СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

В работе представлен подход к вычислению коэффициента, характеризующего скорость теплообмена между смесью флюидов в нефтяном коллекторе и матрицей-породой. Этот коэффициент необходим для дальнейшего совместного моделирования гидродинамических и тепловых процессов, возникающих в коллекторе месторождения в ходе его разработки с использованием, например, тепловых методов увеличения нефтеотдачи. Для моделирования процессов неизотермической многофазной фильтрации используется подход, основанный на неявном расчете давления с использованием метода конечных элементов и явном расчете насыщенностей фаз. Подход к определению значения коэффициента теплообмена основан на решении тепловой задачи в среде, соответствующей каналу пористой среды и части матрицы-породы вокруг него. При этом в канал с заданной скоростью поступает смесь флюидов с известным значением температуры, отличным от начальной температуры в канале и матрице-породе. Решается двумерная задача в осесимметричной постановке методом конечных элементов.Численные эксперименты по определению коэффициента теплообмена были проведены на моделях для различных значений размера канала, пористости, начальных температур среды, температуры смеси, поступающей в канал, тепловых свойств смеси флюидов и породы. В результате исследования было получено, что наиболее существенное влияние на значение коэффициента теплообмена оказывают размер канала и пористость, так как эти характеристики определяют объем матрицы-породы, который должен «прогреться?/?остыть» при изменении температуры смеси флюидов в канале. Также полученные значения коэффициента были достаточно велики, так как теплообмен между породой и смесью в канале происходит за минуты, что практически соответствует мгновенному теплообмену, если речь идет о моделировании процессов разработки месторождений, где временные шаги составляют сутки и месяцы.

1. Шмаль Г.И. Проблемы при разработке трудноизвлекаемых запасов нефти в России и пути их решения // Георесурсы. – 2016. – Т. 18, № 4, ч. 1. – С. 256–260.

2. Мишенин М.В. Динамика добычи нефти из трудноизвлекаемых запасов в России // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2021. – Т. 2, № 4. – С. 294–301.

3. Kokal S., Al-Kaabi A. Enhanced oil recovery: challenges and opportunities // World Petroleum Council: Official Publication. – WPC, 2010.– P. 64–69.

4. Thermal enhanced oil recovery in deep heavy oil carbonates: Experimental and numerical study on a hot water injection performance / A. Askarova, A. Turakhanov, S. Markovic, E. Popov, K. Maksakov, G. Usachev, V. Karpov, A. Cheremisin // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2020. – Vol. 194. – DOI: 10.1016/j.petrol.2020.107456.

5. A comprehensive review of thermal enhanced oil recovery: Techniques evaluation / E.M.A. Mokheimer, M. Hamdy, Z. Abubakar, M.R. Shakeel, M.A. Habib, M. Mahmoud // Journal of Energy Resources Technology. – 2019. – Vol. 141, N 3. – P. 030801. – DOI: 10.1115/1.4041096.

6. Economics of steam generation for thermal enhanced oil recovery / M. Chaar, M. Venetos, J. Dargin, D. Palmer // Oil and Gas Facilities. – 2015. – Vol. 4, N 6. – P. 42–50.

7. Finite element solution to 3-D airborne time-domain electromagnetic problems in complex geological media using non-conforming hexahedral meshes / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, D.V. Vagin, D.S. Kiselev, Y.I. Koshkina // Journal of Applied Geophysics. – 2020. – Vol. 172. – P. 103911. – DOI: 10.1016/j.jappgeo.2019.103911.

8. Finite-element solution to multidimensional multisource electromagnetic problems in the frequency domain using non-conforming meshes / Y.G. Soloveichik, M.G. Persova, P.A. Domnikov, Y.I. Koshkina, D.V. Vagin // Geophysical Journal International. – 2018. – Vol. 212 (3). – P. 2159–2193. – DOI: 10.1093/gji/ggx530.

9. 3D modeling of thermo-mechanical behavior of composite-made nose caps of hypersonic vehicles / Y.G. Soloveichik, M.G. Persova, D.V. Vagin, T.B. Epanchintseva, P.A. Domnikov, K.V. Dundukova, V.K. Belov // Applied Thermal Engineering. – 2016. – Vol. 99. – P. 1152–1164. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2016.01.159.

10. Flow balancing in FEM modelling of multi-phase flow in porous media / M.G. Persova, Y.G. Soloveichik, A.M. Grif, I.I. Patrushev // 2018 XIV International Scientific-Technical Conference on Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE). – IEEE, 2018. – P. 205–211. – DOI: 10.1109/APEIE.2018.8545457.

11. Персова М.Г., Соловейчик Ю.Г., Гриф А.М. Балансировка потоков на неконформных конечноэлементных сетках при моделировании многофазной фильтрации // Программная инженерия. – 2021. – Т. 12, № 9. – С. 450–458.

12. A method of FE modeling multiphase compressible flow in hydrocarbon reservoirs / Y.G. Soloveichik, M.G. Persova, A.M. Grif, A.S. Ovchinnikova, I.I. Patrushev, D.V. Vagin, D.S. Kiselev // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. Elsevier. – 2022. – Vol. 390. – P. 114468.

13. Овчинникова А.С. Вычислительная схема для расчета температурного поля при решении задач нефтедобычи // Системы анализа и обработки данных. – 2021. – № 4 (84). – С. 37–48. – DOI: 10.17212/2782-2001-2021-4-37-48.

14. Aziz K., Ramesh A.B., Woo P.T. Fourth SPE comparative solution project: comparison of steam injection simulators // Journal of Petroleum Technology. – 1987. – Vol. 39 (12). – P. 1576–1584. – DOI: 10.2118/13510-PA.

15. Иванов В.А., Храмова В.Г., Дияров Д.О. Структура порового пространства коллекторов нефти и газа. – М.: Недра, 1974. – 96 с.

16. Новиков С.В. Тепловые свойства терригенных коллекторов и насыщающих флюидов: дис. … д-ра физ.-мат. наук. – М., 2009. – 115 с.