
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ РАЗРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ  
МЕСТОРОЖДЕНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ  
ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ  
ECLIPSE И PETREL 
 
Рекомендовано в качестве учебного пособия  
Редакционно-издательским советом 
Томского политехнического университета  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Издательство 
Томского политехнического университета  
2015 
 

 

УДК 622.276:004.4(075.8)  
ББК  33.361:32.973я73 
И20 
 
Иванова И.А. 
И20  
Решение задач разработки нефтяных месторождений с применением программных комплексов ECLIPSE и Petrel : учебное 
пособие / И.А. Иванова, Е.Н. Иванов ; Томский политехнический 
университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2015. – 75 с. 
 
В пособии изложены принципы и этапы создания трехмерных гидродинамических моделей нефтяных месторождений. Даны практические рекомендации по ремасштабированию геологической модели, построенной Petrel, 
в фильтрационную. ECLIPSE – мощный гидродинамический симулятор, который является эталоном при построении фильтрационных моделей на 
нефтегазодобывающих предприятиях, в научно-исследовательских и проектных институтах.  
Предложенные в пособии задания могут выполняться студентами самостоятельно и под руководством преподавателя в рамках учебного процесса, а 
также использоваться в научных исследованиях при построении гидродинамических моделей продуктивных залежей.  
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Нефтегазовое дело». 
 
УДК 622.276:004.4(075.8) 
ББК 33.361:32.973я73 
 
Рецензенты  

Кандидат физико-математических наук 
и. о. заведующего отделом моделирования  
ОАО «ТомскНИПИнефть»  

В.Ю. Мошков 

Кандидат химических наук 
старший научный сотрудник Института химии нефти СО РАН 

А.В. Богословский 
 
 
 
 
© ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2015 
© Иванова И.А., Иванов Е.Н., 2015 
© Оформление. Издательство Томского  
политехнического университета, 2015

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ОГЛАВЛЕНИЕ ........................................................................................................... 3 
1. ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 
И ECLIPSE .............................................................................................................. 7 
1.1. Определение фильтрационной модели ............................................. 7 
1.2. Цели моделирования ........................................................................... 7 
1.3. Стадии моделирования ....................................................................... 8 
1.4. Запуск программы ECLIPSE .............................................................. 8 
1.5. Синтаксис ECLIPSE .......................................................................... 11 
1.6. Размерность модели .......................................................................... 13 
2. РЕМАСШТАБИРОВАНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ....................... 15 
2.1. Апскейлинг геологической модели   
в гидродинамическую модель .......................................................... 15 
2.2. Процесс ремасштабирования геометрии сетки – «Upgridding» .... 19 
2.3. Процесс ремасштабирования свойств «Upscaling» ........................ 22 
2.4. Подсчет запасов – «Volume calculation» .......................................... 25 
2.5. Проверка процедуры апскейлинга сравнением   
осредненных карт .............................................................................. 28 
3. ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ...................................................... 33 
3.1. Материальный баланс – инструмент проверки моделирования ... 33 
3.2. Расчет сжимаемости пород ............................................................... 35 
3.3. Расчет капиллярного давления ......................................................... 36 
3.3. Осреднение кривых относительных фазовых проницаемостей ... 37 
3.4. Построение кривой фракционного потока и определение  
стартовой обводненности скважины ............................................... 39 
4. ПОДГОТОВКА DATA-ФАЙЛА ДЛЯ ДВУХФАЗНОЙ  МОДЕЛИ 
ФЛЮИДА ............................................................................................................ 42 
4.1. Структура Data-файла ....................................................................... 42 
5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СКВАЖИН И ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИХ 
МЕРОПРИЯТИЙ ................................................................................................ 50 
5.1. Моделирование различных режимов закачки воды   
в нагнетательные скважины  (системы поддержания  
пластового давления) ........................................................................ 50 
5.2. Моделирование гидроразрыва пласта ............................................. 59 
5.3. Моделирование сетки скважин ........................................................ 60 
6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОСТПРОЦЕССОРОВ ................................................ 67 
6.1. Выходные параметры. Файл Summary ............................................ 67 
6.2. Загрузка модели в постпроцессор Floviz. ........................................ 68 
6.3. Загрузка параметров модели в Office .............................................. 69 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 72 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................... 74 

ВВЕДЕНИЕ 

На современном этапе научно-технического прогресса и построения информационного общества наряду с теоретическими и экспериментальными исследованиями математическое моделирование с помощью ЭВМ является третьим способом познания реальности. Этот 
способ используется во многих отраслях современной науки и техники. 
Замена физического объекта или явления его математической моделью 
позволяет, опираясь на мощь современной вычислительной техники, 
подробно и глубоко изучать их свойства. Последние годы характеризуются быстрым развитием и широким внедрением компьютерной технологии в нефтегазовом деле. Это требует от инженера знания современных вычислительных машин и умения на должном уровне их 
использовать для решения прикладных задач, связанных с профессиональной деятельностью. Одним из главных направлений повышения качества проектирования, управления и контроля за разработкой нефтяных и газонефтяных месторождений стало применение компьютерных 
постоянно действующих геолого-технологических моделей (ПДГТМ) 
[1, 2]. ПДГТМ – это объемная имитация месторождения, хранящаяся в 
памяти компьютера в виде многомерного объекта, позволяющая исследовать и прогнозировать процессы, протекающие при разработке в объеме резервуара, непрерывно уточняющаяся на основе новых данных на 
протяжении всего периода эксплуатации месторождения. Геологическая 
модель (ГМ) и фильтрационная (гидродинамическая) (ГДМ) модель являются составными частями ПДГТМ. 
Обучение студентов навыкам работы с современными программными комплексами должно обеспечивать подготовку конкурентоспособных 
специалистов для работы на нефтегазодобывающих предприятиях, а 
также в научно-исследовательских и проектных институтах. Возможность быстро оценить различные сценарии разработки помогает преодолеть несоответствие между необходимостью осваивать все более сложные месторождения и недостаточным опытом молодых специалистов.  
Программный комплекс Petrel (компания Shlumberger) предназначен для проведения целого спектра работ: от интерпретации данных 
сейсморазведки, построения 3D-геологических моделей до гидродинамического моделирования. Создание трехмерных цифровых геологических моделей является основой для проектирования разработки месторождений. 
Модуль разработки в современной версии Petrel является отправной точкой для детального гидродинамического моделирования, позволяя без потерь перейти от создания геологической модели к подготовке 

и расчету гидродинамической модели в выбранном симуляторе семейства ECLIPSE. Также Petrel может быть использован для предварительной и завершающей обработки данных, таких как свойства флюидов, 
способ заканчивания скважин, история добычи и планирование геологотехнологических мероприятий (ГТМ).  
В состав семейства ECLIPSE входят симуляторы: 
 Black-Oil (нелетучая нефть);  
 Compositional (композиционная модель);  
 Thermal (термальная модель);  
 Streamline (симулятор линий тока).  
Основной задачей рассматриваемого в данном учебном пособии 
программного пакета ECLIPSE (Schlumberger) является освоение студентами приемов моделирования для создания двухфазной гидродинамической модели нефтяного месторождения по исходным данным.  
В настоящее время уже существует большое количество программ, 
решающих подобные задачи (T-Navigator, BOS, More и др.). Сравнение 
этих программ с пакетом ECLIPSE не входит в задачи данного пособия. 
Однако надо отметить, что ECLIPSE является первым полноценным симулятором и до настоящего времени остается эталоном в области гидродинамического моделирования.  
ECLIPSE разработан более 25 лет назад известной французской фирмой Schlumberger, названной так по имени братьев Schlumberger, изобретателей каротажа. Фирма специализируется на сервисных работах в области разработки нефтегазовых месторождений, а также в разработке 
специальных программных продуктов для решения задач нефтегазодобычи. 
Преподаваемый курс знакомит студентов с основами гидродинамического моделирования с использованием ECLIPSE Black-Oil (модель 
черной (нелетучей) нефти). В модели нелетучей нефти предполагается, 
что флюид состоит из пластовой нефти, растворенного газа и воды. 
Данный симулятор широко используется для создания гидродинамических моделей при проектировании систем разработки залежей с их последующей оптимизацией. Курс включает в себя изучение основных 
этапов построения фильтрационной модели месторождения, а именно: 
определение структуры и типа геометрии сетки модели; задание свойств 
пласта и насыщающих его флюидов; инициализацию модели (задание 
начальных условий моделирования); моделирование водонасыщенных 
пластов, оказывающих воздействие на разработку месторождения и т. д. 
В ходе практических занятий студенты неоднократно создают гидродинамические модели залежей углеводородов с нуля, проводя подбор оп
тимального режима разработки каждого конкретного месторождения, 
учитывая особенности его геологического строения и свойств насыщающих пласт флюидов. Обучающиеся моделируют процессы поддержания пластового давления, бурение скважин, проведение гидравлического разрыва пласта. В процессе выполнения задания при поиске 
значений ключевых слов используется мануал ECLIPSE [3]. 
Программный комплекс ECLIPSE охватывает полный спектр задач 
моделирования пласта, включая создание конечно-разностных моделей 
для черной нефти, сухого газа, композиционного состава газоконденсата, термодинамических моделей тяжелой нефти и моделей линий тока. 
Поскольку интерфейс программы (меню, помощь и описание) составлены на английском языке и многие термины не имеют точных аналогов в русском языке, а в русскоязычной литературе существует масса 
различных транскрипций одного и того же термина, мы будем пытаться 
придерживаться их английского написания и использовать только один 
из вариантов его русского произношения. Описание ведется применительно к версии программы ECLIPSE 2008, далее просто ECLIPSE. 
Пособие предназначено в основном для начинающих пользователей, но, возможно, люди, знакомые с программой, смогут найти в нем 
что-то полезное и для себя. 
 
 

1. ВВЕДЕНИЕ В ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 
И ECLIPSE 

1.1. Определение фильтрационной модели 

Существует несколько определений фильтрационной модели. Приведем два определения, которые дадут краткую, но понятную информацию о том, что такое гидродинамическая модель пласта. 
Первое определение гидродинамической модели.      
Гидродинамическая модель пласта – это такая модель, которая воспроизводит элементы и особенности реальной пластовой системы или 
которая имеет сходство в поведении, но достаточно проста, чтобы ее 
можно было рассчитать [4].  
Второе определение гидродинамической модели. 
Цифровая фильтрационная модель является совокупностью следующих составляющих:  
 программы моделирования фильтрационных процессов; 
 исходных данных, являющихся входными данными программы; 
 выходных данных, являющихся результатом расчета программы. 
Чтобы добиться сходства модели с реальным объектом, необходимо использовать все имеющиеся исходные данные. 

1.2. Цели моделирования 

Чтобы лучше понять, для чего создается модель, необходимо обозначить цели моделирования и получаемые преимущества.   
Мотивами для использования моделирования являются надежность 
и достоверность результатов, повышение экономической эффективности разработки месторождения, возможность принятия решений при 
контроле за разработкой месторождения.  
Сейчас в эру сложноизвлекаемых запасов перед инженеромразработчиком и, конечно же, перед нефтяными компаниями при разработке месторождений встает целый ряд вопросов и проблем.  
Типичные проблемные вопросы при разработке месторождений без 
моделирования: 
 сколько бурить скважин; 
 какой дебит будет получен на скважинах; 
 объем уплотняющего бурения; 
 как выбрать интервал перфорации; 
 какие ремонтные работы будут эффективны; 
 схема заводнения; 

  нагнетание воды или газа; 
  поддержание пластового давления. 
Ответы на эти вопросы может дать моделирование. Таким образом, 
сформулировать цели и преимущества моделирования можно в следующих пунктах. 
Цели моделирования: 
 исследовать продуктивность данного пласта в процессе добычи 
нефти, нагнетания воды или закачки газа; 
 оценить наиболее эффективные типы заводнения; 
 оценить влияние расположения скважин и расстояния между 
ними, а также их количества на текущую и конечную нефтеотдачу; 
 оценить извлечение углеводородов по изменению дебита и просчитать экономическую эффективность; 
 максимизировать извлечение углеводородов; 
 оценить возможные схемы вторичной добычи нефти и их внедрения; 
 выявить причины, по которым поведение пласта отличается от 
предыдущих прогнозов; 
 выявить элемент пласта, из которого можно извлечь углеводороды. 
Вышесказанное говорит о необходимости моделирования в нефтяной 
промышленности, т. к. в нефтегазовом деле существует золотое правило: 
Вы можете извлечь нефть только один раз, а моделировать много раз. 

1.3. Стадии моделирования 

Процесс моделирования обычно состоит из трех стадий [8]: 
 сбор данных и последующее их преобразование к виду, пригодному для использования в программах модели, т. е. построение модели 
с помощью этих данных;   
 адаптация и настройка модели;  
 стадия прогнозирования процесса добычи (расчет вариантов разработки). 

1.4. Запуск программы ECLIPSE 

Если программа уже установлена, необхордимо выбрать в меню 
ПУСК > ПРОГРАММЫ > ECLIPSE > Schlumberger Simulation Launcher и 
подождать, когда откроется рабочее окно программы. Условимся, что с 
помощью знака «>» будем обозначать последовательность выбора 
пунктов меню. Например, File > Open будет означать, что в главном 
меню необходимо щелкнуть левой кнопкой мыши по File, а затем в 

выпадающем списке выбрать с помощью мышки или клавиатуры подменю Open (Открыть). 
Предполагается, что читатель умеет пользоваться стандартными 
средствами операционной системы Windows.  
Обычно по умолчанию экран выглядит следующим образом (рис. 1.1). 

 
Рис. 1.1. Интрефейс симулятора Schlumberger (версия 2004–2009) 

При использовании более поздних версий при запуске ECLIPSE 
открывается окно Simulation Launcher, в котором необходимо выбрать 
кнопку ECLIPSE в левой части окна вверху (рис. 1.2). 

 
Рис. 1.2. Интрефейс симулятора Schlumberger (версия 2010 и более новые) 

Тогда откроется окно, в которое можно добавить входной файл 
ECLIPSE с расширением *.DATA с помощью кнопки Add Dataset (Добавить файл с входными данными) и запустить задачу на счет кнопкой 
Run (рис. 1.3).  

 
Рис. 1.3. Интрефейс симулятора Schlumberger (версия 2010 и более новые) 

Все пояснения, связанные с расчетом, визуализацией и созданием 
модели, можно найти в мануале ECLIPSE. Читатель будет обращаться к 
данным инструкциям довольно часто, поэтому покажем, как вызвать 
мануал: 
ECLIPSE launcher > ECLIPSE manual > Run (рис. 1.3). 
Выбираем интересующий нас ECLIPSE Referance Manual. Это мануал, где изложены значения всех ключевых слов, которые используются при написании входного Data-файла в программе. Technical 
Description – это техническое описание функций программы (рис. 1.4). 

Рис. 1.4. Мануалы с описанием программ симулятора ECLIPSE 

1.5. Синтаксис ECLIPSE 

Каждый массив данных по таким свойствам, как пористость или 
проницаемость идентифицируется ключевым словом. Индивидуальные 
секции объявляются также ключевыми словами. Синтаксис, формат и 
функции каждого ключевого слова вместе с примерами использования 
можно посмотреть в мануале ECLIPSE.  
При формировании входных файлов должны быть учтены некоторые правила: 
 каждая секция начинается с ключевого слова;  
 не должно быть лишних букв или пробелов в строке с ключевым 
словом; 
 все данные, связанные с ключевым словом, должны быть прописаны на следующей строке за ключевым словом;  
 ввод данных завершается slash-символом «/»; 
 строки с комментариями начинаются с символов «--»; 
 пустые строчки игнорируются. 

Доступ онлайн
300 ₽
В корзину