Сравнительное исследование механистического моделирования многофазного потока в горизонтальных скважинах | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 19 октября, печатный экземпляр отправим 23 октября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №23 (522) июнь 2024 г.

Дата публикации: 11.06.2024

Статья просмотрена: 6 раз

Библиографическое описание:

Дос Сантос, Тьяго Карвальё. Сравнительное исследование механистического моделирования многофазного потока в горизонтальных скважинах / Тьяго Карвальё Дос Сантос. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2024. — № 23 (522). — С. 34-37. — URL: https://moluch.ru/archive/522/115403/ (дата обращения: 07.10.2024).



Горизонтальная закачка пара в пласт имеет широкие возможности применения в коллекторах тяжелой нефти. Однако одной из проблем этой технологии является прогнозирование профилей давления, температуры и качества пара в стволе скважины. Для определения этих профилей уже более 30 лет используются эмпирические корреляции, погрешность которых составляет около ±30 %. В последние годы больше внимания уделяется механистическим моделям, поскольку они позволяют получить более реалистичные гидравлические кривые, а также могут быть предсказуемыми.

Ключевые слова: эмпирические корреляции, механическое моделирование, горизонтальные коллекторы.

Horizontal steam injection has a wide range of applications in heavy oil reservoirs. However, one of the problems of this technology is the prediction of pressure, temperature and steam quality profiles in the wellbore. Empirical correlations have been used to determine these profiles for more than 30 years, with an error of about ±30 %. In recent years, more emphasis has been placed on mechanistic models because they provide more realistic hydraulic curves and can also be predictive.

Keywords: empirical correlations, mechanical modeling, horizontal reservoirs.

1. Экспериментальная база данных и инструмент моделирования

В литературе имеется мало экспериментальных данных по течению водяного пара через горизонтальные трубы. Однако экспериментальные данные по природной воде дают хорошее приближение к явлениям течения, происходящим в трубах с водяным паром. В таблице 1 приведены данные полевых испытаний потока воды и природного газа в горизонтальных трубах, представленные Eaton et al. (1967).

Таблица 1

Исходные данные в горизонтальной секции

Входные данные

Unidades

Температура окружающей среды

o C

26,67

Наружный диаметр трубы

mm

52,50

Внутренний диаметр трубы

mm

60,33

Толщина изоляции

mm

0

Расстояние

Ft

518,16

Скорость ветра

m/seg

0

Излучательная способность трубы

Adim

0,9

Рабочее давление

Bar

62,74

Гравитация

m/s 2

1,27E+08

Шероховатость

mm

2,54E-02

Теплопроводность трубы

W/m — o K

44,98

Фракция газа/жидкости

%

34,32

Скорость подачи

Kg/seg

3,91

Удельный вес газа

Adim

0,611

Удельный вес воды

Adim

1,01

Моделирование с помощью программного обеспечения PIPESIM 2009.1. Многофазный поток в паронагнетательных скважинах. Программное обеспечение включает в себя таблицы «ASTEM 97 — IAPWS IF97 Properties of Water and –Steam for Industrial Use». Промышленные приложения включают различные модели и корреляции для многофазных потоков в трубах, обычно используемых в нефтяной промышленности. Для приложений с многофазными потоками, PIPESIM позволяет определять на карте различные схемы притока, скорости газожидкостного потока и скопления флюидов по всему стволу скважины.

Расчеты проводились в направлении потока, начиная с точки впрыска пара (высокое давление), где градиент модели является точным. В таблице 2 представлены эмпирические модели и механизмы, оцененные в данном исследовании. Для сравнения рассчитанных градиентов давления с экспериментальными данными использовался статистический параметр средней абсолютной процентной ошибки. Формула 1.

(1)

Где:

n — количество измеренных данных

— Расчетный перепад давления, бар

— Измеренный перепад давления, бар

Таблица 2

Характеристики эмпирических корреляций и механистических моделей

Модель

Тип модели

Применение к горизонтальному потоку

Holdup жидкость

Карта потока

Ansari

Механистическая

Нет

Да

Да

Beggs & Brill

Эмпирическая корреляция

Да

Да

Да

Dukler

Эмпирическая корреляция

Да

Да

Нет

Hagerdon & Brown

Эмпирическая корреляция

Нет

Да

Нет

Orkiszewski

Эмпирическая корреляция

Нет

Да

Да

TUFFP

Механистический

Да

Да

Да

Xiao

Механистическая

Да

Да

Да

На рис. 1 показаны прогнозы профиля давления с использованием различных моделей и корреляций для горизонтального участка с использованием данных из таблицы 2. Расчетная доля для этого участка составляет 34,32 %.

Прогнозирование профиля давления с учетом данных из таблицы 2 для проверки горизонтального участка

Рис. 1. Прогнозирование профиля давления с учетом данных из таблицы 2 для проверки горизонтального участка

На рисунке 2 видно, что наилучшие результаты показала механистическая модель Xiao et al. (1990) со средней абсолютной ошибкой 8,7 %, за ней следует корреляция Dukler (1964) с 10,7 %. Механистическая модель TUFFP была наименее хорошо подогнана к полевым данным с ошибкой 33,6 %.

Сравнение средней абсолютной процентной ошибки для механистических моделей и эмпирических корреляций на горизонтальном

Рис. 2. Сравнение средней абсолютной процентной ошибки для механистических моделей и эмпирических корреляций на горизонтальном

Литература:

  1. Xiao, J.J.; Shonham, O. y Brill, J. P. A Comprehensive Mechanistic Model for Two- Phase Flow in Pipelines. SPE Annual technical Conference and Exhibition, 23–26 September 1990, New Orleans, Louisiana. 1990. SPE 20631.
  2. Best, D.A.; Lesage, R.P. y Arthur, J. E. A Model Describing Steam Circulation in Horizontal Wellbores. Journal. SPE Production & Facilities. 1993. Vol. 8, no. 4, 263–268p. SPE-20203.
  3. Cravino, A.; Duban, A.; Garcia, F. y Garcia, J. Evaluación De Modelos Homogéneos, De Correlación y Mecanísticos En La Predicción Del Gradiente De Presión De Flujo De Gas y De Liquido En tuberías Verticales. Revista de la Facultad de Ingeniería U. C. V. 2009. Vol 24, no. 3, p 75–82.
Основные термины (генерируются автоматически): PIPESIM, TUFFP, эмпирическая корреляция, данные, ASTEM, абсолютная процентная ошибка, водяной пар, горизонтальный участок, механистическая модель, программное обеспечение.


Ключевые слова

эмпирические корреляции, механическое моделирование, горизонтальные коллекторы

Похожие статьи

Цементирование под управляемым давлением: методика MPC

Бурение нефтяных и газовых скважин со сложными геолого-техническими условиями является серьезным вызовом для традиционного подхода к проводке скважин. Поиск новых технологий для эффективного решения при бурении скважин с узким коридором давлений явля...

Прогнозирование процесса разработки с использованием геомеханической модели резервуара

В данной статье указаны дополнительные факторы, оказывающие влияние на точность получаемой геологической модели; перечислены основные типы моделей, используемые в технологии геомеханического моделирования.

Повышение эффективности многостадийного гидроразрыва пласта за счет новых технических решений

МГРП (многостадийный гидроразрыв пласта) — это метод увеличения добычи нефти и газа с помощью создания множества трещин в пласте под высоким давлением. Он повышает площадь контакта пласта со скважиной и считается эффективной технологией повышения неф...

Особенности вариативного геологического моделирования

Освоение месторождений углеводородов со сложным геологическим строением обусловливает необходимость создания достоверной геологической модели. В статье представлена методика вариативного построения геологической модели, позволяющая спрогнозировать ра...

Исследование погрешности аппроксимации двумерной математической модели транспорта наносов

В статье рассмотрена нестационарная пространственно-двумерная модель транспорта наносов в прибрежной зоне водоемов, учитывающая следующие физические параметры и процессы: пористость грунта, критическое значение касательного напряжения, при котором на...

Численное исследование двухфазной жидкости

Рассматривается математическая модель двухфазной фильтрации. Построены разностные схемы дифференциальных уравнений и начальных и граничных условий, соответствующих этим дифференциальным уравнениям. Результаты полученные при реализации выбранной модел...

Матрица применимости методов увеличения нефтеотдачи

В статье представлен выбор оптимального метода увеличения нефтеотдачи на начальном этапе за счет применения скрининга. На основе полученной в работе матрицы можно рекомендовать эффективные методы увеличения нефтеотдачи на основе мирового опыта примен...

Технология бурения скважин типа slim hole и ее преимущества

В статье представлено исследование по технологии бурения скважин с тонкими стволами (малого диаметра), а также преимущества и их применение. Поскольку в нефтяной промышленности существует высокий спрос и технологии развиваются быстрыми темпами, в нас...

Анализ исследований в области применения гидродинамического моделирования разработки нефтяных и газовых месторождений

Разработка нефтяных и газовых месторождений — это комплекс мер и мероприятий, направленных на извлечение из залежи максимально возможного количества углеводородов и содержащихся в них сопутствующих компонентов при выполнении условий экономической цел...

Анализ стандартных значений скин-эффекта на примере моделей скважин

В данной работе проанализированы стандартные значения скин-эффекта на примере моделей скважин. Сделан вывод о применимости стандартных данных на практике.

Похожие статьи

Цементирование под управляемым давлением: методика MPC

Бурение нефтяных и газовых скважин со сложными геолого-техническими условиями является серьезным вызовом для традиционного подхода к проводке скважин. Поиск новых технологий для эффективного решения при бурении скважин с узким коридором давлений явля...

Прогнозирование процесса разработки с использованием геомеханической модели резервуара

В данной статье указаны дополнительные факторы, оказывающие влияние на точность получаемой геологической модели; перечислены основные типы моделей, используемые в технологии геомеханического моделирования.

Повышение эффективности многостадийного гидроразрыва пласта за счет новых технических решений

МГРП (многостадийный гидроразрыв пласта) — это метод увеличения добычи нефти и газа с помощью создания множества трещин в пласте под высоким давлением. Он повышает площадь контакта пласта со скважиной и считается эффективной технологией повышения неф...

Особенности вариативного геологического моделирования

Освоение месторождений углеводородов со сложным геологическим строением обусловливает необходимость создания достоверной геологической модели. В статье представлена методика вариативного построения геологической модели, позволяющая спрогнозировать ра...

Исследование погрешности аппроксимации двумерной математической модели транспорта наносов

В статье рассмотрена нестационарная пространственно-двумерная модель транспорта наносов в прибрежной зоне водоемов, учитывающая следующие физические параметры и процессы: пористость грунта, критическое значение касательного напряжения, при котором на...

Численное исследование двухфазной жидкости

Рассматривается математическая модель двухфазной фильтрации. Построены разностные схемы дифференциальных уравнений и начальных и граничных условий, соответствующих этим дифференциальным уравнениям. Результаты полученные при реализации выбранной модел...

Матрица применимости методов увеличения нефтеотдачи

В статье представлен выбор оптимального метода увеличения нефтеотдачи на начальном этапе за счет применения скрининга. На основе полученной в работе матрицы можно рекомендовать эффективные методы увеличения нефтеотдачи на основе мирового опыта примен...

Технология бурения скважин типа slim hole и ее преимущества

В статье представлено исследование по технологии бурения скважин с тонкими стволами (малого диаметра), а также преимущества и их применение. Поскольку в нефтяной промышленности существует высокий спрос и технологии развиваются быстрыми темпами, в нас...

Анализ исследований в области применения гидродинамического моделирования разработки нефтяных и газовых месторождений

Разработка нефтяных и газовых месторождений — это комплекс мер и мероприятий, направленных на извлечение из залежи максимально возможного количества углеводородов и содержащихся в них сопутствующих компонентов при выполнении условий экономической цел...

Анализ стандартных значений скин-эффекта на примере моделей скважин

В данной работе проанализированы стандартные значения скин-эффекта на примере моделей скважин. Сделан вывод о применимости стандартных данных на практике.

Задать вопрос