Методы определения функций относительной фазовой проницаемости в задачах многофазной фильтрации

Abstract

Computer simulators in oilfield hydrodynamic modelling are used at the stage of engineering design and operation. Their operation requires the knowledge of invading and displacing fluid relative permeabilities, which determine filtration process and, consequently, well production in accordance with generalized Darcy’s low. This paper presents the relative permeability mathematical definition, the multiphase flow equation system, a literature review, devoted to native and foreign authors relative permeabilities calculation methods; a diagram of methods classification is included. The diagram consists of four large groups: 1) experimental (core sample tests), 2) combined computational and experimental, 3) empirical, field data, and 4) inverse problems solving based. Different ways of sample geometrical model construction, pore space topologies, calculation techniques of multiphase flows in this space structures are described. An analytical research of accuracy and computational cost of the relative permeability curves plotting methods has been performed. Advantages and disadvantages of different approaches are pointed out, potential of the combined computational and experimental method is showed.

При гидродинамическом моделировании (на этапах проектирования и эксплуатации) месторождений нефти, используются компьютерные симуляторы. Для их работы необходимо знать функции относительных фазовых проницаемостей (ОФП) вытесняющего и вытесняемого флюидов, задающие характер протекания процесса фильтрации в соответствии с обобщенным законом Дарси, а следовательно, определяющие дебиты скважин. В статье изложены математическое определение ОФП, система уравнений многофазной фильтрации; приводится обзор работ с описанием способов определения относительных фазовых проницаемостей отечественных и зарубежных авторов. Представлена схема классификации методик, включающая четыре основные группы: экспериментальные (керновые испытания), расчетно-экспериментальные, эмпирические, основанные на использовании опытных данных и решении обратных задач. Отражены различные способы построения геометрической модели образца, виды топологии порового пространства, приемы расчета многофазных течений в соответствующих пространственных структурах. Выполнено аналитическое исследование эффективности (по точности и затратам) методов определения ОФП. Выявлены преимущества и недостатки различных подходов, обоснована перспективность расчетно-экспериментального метода. Формулируются выводы об отсутствии единой аналитической теории ОФП, с достаточной точностью описывающей известные экспериментальные данные в настоящее время; об актуальности вопроса построения ОФП; об усложнении расчетных моделей в их историческом развитии и возможности рационализации вычислений путем введения квазиодномерного гидравлического подхода.