Конечно-элементное моделирование многофазного течения в нефтенасыщенных пластах-коллекторах - Comsol Multiphysics как инструмент быстрого создания упрощенной модели при моделировании пласта

Моделирование пласта является мощным инструментом для имитации поведения пласта при первичной добыче, а затем для планирования схем повышения нефтеотдачи пласта (EOR). Однако всё коммерческое и целевое разработанное научное программное обеспечение для этой цели основано либо на методе конечных разностей (FDM), либо на методе конечных объемов (FVM). В последнее время метод конечных элементов (FEM) стал привлекать всё большее внимание в научной и промышленной областях благодаря его надежным результатам и способности работать при сложных границах. COMSOL Multiphysics - это программное обеспечение, основанное на методе конечных элементов, и оно обладает совершенно особыми функциями, которые отличаются от стандартных пакетов программного обеспечения для проектирования разработки пластов, таких как Eclipse или CMG, в которых используется программное обеспечение, основанное на принципе «черного ящика». Самая важная особенность COMSOL заключается в том, что можно видеть уравнение и изменять его в соответствии с потребностями задачи, объединять различные физические процессы/свойства и решать задачи с помощью различных средств, которые находятся в распоряжении пользователя. В этой статье будет представлен краткий обзор FEM, а затем будут рассмотрены и построены математические модели двухфазного несмешивающегося потока вода-тяжелая нефть с использованием COMSOL Multiphysics на основе знаменитой обратной пятиточечной схемы размещения скважин. Сравнение результатов COMSOL Multiphysics и Eclipse показывает их хорошее согласие. Это исследование является первым шагом в использовании COMSOL Multiphysics для моделирования пласта. Дальнейшие шаги будут направлены на моделирование повышения нефтеотдачи за счет тепловой энергии с использованием метода парового заводнения и совместного использования COMSOL Multiphysics с пакетом CMG для улучшения вводных и выходных данных моделирования.

1. Turgay Ertekin, Jamal Abu-Kassem, Gregory King, Basic applied reservoir simulation, SPE textbook series vol.7, Richardson, Texas, 2001.

2. Zhangxin Chen, Guanren Huan, Yuanle Ma, Computational methods in multiphase flows in porous media, SIAM-Philadelphia, 2006.

3. Jan Dirk Jansen. A Systems description of flow through porous media, Springer, 2013.

4. Zhangxin Chen, Reservoir simulation: Mathematical techniques in oil recovery, SIAM-Philadelphia, 2007.

5. Martin J. Blunt, Multiphase flow in permeable media: A pore-scale perspective, Cambridge University press, Cambridge, 2017.

6. COMSOL Multiphysics Reference Manual, Version 5.2’’, COMSOL Inc., (2017)