ДАННОЕ РЕШЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ (ПОТОКА) И АНАЛИЗА ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ СКВАЖИНЫ И ПЛАСТА, ОСНОВАННОЕ НА ОБОБЩЕННОМ СЦЕПЛЕНИИ ФИЛЬТРАЦИОННОГО (ПЕРКОЛЯЦИОННОГО) И ТРУБНОГО ТЕЧЕНИЯ (ПОТОКА) (СВОБОДНОГО ТЕЧЕНИЯ (ПОТОКА))

1. Способ моделирования движения потока и скважинного анализа переходных процессов на основе обобщенной связи между трубным потоком и инфильтрационным потоком, отличающийся тем, что включает следующие этапы, на которых:

S1: определяют обобщенную текучесть с получением характеристик закономерности движения потока текучей среды с помощью формально одинаковых моделей обобщенной текучести;

S2: на основании обобщенной текучести получают определяющее уравнение движения многокомпонентного многофазного потока, в котором учтены параметр потока, параметр рассеивания, параметр накапливания, параметр адсорбции и параметр источника-стока, и в сочетании с уравнением сохранения энергии, вспомогательными уравнениями для насыщенности и капиллярной силы, уравнением начальной насыщенности, уравнением начального давления, уравнением начальной температуры, уравнением фазового равновесия и уравнениями граничных условий получают полное уравнение для моделирования движения многокомпонентного многофазного потока;

решают уравнение для моделирования движения многокомпонентного многофазного потока с получением давления, температуры, насыщенности и молярного процента каждого компонента в каждой фазе текучей среды многофазного потока в любой точке в области исследования;

S3: на основе полученного уравнения для анализа и моделирования движения многокомпонентного многофазного потока получают соответствующее прикладное программное обеспечение.

2. Способ моделирования движения потока и скважинного анализа переходных процессов на основе обобщенной связи между трубным потоком и инфильтрационным потоком по п. 1, отличающийся тем, что этап S1 предусматривает то, что:

S11: для любого уравнения движения текучей среды, если оно может быть записано в форме , λ называют обобщенной текучестью, при этом v выражает скорость потока текучей среды, выражает градиент давления, обобщенная текучесть λ представляет собой функцию пространственного положения и времени;

S12: закономерность движения потока текучей среды области трубного потока в стволе скважины, трубопроводе, трещинах, небольших полостях, дырах, трещинно-кавернозных образованиях, полостях, гротах, карстовых пещерах, кавернах, а также в области инфильтрационного потока в щелевой среде характеризуют посредством формально одинаковых моделей обобщенной текучести.

3. Способ моделирования движения потока и скважинного анализа переходных процессов на основе обобщенной связи между трубным потоком и инфильтрационным потоком по п. 1, отличающийся тем, что этап S2 предусматривает то, что:

S21: обобщенная текучесть трехмерного многофазного потока , при этом k=1,2,…,n_p, n_p выражает общее число фаз, х выражает пространственное положение, t выражает время; в обобщенной текучести λ_k 9 компонентов λ_k,xx, λ_k,xy, λ_k,xz, λ_k,yx, λ_k,yy, λ_k,yz, λ_k,zx, λ_k,zy, λ_k,zz представляют собой функцию пространственного положения x и времени t;

S22: на основании обобщенной текучести трехмерного многофазного потока уравнение движения текучей среды трехмерного многофазного потока единообразно записывают как при этом k=1,2,…,n_p, n_{pвыражает общее число фаз, представляет собой оператор Гамильтона, vk представляет собой скорость потока текучей среды k-й фазы, pk выражает давление k-й фазы;}

S23: уравнение для моделирования движения многокомпонентного многофазного потока

уравнение для моделирования движения многокомпонентного многофазного потока, в котором учтены параметр потока, параметр рассеивания, параметр накапливания, параметр адсорбции и параметр источника-стока:

определяющее уравнение компонентов:

уравнение сохранения энергии:

вспомогательные уравнения для насыщенности и капиллярной силы:

уравнение насыщенности

уравнение капиллярной силы на поверхности раздела фазы α и фазы β

уравнение корреляции фазового равновесия:

константа равновесия компонента i в фазе α и фазе β: K_iαβ = C_iα/C_iβ, α = 1,…,n_p; β = 1,…,n_p; i = 1,…,n_c;

условие нормализации молярного процента компонента в каждой фазе:

общий молярный процент компонента i: Zi=∑k=1npCikn˜k,i=1,...,nc

условие нормализации отношения числа молей в каждой фазе ко всей системе: ∑i=1ncn˜k=1,k=1,...,np

уравнения граничных условий:

уравнение граничных условий давления для каждой фазы

уравнение граничных условий температуры

уравнение начальной насыщенности:

уравнение начальной насыщенности для каждой фазы S_k(х,0)=l_k(х),х∈Ω, k=1,…,n_p;

уравнение начального давления:

уравнение начального давления для каждой фазы ρ_k(х,0)=ƒ_k(х), х∈Ω, k=1,…,n_p;

уравнение начальной температуры:

T(х,0)=τ(х), х∈Ω;

описание символов переменных в уравнении для анализа и моделирования движения многокомпонентного многофазного потока: φ представляет собой пористость, пористость представляет собой функцию среднего давления , %; n_c общее число компонентов, безразмерная величина; n_p общее число фаз, безразмерная величина; λk представляет собой обобщенную текучесть k-й фазы, м²/(Па⋅с); ρk, ρr представляют собой плотность соответственно k-й фазы и горной породы, кг/м³; πk представляет собой теплосодержание k-й фазы, Дж/кг; Uk, Ur представляют собой внутреннюю энергию соответственно k-й фазы и горной породы, Дж/кг; Vi представляет собой адсорбционную способность компонента i, безразмерная величина; Sk представляет собой насыщенность k-й фазы; t представляет собой время, с; tмax представляет собой верхний предел времени, с; p_k представляет собой давление k-й фазы, Па; lk представляет собой функцию распределения начальной насыщенности k-й фазы; qk представляет собой параметр источника-стока k-й фазы, кг/(м³⋅с); fk представляет собой функцию распределения начального давления k-й фазы, Па; представляет собой константу равновесия компонента i в фазе α и фазе β, безразмерная величина; C_ik представляет собой молярный процент компонента i в k-й фазе, безразмерная величина; D_ik представляет собой коэффициент рассеивания компонента i в k-й фазе, м2/с; Z_i представляет собой общий молярный процент компонента i, безразмерная величина; представляет собой отношение числа молей k-й фазы ко всей системе, безразмерная величина; gk представляет собой граничную функцию k-й фазы на границе коллектора, безразмерная величина; w представляет собой функцию граничной температуры на границе коллектора, безразмерная величина; τ представляет собой функция распределения начальной температуры коллектора, К; рсαβ представляет собой капиллярное давление на поверхности раздела фазы α и фазы β, Па; Ω представляет собой пространство коллектора; ∂Ω представляет собой границу коллектора, при этом граница содержит внутреннюю границу и внешнюю границу; ck,1 представляет собой коэффициент параметра давления k-й фазы в граничных условиях коллектора, 1/Па; ck,2 представляет собой коэффициент параметра производной по направлению в направлении нормали за пределами границ k-й фазы в граничных условиях коллектора, с/м; d1 представляет собой коэффициент параметра температуры в граничных условиях коллектора, 1/К; d2 представляет собой коэффициент параметра производной по направлению температуры в направлении нормали за пределами границ в граничных условиях коллектора, с⋅м²/Дж; к представляет собой коэффициент теплопроводности, Дж/(м⋅с⋅К); n∂Ω представляет собой направление внешней нормали границы коллектора, м; представляет собой оператор Гамильтона; ∂ представляет собой знак частной производной;

S24: аналитическое решение для решения уравнения для моделирования движения многокомпонентного многофазного потока, которое включает непосредственное решение, преобразование Лапласа, преобразование Фурье, ортогональное преобразование; численное решение, которое включает метод конечных разностей, метод конечных объемов, метод граничных элементов, метод конечных объемов, метод конечных элементов; после решения получают давление, температуру и насыщенность текучей среды многофазного потока в области исследования, в том числе давление, температуру, насыщенность и молярный процент каждого компонента в каждой фазе в любой момент времени и в любом месте в области исследования.

4. Способ моделирования движения потока и скважинного анализа переходных процессов на основе обобщенной связи между трубным потоком и инфильтрационным потоком по п. 1, отличающийся тем, что этап S3 предусматривает то, что:

S31: прикладное программное обеспечение содержит пять основных систем: систему предварительной обработки данных, систему цифрового моделирования, аналитическую систему анализа, систему вывода результатов анализа, систему управления вводом и выводом данных; процесс анализа с помощью прикладного программного обеспечения включает определение коллектора; установление начальных условий и граничных условий; установление ствола скважины и трещин от разрыва; выбор средств цифрового моделирования или установление типа и компонентов текучей среды; определение модели обобщенной текучести; проектирование сетки цифрового моделирования; обеспечение модели запаса ствола скважины; разделение периодов движения потока и сегментов движения потока; преобразование системы координат; обеспечение модели и ее аналитической диаграммы; регулирование параметров и подгонку модели; динамическое прогнозирование;

S32: прикладное программное обеспечение применяют для осуществления анализа с моделированием движения потока в одиночной скважине и нескольких скважинах в сложных коллекторах, содержащих многокомпонентный многофазный поток; анализа межскважинных интерференций; анализа производственной мощности; анализа с учетом переходного давления; анализа с учетом переходной величины потока; анализа с учетом переходной температуры; проектирования испытания скважины; и анализа данных долговременного мониторинга в скважине; при этом сложный коллектор, содержащий многокомпонентный многофазный поток, содержит разные залежи нефти и газа, залежи нефти и газа, в которые вводят некоторые текучие среды, подземные хранилища газа, залежи подземной воды, геотермальные залежи.