добываемого газа. Таким образом, изменение давления в газовой залежи определяется не только суммарным отобранным объемом газа, но и интенсивностью отбора в каждый момент времени. Следовательно, темп отбора является одним из факторов, определяющих процесс разработки месторождений природных газов.
Одним из методов увеличения конденсатоотдачи нефтегазоконденсатных залежей может быть и обратная закачка газа в зону нефтяной оторочки. При этом газ предварительно осушается с тем, чтобы не только поддерживать пластовое давление на уровне точки росы, но и для дополнительного извлечения легких углеводородов из нефти за счет их ретроградного растворения в газе высокого давления.
Когда газоконденсатная залежь содержит нефтяную оторочку с промышленными запасами нефти, задачи разработки значительно усложняются. Разработка таких газоконденсатнонефтяных залежей будет рациональна при выборе и обосновании наиболее целесообразных, экономически выгодных методов обеспечения высоких коэффициентов извлечения запасов конденсата и нефти. Кроме того, при их разработке следует учитывать особенности данного экономического района и потребности народного хозяйства в газе. Сочетание указанных двух требований и представляет собой проблему, которую следует решить наиболее рациональным путем.
В зависимости от конкретных условий, характеристики залежей, потребностей народного хозяйства в газе, конденсате и нефти, уровня технической оснащенности и существующей технико-экономической политики возможны следующие варианты разработки газоконденсатнонефтяных месторождений.
1. Газоконденсатная зона разрабатывается на режиме истощения, разработка нефтяной оторочки отстает.
145
2.Газоконденсатная и нефтяная зоны разрабатываются совместно на истощение.
3.Нефтяная зона разрабатывается в первую очередь, а газоконденсатная до извлечения основных запасов нефти консервируется.
4. До извлечения основных запасов нефти давление в газоконденсатной зоне искусственно поддерживается на постоянном уровне.
5.Разработка нефтяной зоны осуществляется в сочетании с обратной закачкой газа в газоконденсатную зону.
6.Нефтяная и газоконденсатная зоны разрабатываются одновременно с применением нагнетания воды в залежь.
146
15.МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИСХОДЯЩИХ
ВНЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ПРОЦЕССОВ
15.1.Основные принципы моделирования
При изучении любого процесса или системы исследователь стремится построить адекватную модель. Что понимается под термином «модель»? Говорят, что модель — это карикатура на реальный объект. В этой шутке правда то, что как и карикатура, модель отражает наиболее существенные свойства и характеристики реальной системы. Модель строится на основе определенных представлений о свойствах объекта, логических предпосылок, аналогий, экспериментальных данных и является представлением объекта в некоторой форме, отличной от формы реального существования. Одно из основных требований к модели - она должна предсказывать поведение объекта в более широком диапазоне условий, чем те, при которых она была построена.
Модели можно классифицировать, условно выделяя математические, аналоговые и физические модели. Физическая модель отличается тем, что она в определенном смысле похожа на реальный объект. Например, при моделировании реального пласта для изучения фильтрации жидкости или газа используется или керн, представляющий собой часть пласта, или же определенной конфигурации колонка с утрамбованным песком, смесью песка с глиной или каким-либо материалом, схожим с натурным.
Параметры физической модели в зависимости от цели эксперимента можно выбирать исходя из двух положений. При необходимости переноса количественных результатов моделирования на реальный объект параметры модели подбирают на основании соответствующих безразмерных критериев, полученных с помощью анализа размерностей
147
исследуемого процесса. Если же целью является получение новых, качественных результатов, то параметры модели выбирают исходя из наилучших условий проведения экспериментов.
При физическом моделировании реального процесса или системы может возникнуть такая ситуация, когда число параметров, участвующих в процессе, больше числа условий подобия. В этих условиях, как показывает анализ размерностей, в опыте явление должно воспроизводиться в натуральную величину. Однако в экспериментах, проводимых в лаборатории, зачастую невозможно выдержать натурные значения параметров, например геометрические размеры.
Для моделирования в таких условиях Д. А. Эфросом был предложен способ приближенного моделирования. Он предполагает использование данных нескольких экспериментов, в которых моделирование осуществляется каждый раз при различных неполных условиях. При этом каждый эксперимент реализуется тогда, когда один или группа комплексов принимают натурные значения, а прочие — отличны от натурных. Суммарный экспериментальный результат получается линейной суперпозицией результатов отдельных экспериментов.
В аналоговых моделях свойство реального объекта представлено другим свойством, аналогичным ему по поведению объекта. Например, исходя из аналогии, между процессами фильтрационными и электрическими используются электрогидродинамические аналоговые модели (ЭГДА).
Математическая модель имеет в своей основе уравнения (алгебраические, дифференциальные, интегральные, регрессионные и т. п.), описывающие определенные характеристики реального объекта. Так, уравнения пьезо- и теплопроводности описывают процессы массо- и теплопередачи, регрессионное уравнение показывает
148
зависимость между нефтеотдачей и влияющими факторами и т.д.
15.2. Основные понятия теории размерностей
Анализ размерностей, теория подобия, моделирование, а также метод аналогии различных явлений позволяют, наряду с правильной постановкой и проведением экспериментов, ускорить вычислительные и другие работы. Однако в теоретических основах бурения нефтяных и газовых скважин этот метод широко не применяется. В то же время в теоретических основах разработки нефтяных и газовых залежей эти средства сравнительно широко используются.
Для правильной постановки экспериментов, обработки получаемых результатов и обобщений нужно применять количественно-теоретический анализ. В этом случае уменьшается число опытов, результаты которых выражаются в безразмерных параметрах. В гидродинамике, в частности, эти параметры определяются как соотношение сил.
Обычно различают величины размерные и безразмерные. Примерами размерных величин являются скорость, давление, вязкость, предельное напряжение сдвига, длина, время и др.
Отношения длины к ее диаметру, сил вязкости к предельному напряжению сдвига и т. д. являются безразмерными величинами.
Физические основы связывают величины определенными зависимостями. Поэтому, если для некоторых величин будут выбраны размерности, то на основании соответствующих формул могут быть получены размерности других величии. Зависимость между физическими величинами позволяет выбрать такую основную систему размерностей, при которой для измерения механических величин достаточен произвольный выбор трех размерностей.
149