Моделирование вытеснения нефти в трещиноватых пластах с использованием программного обеспечения MRST

UDK: 622.276.7+004.94

DOI: 10.24887/0028-2448-2025-8-54-58

Ключевые слова: гидродинамическое моделирование, методы увеличения нефтеотдачи, трещины, вытеснение нефти, программные продукты для моделирования вытеснения нефти, код MATLAB, программное обеспечение (ПО) MRST

Авт.: А.В. Тютяев1,2, к.ф.-м.н. (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина; ООО «СамараНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»); В.В. Кадет1, д.т.н. (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина); И.В. Васильев (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина); А.Д. Максимов(РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина); А.Е. Павлов (РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина); А.С. Должиков (ООО «СамараНИПИнефть», ОГ ПАО «НК «Роснефть»)

В статье рассматривается использование программного обеспечения с открытым исходным кодом MATLAB Reservoir Simulation Toolbox (MRST) для моделирования процессов эволюции трещин и фильтрации флюидов в нефтенасыщенном пласте. Представлены структуры данных и вычислительные методы для создания инструментов моделирования и имитации фильтрационных и геомеханических процессов. Предложена феноменологическая вычислительная модель возникновения и развития техногенных трещин с учетом изменения полей давления и региональных стрессов. На модели двухфазной фильтрации в реальной пластовой системе выполнено гидродинамическое моделирование вытеснения нефти водой из трещиновато-пористого коллектора с изменяющейся трещиноватостью. Расчеты проводились при различных режимах комплекса добывающая - нагнетательная скважина для разных геологических и технологических параметров, что позволяет определять оптимальный режим добычи. Получена детальная картина динамики заводнения пласта и вытеснения нефти при заданных параметрах нагнетательной и добывающей скважин. Особое внимание уделено моделированию распространения трещины в пласте и вытеснения нефти при условии распространения трещин с учетом региональных напряжений и гидравлических сопротивлений. Результаты подтверждают возможность использования программного пакета MRST для решения задач исследования многофазной фильтрации пластовых флюидов, моделирования разработки месторождений, в том числе низкопроницаемых коллекторов.

Список литературы

1. Прищепа О.М. Состояние сырьевой базы и добычи трудноизвлекаемых запасов нефти в России // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. – 2019. – № 5(168). – С. 14–20. – EDN: LHCKMU

2. Lie K.A. An Introduction to Reservoir Simulation Using MATLAB/GNU Octave: User Guide for the MATLAB Reservoir Simulation Toolbox (MRST). – Cambridge: Cambridge University Press, 2019. – https://doi.org/10.1017/9781108591416

3. Lie K.A., Møyner O. Advanced modeling with the MATLAB Reservoir Simulation Toolbox. – Cambridge: Cambridge University Press, September 2021.

4. Open-source MATLAB implementation of consistent discretisations on complex grids / K.A. Lie, S. Krogstad, I.S. Ligaarden [et al.] // Computational Geosciences. – 2012. – V. 16. – No. 2. – P. 297–322. – https://doi.org/10.1007/s10596-011-9244-4. – EDN: KUVKIE

5. MRST-AD – an open-source framework for rapid prototyping and evaluation of reservoir simulation problems / S. Krogstad, K.A. Lie, O. Møyner [et al.] //

SPE-173317-MS. – 2015. – https://doi.org/10.2118/173317-MS

6. Salmani N., Fatehi R., Azin R. A Double-Scale method for near-well flow in reservoir simulation // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2022. – Vol. 208. – P. 109487. – https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.109487. – EDN: TUOSVX

7. Шляпкин А.С., Татосов А.В. О решении задачи гидроразрыва пласта в одномерной математической постановке // Нефтяное хозяйство. – 2020.– № 12. – С. 118–121. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2020-12-118-121. – EDN: MPFDGT

8. Методы моделирования зарождения и распространения трещин / С.Г. Черный [и др.] // – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. –312 с. – EDN: ZFXVUP

9. Pseudo-coupled hydraulic fracturing analysis with displacement discontinuity and finite element methods / L.F. Paullo Munoz, C. Mejia, J. Rueda, D. Roehl // Engineering Fracture Mechanics. – 2022. – Vol. 274. – P. 108774. – https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2022.108774. – EDN: LQQJOF

10. Numerical investigation of the interaction between hydraulic fractures and natural fractures in porous media based on an enriched FEM / Y. Zhou, D. Yang, X. Zhang [et al.] // Engineering Fracture Mechanics. – 2020. – Vol. 235. – P. 107175. – https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2020.107175. – EDN: VVZHSO

11. Detournay E., Cheng A.H.-D., McLennan J.D. A poroelastic PKN hydraulic fracture model based on an explicit moving mesh algorithm // Journal of Energy Resource Technology. – 1990. – V. 112(4). – P. 224–230. – https://doi.org/10.1115/1.2905762

12. Estimation of the geometric parameters of a reservoir hydraulic fracture / V.A. Baikov, G.T. Bulgakova, A.M. Il’yasov, D.V. Kashapov // Fluid Dynamics. – 2018. –

V. 53(5). – P. 642–653. – https://doi.org/10.1134/S0015462818050038. – EDN: ZZPINS

13. Новый подход к моделированию развития трещин автоГРП / К.М. Федоров, А.П. Шевелев, А.Я. Гильманов [и др.] // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. – 2024. – № 91. – С. 125–140. – https://doi.org/10.17223/19988621/91/11. – EDN: DNJEQD

14. Гасанов И.Р., Джамалбеков М.А. Определение коэффициента гидравлического сопротивления при фильтрации нефти и газа в трещиновато-пористых пластах // Наука, техника и образование. – 2020. –№2(66). – С.67–69. – EDN: CDFIBC