Принцип моделювання пластових процесів

Моделювання – це сукупність методів побудови моделей та вивчення реально існуючих предметів та явищ на них. Модель – це зразок об’єкта, що моделюється.

Моделлю може бути:

зразки якого-небудь виробу серійного виробництва, наприклад муфта для з’єднання насосних штанг або труб;

зразки якої-небудь конструкції, наприклад, пакер, газліфт ний клапан;

відтворення предметів у зменшеному або збільшеному вигляді, наприклад макет верстата-гойдалки, фонтанної арматури;

зразки предметів, що використовуються для виготовлення форми при відливанні;

схеми, зображення або описи явища або процесу у природі, суспільстві (наприклад структурна карта родовища, карта місцевості).

Під час проведення досліджень процесів розробки нафтових і газових родовищ, видобутку нафти і газу, нафтогазопромислового обладнання інколи доцільно замінити існуючі об’єкти їх моделями або використати метод моделювання.

Процес моделювання охоплює такі етапи: визначення задачі, створення або вибір моделі, дослідження моделі, перенесення знань із моделі на оригінал.

Основним етапом без якого не можливий весь процес, є створення або вибір моделі. Здійснення цього етапу можливе лише за дотримання законів подібності. Фізичні явища /чи процеси/ називають подібними, коли відповідні безрозмірні комплекси для них збігаються, хоча явища відрізняються числовими значеннями розмірних визначаючих параметрів.

Розрізняють фізичне і математичне моделювання. У разі фізичного моделювання на моделі, яка є натурним або масштабно зменшеним взірцем оригіналу (лабораторне устаткування), відтворюють і досліджують процеси, однакові з процесами, які протікають у реальному об’єкті. У нафтовій і газовій промисловості фізичне моделювання використовується під час проектування багатьох технологічних процесів для вивчення на відповідних моделях тих чи інших показників або властивостей.

Математичне моделювання полягає в дослідженні процесів шляхом складання і розв’язування системи математичних рівнянь, які відносяться до процесу.

Математична модель базується на спрощенні складного реального процесу. Для її створення природні умови відповідним чином диференціюють, виділяють серед них головні, визначальні чинники і подають їх у тому вигляді, який забезпечує можливість досягнення мети. При цьому нафтоносний пласт розглядають як єдину гідродинамічно зв’язану систему. Переміщення флюїдів всередині цієї системи визначаються початковими (до початку розробки) і граничними умовами (на поверхнях, які обмежують пласт із зовнішніх сторін.

Граничні умови задають у вигляді шуканої функції (тиск, витрата рідин)., її похідної (градієнт тиску, швидкість) або в мішаному вигляді (граничні умови першого, другого чи третього роду).

Системи математичних рівнянь розв’язуються аналоговим та обчислювальними методами.

Аналоговий метод математичного моделювання базується на подібності явищ і процесів різної фізичної природи.

Електричне моделювання процесу розробки базується на електрогідродинамічній аналогії ЕГДА, тобто на аналогії між рухом електричного струму в провідному середовищі і фільтрацією рідин у пористому середовищі.

Обчислювальні методи поділяються на аналітичні, чисельні і статистичні.

З практики гідродинамічних розрахунків процесу розробки родовищ відомо, що за систему визначальних параметрів приймають:

У найпростішому вигляді співвідношення подібності можна записати так

- подібні чинники процесів та елементів системи; коефіцієнт подібності.