Особенности физического и математического моделирования фильтрации нефти и воды при разных давлениях обжима

Abstract

The article discusses the features and results of physical and mathematical modeling of filtration experiments on terrigenous and carbonate rock core samples at different crimping pressures. Such studies are necessary to understand the effect of rock pressure on the reservoir properties and relative phase permeability (RP) of reservoir rocks, including from the standpoint of the Digital Core technology, since core tomography is usually performed under atmospheric conditions and data on rock properties are required for reservoir conditions. The article discusses the features and results of physical and mathematical modeling of filtration experiments on terrigenous and carbonate rock core samples at different crimping pressures. Such studies are necessary to understand the effect of rock pressure on the reservoir properties and relative phase permeability (RP) of reservoir rocks, including from the standpoint of the Digital Core technology, since core tomography is usually performed under atmospheric conditions and data on rock properties are required for reservoir conditions. The laboratory study of the relative permeability was carried out on composite core models by the method of stationary filtration at crimping pressures of 10 and 20 MPa. Mathematical modeling of filtration experiments was performed in the Eclipse simulator. The distribution of porosity in the hydrodynamic models of the core was set based on data from computed tomography of the core. The distribution of other rock properties (permeability, residual saturations, RPP values at residual saturations) was calculated using generalized dependencies. It is shown that for terrigenous and carbonate rocks, an increase in pressure leads to different behavior of the RPP functions and fluid mobility. The results of laboratory studies are interpreted from the point of view of processes at the micro level, based on the formation of the nature of the flow and the associated water saturation during deformation of the void space. It is also shown that filtration experiments on core at different rock pressures can be simulated on a hydrodynamic simulator, but at the same time, the study of patterns in the change in model parameters with a change in pressure depends on the presence of patterns in the behavior of rock properties based on the results of physical modeling.

В статье рассматриваются особенности и результаты физического и математического моделирования фильтрационных экспериментов на терригенных и карбонатных образцах керна горной породы при разных давлениях обжима. Такие исследования необходимы для понимания влияния горного давления на фильтрационно-емкостные свойства и относительные фазовые проницаемости (ОФП) пород-коллекторов, в том числе и с позиции технологии «цифровой керн», поскольку томография керна, как правило, производится в атмосферных условиях, а данные по свойствам породы необходимы для пластовых условий. Анализ литературных источников показал, что имеется незначительное количество публикаций, посвященных изучению влияния давления обжима на ОФП посредством физического моделирования. При этом не нашлось ни одной работы, в которой бы совместно рассматривались результаты физического и математического моделирования в аспекте изучения влияния давления обжима. В этой связи представленные материалы являются уникальными. Лабораторное исследование ОФП выполнено на составных керновых моделях методом стационарной фильтрации при давлениях обжима 10 и 20 МПа. Математическое моделирование фильтрационных экспериментов выполнено в симуляторе Eclipse. Распределение пористости в гидродинамических моделях керна задавалось на основе данных по компьютерной томографии керна. Распределение остальных свойств породы (проницаемости, остаточных насыщенностей, значения ОФП при остаточных насыщенностях) рассчитывалось через обобщенные зависимости. Показано, что для терригенных и карбонатных пород увеличение давления приводит к различному поведению функций ОФП и подвижности жидкости. Результаты лабораторных исследований интерпретируются с позиции процессов на микроуровне, исходя из формирования характера течения и связанной водонасыщенности при деформации пустотного пространства. Также показано, что фильтрационные эксперименты на керне при различных горных давлениях можно имитировать на гидродинамическом симуляторе, но при этом изучение закономерностей в изменении параметров моделей при изменении давления зависит от наличия закономерностей в поведении свойств породы по результатам физического моделирования.