Физико-математическая модель и метод расчета течения газоконденсатной смеси в пласте

Abstract

A physical-mathematical model of radial flow of gas-condensate mixture (GCM) in a reservoir has been developed, taking into account change in time and space of component composition, pressure, filtration speed of gas and condensate phase. The filtration process of GSM with phase transitions and changes along the radius due to the difference in phase permeability of gas and condensate is studied by "fusion by physical processes" scheme. Change of the rendered density of components and phases takes place in two subsequent processes-mass exchange with two phase filtration and thermodynamic equilibrium in components between gas and condensate phases. One cubic equation of state and equilibrium of chemical potentials of components in liquid and gas phases are used. Stationary and quasi-stationary approaches to calculation of pressure in a reservoir are considered. The calculation algorithm of component and phase composition change of GSM in gas-condensate reservoir is provided. The developed model and algorithm can be employed for direct and reversed task solution of subsurface hydrogas dynamics, in particular for: gas and condensate production forecasting; reservoir parameter identification; calculation and forecasting of change in time and radius of the components and phases concentration in a reservoir; approximation model design of flow rates and composition dependency from depression; optimization of bottom-hole pressures and well flow rates according o the technical and economic criteria.

Разработана физико-математическая модель радиального течения газоконденсатной смеси (ГКС) в пласте, учитывающая изменения по времени и пространственной координате давления, компонентного и фазового состава, скорости фильтрации газовой и конденсатной фазы. Процесс фильтрации ГКС с фазовыми переходами и изменением компонентного состава по радиусу из-за различия фазовых проницаемостей газа и конденсата рассмотрен по схеме «расщепление по физическим процессам». Изменение приведенной плотности компонент и фаз происходит в двух последовательных процессах – массообмен при неравновесной двухфазной фильтрации и установление термодинамического равновесия в компонентах между газовой и конденсатной фазами. Используется единое кубическое уравнение состояния и равенство летучестей компонентов в жидкой и газовой фазах. Рассмотрены нестационарный и квазистационарный подходы к расчету давления в пласте. Приведен алгоритм расчета изменения компонентного и фазового состава ГКС в газоконденсатном пласте. Отмечено, что разработанные физико-математическая модель и алгоритм расчета, реализованные в виде компьютерной программы, могут быть использованы для решения ряда прямых и обратных задач подземной гидрогазодинамики, в частности, для: прогнозирования добычи газа и конденсата; идентификации параметров пласта; расчета и прогнозирования изменения во времени и радиусу концентрации компонентов и фаз в пласте; построения аппроксимационной зависимости дебита, КГФ компонентного состава газоконденсатной смеси от депрессии; оптимизации забойных давлений и дебитов скважин по технико-экономическим критериям.