Курсовой проект "Создание композиционной модели" По дисциплине "Компьютерное моделирование в нефтегазовом деле"

• Название: Курсовой проект "Создание композиционной модели" По дисциплине "Компьютерное моделирование в нефтегазовом деле"
• Дата: 14.03.2023
• Размер: 7.01 Mb.
• Имя файла: buga.docx
• Тип: Курсовой проект; #989183

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Разработка и эксплуатация газовых и

нефтегазоконденсатных месторождений»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

“Создание композиционной модели”

По дисциплине: “Компьютерное моделирование в нефтегазовом деле”

Выполнил: ст. гр. ГГ-19-01 Павлов Н.А.

Проверил: доцент каф. РГКМ Малышев Л.В.

Уфа 2022

Содержание

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ………………………………………………………3

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ …………………………………………

   1. Модели флюидов …....……………………………………………4

   2. Уравнения идеального газа и реального газов……………………

   3. Уравнения реального газа………………………………………

   4. Расчет плотности…………………………………………………

   5. Расчет вязкости углеводородной фазы……………………………

   6. Расчет вязкости воды……………………………………

   7. Эмпирические корреляции……………………………………

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

   1. Вариант 1. Композиционная модель с одним EOS регионом.

   2. Вариант 2. Модель зависимости компонентного состава от глубины .

   3. Вариант 3. Модель с множественными регионами равновесия и уравнения состояния.

   4. Вариант 4. Композиционная модель с заданием постоянного состава в блоках сетки для одного EOS регион.

   5. Модель черной нефти.

   6. Сопоставление двух состовляющих PVT модели. Преимущества и недостатки.

Заключение……………………………………………………….

Список использованной литературы……………………………………

1. 
   ЦЕЛЬ РАБОТЫ
   

Целью данной курсовой работы является ознакомление с теоретической частью композиционного моделирования и создание композиционной модели с разными комбинациями EOS и EQUIL регионов в области физических процессов горного и нефтегазового производства. Сравнить две состовляющие PVT модели, композиционную модель и модель черной нефти.

Курсовой проект закрепляет навыки практического применения разных вариаций композиционной модели с выполнением пошаговых этапов:

- Вариант 1. Создание композиционной модели с одним EOS регионом.

1. 
   Импорт существующей сетки со свойствами;
   
2. 
   Задание свойств флюида;
   
3. 
   Задание компонентов и их свойств в PVT Дизайнере;
   
4. 
   Задание свойств воды в PVT Дизайнере;
   
5. 
   Экспорт коэффициента Ли из PVT Дизайнера;
   
6. 
   Задание стандартных условий и температуры пласта;
   
7. 
   Задание EQUIL и коэффициента Ли;
   
8. 
   Задание временных шагов и создание новой скважины;
   
9. 
   Присвоение статических свойств и свойств флюида;
   
10. 
    Автозаполнение секции Runspec;
    
11. 
    Инициализация и расчет модели.
    

• 
  Вариант 2. Модель зависимости компонентного состава от глубины.
  

1. 
   Создание эксперимента Grading Test в PVT Дизайнере;
   
2. 
   Экспорт COMPVD свойства из PVT Дизайнера;
   
3. 
   Добавление и импорт свойства COMP vs Глубина в свойствах флюида;
   
4. 
   Присвоение статических и флюидных свойств;
   
5. 
   Инициализация и расчет модели.
   

- Вариант 3. Модель с множественными регионами равновесия и уравнения состояния.

1. 
   Импорт поверхностей разломов в модель;
   
2. 
   Создание свойств EOSNUM и EQLNUM по расчету Свойство сегментов;
   
3. 
   Задание свойств флюидов в модели для двух разных составов;
   
4. 
   Задание EQUIL для другого региона;
   
5. 
   Присвоение статических свойств по регионам;
   
6. 
   Присвоение свойств флюидов по регионам;
   
7. 
   Задание множителя проницаемости разломов;
   
8. 
   Добавление скважины в другом регионе;
   
9. 
   Инициализация и расчет модели.
   

- Вариант 4. Композиционная модель с заданием постоянного состава в блоках сетки для одного EOS региона.

1. 
   Создание в Геометрических объектах свойств, описывающих состав флюида;
   
2. 
   Присвоение свойств ключевому слову ZMF для каждого компонента через Сборку модели;
   
3. 
   Присвоение свойств флюида;
   
4. 
   Инициализация и расчет модели.
   

Для сравнения двух моделей, поэтапно выстроить модель Blackoil:

- Часть 1. Работа с вариантом чёрной нефти:

1. 
   Новый проект в PVT Дизайнере;
   
2. 
   Создание варианта по корреляциям: свойства воды;
   
3. 
   Учёт солёности;
   
4. 
   Создание варианта по корреляциям: свойства нефти;
   
5. 
   Создание варианта по корреляциям: свойства газа;
   
6. 
   Работа с вариантами черной нефти;
   
7. 
   Насыщенные/недонасыщенные ветви;
   
8. 
   PVT калькулятор;
   
9. 
   Экспорт PVT таблиц;
   

- Часть 2. Импорт имеющихся данных. Расчёт сжимаемости:

10. 
    Загрузка варианта из файла;
    
11. 
    Создание композиционного варианта;
    
12. 
    Создание PVT таблиц;
    
13. 
    Добавление варианта чёрной нефти из PVT таблиц;
    
14. 
    Импорт таблиц;
    

- Часть 3. Подготовка данных для инициализации модели:

15. 
    Создание композиционного варианта;
    
16. 
    Экспорт RSVD / RVVD.
    

2. 
   ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
   

Композиционная модель основана на теории многокомпонентной фильтрации и описывает изменение давления, состав и свойства пластовых флюидов. В композиционных моделях фазовое состояние пластовых смесей рассчитывается не на базе корреляций, полученных по данным экспериментальных исследований, а с применением уравнений состояния. Очевидно, что чем точнее уравнение состояния моделирует свойства пластовых флюидов, тем более надежными оказываются результаты проектирования разработки месторождений.

1. 
   Модели флюидов.
   

PVT модель состоит из двух составных частей:

2.1.1) Модель черной нефти:

• 
  Пластовая система аппроксимируется тремя компонентами: нефть, газ, вода;
  
• 
  Поведение фаз описывается при помощи объемных соотношений;
  
• 
  Модель проста в использовании и хорошо описывает поведение нелетучей нефти сухого газа.
  

Основные параметры:

• 
  Давление насыщения;
  
• 
  Объемные коэффициенты фаз;
  
• 
  Газосодержание нефти;
  
• 
  Изотермические сжимаемости фаз;
  
• 
  Содержание летучей нефти в газе;
  
• 
  Вязкости фаз;
  
• 
  Массовые плотности фаз.
  

2.1.2) Композиционная модель:

• 
  Задается компонентный состав пластовой смеси;
  
• 
  Моделирование поведения фаз на основе уравнения состояния;
  
• 
  Модель используется для газоконденсатных систем, околокритических систем, для газовых МУН и тд.
  

2. 
   Уравнения идеального и реального газов.
   
   1. 
      Идеальный газ:
      

• 
  Объем частиц газа пренебрежимо мал;
  
• 
  Расстояние между частицами много больше их размеров;
  
• 
  Силы притяжения стремятся к нулю;
  
• 
  Соударения частиц считаются абсолютно упругими.
  

2. 
   Уравнение Менделеева-Клайперона:
   

𝑷𝑽=𝒏𝑹𝑻

где:

• 
  P давление;
  
• 
  V объем;
  
• 
  n количество вещества;
  
• 
  R универсальная газовая постоянная;
  
• 
  T абсолютная температура.
  

Однако в отличие от идеальных, в реальных газах силы межмолекулярного взаимодействия значительны. Также размерами молекул уже нельзя пренебречь.

Уравнение состояния реального газа (обобщенное уравнение Менделеева Клайперона):

𝒑𝑽=𝒏𝒁𝑹𝑻

Здесь Z называется коэффициентом сжимаемости, зависящим от давления и температуры.

3. 
   Уравнения реального газа.
   

Уравнение состояния (УРС) Ван-дер-Ваальса:



a - поправка на силы притяжения между молекулами;

b - поправка на объем молекул.



При T
A - корень для жидкой фазы;

C - корень для газовой фазы;

B - не имеет физ. смысла.

При T>Tc:

Нет различия между фазами.

ПриT=Tc:

Три одинаковых корня.

Это уравнение может быть записано как:



Уравнение Ван-дер-Ваальса также может быть записано через коэффциент сжимаемости газа Z:







Псевдокритические давление и температура:

При СН4>95%



Более точная формула расчета:





В симуляторах обычно может быть выбран один из нескольких УРС:

• 
  Peng-Robinson PR
  
• 
  Модифицированный Peng-Robinson
  
• 
  Redlich-Kwong (RK)
  
• 
  SoaveRedlich Kwong (SRK)
  

Откуда следует:





Где:

-критические давления и температуры компонентов;

- коэфф. парного взаимодействия;

- зависят от выбранного УРС.

Для расчета коэффициентов Ω используются следующие формулы в зависимости от УРС:



Коэффициенты парного взаимодействия определяются из соотношения:



Степень n обычно равна 1.2, но может быть задана пользователем другая при расчете коэффициентов.

3. 
   Расчет плотности.
   

Молярная плотность фазы:

Для уравнений состояния RK, SRK и PR молярная плотность рассчитывается по формуле:



Если используется сдвиг (корректировка) по объему, то формула расчета следующая:



;

.

Массовая плотность фазы:

Массовая плотность рассчитывается по формуле:



.





;

.

3. 
   Расчет вязкости углеводородной фазы.
   

Расчет вязкости углеводородной фазы обычно осуществляется одним из ниже перечисленных способов:

• 
  Корреляция Lohrenz-Bray-Clark:
  

Где:

;

;

;

• 
  Модифицированная корреляция Lohrenz-Bray-Clark:
  

Где:

; .

• 
  Корреляция Pedersen:
  

Где:

;

;

.

• 
  Корреляция HZYT (Herning и Zipperer):
  

Расчет вязкости при низком давлении по ф ле Yoon и Thodos.

3. 
   Расчет вязкости воды
   

Вязкость воды может быть задана с помощью:

• 
  Корреляция Grabovski
  

• 
  Корреляция Kestin (позволяет учитывать соленость воды m)
  

Где:

• 
  Модель линейного смешения
  

Где:

• 
  Модель нелинейного смешения
  

3. 
   Эмпирические корреляции.
   

Если параметры УРС неизвестны , то их можно определить, используя некоторые эмпирические корреляции, которые позволят рассчитать параметры УРС по плотности и молекулярной массе компонента.

В случае, если плотность компонента также неизвестная, то она тоже рассчитывается по корреляции вида:



Где n - количество атомов углерода, определенное по молекулярной массе из предположения, что углеводородный компонент является насыщенным алканом. Если n>45 , то используется формула:



Часто используемые корреляции:

• 
  Riazi and Daubert;
  
• 
  Kesler and Lee;
  
• 
  Cavett;
  
• 
  Twu;
  
• 
  Pedersen;
  

Зачастую корреляции используются для расчета параметров плюс фракции либо псевдофракций, т.к. в этом случае каких либо экспериментальных значений параметров УРС обычно нет. По этой причине такие параметры, рассчитанные по корреляциям, далее рекомендуют задавать как параметры адаптации PVT модели на результаты лабораторных исследований.

2. 
   ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
   

3.1. Вариант 1) Композиционная модель с одним EOS регионом.

Ход работы:

Выполнение работы начинается с импортирования существующей 3D сетки.

Далее во вкладке свойства флюида, добавляем начальные свойства (Данные равновесия, постоянную температуру резервуара, множитель в формулу вычисления корреляции Ли) и свойства флюидов для композиционной модели.

Следующим этапом задаем компоненты в PVT Дизайнере, путем импортирования композиционного варианта. Задаем свойства воды по умолчанию.

Экспортируем параметр Ли из PVT Дизайнера, используя EOS для более точного расчета критической температуры. Сохраним файл и назовем FACTLI1.inc

Задаем стандартные условия, температуру пласта 60 °C и EQUIL



Задаем параметр Ли, путем импортирования файла FACTLI1.inc



Задаем относительные фазовые проницаемости с помощью корреляции Corey и сжимаемости породы.



Создаем временные шаги, т.е стратегию разработки .



Добавляем добывающую скважину на нашем геометрическом объекте.



Присваиваем статические свойства между свойствами сетки и заданными свойствами.



Присваиваем свойства флюида к нашему объекту.



Инициализируем и расчитываем нашу модель.



Вывод: В первом варианте создали композиционную модель с одним EOS регионом.

2. Вариант 2) Модель зависимости компонентного состава от глубины

Ход работы:

Экспортируем результаты эксперимента Grading Test.



Создаем и загружаем свойство COMP vs Глубина, затем задаем COMPVD в свойствах флюида.



Инициализируем и расчитываем нашу модель.



Вывод: Во втором варианте добавили в модель зависимости компонентного состава от глубины

2. Вариант 3. Модель с множественными регионами равновесия и уравнения состояния.

Ход работы:

Загружаем поверхность разломов в модель, путем импорта файла FaultDemo.txt



Создаем свойства EOSNUM и EQLNUM, для установления равновесного состояния. Для выполнения условий каждый EOS регион должен содержаться в отдельном EQUIL регионе. С помощью разлома свойство разделено поверхностью разлома на два региона.



После разделения, задаем компоненты для 2-го EOS региона.



Задаем EQUIL для 2-го EOS региона



Присваиваем статические свойства между регионом уравнения состояний и EOSNUM. Так же между регионом равновесия и EQLNUM.



Присваиваем свойства флюида, т.е таблицы для обоих регионов в свойствах компонента, FACTLI , EQUIL , COMPVD, RTEMP.



Добавляем скважину в другом EOS регионе.


Инициализируем и расчитываем нашу модель.





Вывод: В третьем варианте использовалась модель с множественными EQUIL и EOS регионами. Загрузили разлом, и в разделенных регионах были заданы свои компонентные составы.

2. Вариант 4. Композиционная модель с заданием постоянного состава в блоках сетки для одного EOS региона

Ход работы:

Свойства Component1, Component2, и задаем значения каждого свойства соответственно молярной доле компонента в файле CompDemo_Props.inc



Присваиваем свойства начального компонентного состава ZMF каждому компоненту соответственно.



Присваиваем те же свойства, что и в варианте , свойства флюидов по регионам.



Инициализируем и расчитываем модель.



Вывод: В четвертом варианте построили композиционную модель с заданием состава как свойства сетки.

2. 
   Модель черной нефти.
   

Часть 1. Работа с вариантом чёрной нефти.

Учёт солености.



Свойства нефти по корреляции.



Свойства газа по корреляции.



При необходимости редактируются параметры.



Насыщенные и недонасыщенные ветви.



Добавление рез-ов измерений для PVT калькулятора, сравнение расчета и рез-ов измерений.



Экспорт.

Часть 2. Импорт имеющихся данных. Расчёт сжимаемости.

Создание композиционного варианта.



Добавление варианта черной нефти, импорт таблицы для нефти.



Импорт.

Часть 3. Подготовка данных для инициализации модели.

Экспорт RSVD / RVVD.

2. 
   Сопоставление двух состовляющих PVT модели. Преимущества и недостатки.
   

Модель чёрной нефти:

Является универсальным симулятором нелетучей нефти, который использует полностью неявную схему моделирования фильтрации для трехмерных задач. В модели нелетучей нефти предполагается, что флюид состоит из пластовой нефти, растворенного газа и воды. Также предполагается, что пластовая нефть и растворенный газ могут смешиваться в любых пропорциях.

Композиционная модель:

Используется в случаях, когда состав углеводородов значительно изменяется в зависимости от температуры и давления, что происходит в глубоких продуктивных пластах со сложной геологической структурой, или когда углеводороды представляют собой конденсат или летучую нефть.

Заключение.

В данном курсовом проекте был изучена и разобрана тема создания композиционной модели с применением интеграции “PVT Дизайнера” и “Дизайнера Моделей”. Используя такую программу, как “Т-Навигатор” была построена модель в четырех вариациях.

Различие данных вариантов заключается в использовании разных методов импортирования файлов, задавание различных способов свойств флюида, начальных свойств, а также добавления разлома.

В результате инициализации и расчетов каждых вариантов были построены 3D модели, где можно было наблюдать как изменяется давление со временем. Сравнены графики по компонентам мольных долей между вариантами.

Цели и задачи, поставленные в курсовом проекте, были полностью достигнуты и выполнены.

Список использованной литературы.

1. 
   https://rfdyn.ru/
   
2. 
   https://studfile.net/preview/3240322/page:2
   

3.