html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Геомеханика месторождений

Физик Артем Мясников о том, как моделирование шельфовых месторождений бережет человечество от аварий

Неаккуратная добыча углеводородов на шельфе может привести к серьезным авариям, губительным для окружающей среды. Снизить этот риск помогает моделирование процессов в нефтематеринских породах. О геомеханике разведки рассказывает физик Артем Мясников, профессор магистерской программы Сколтеха «Нефтегазовое дело». ПостНаука и Сколковский институт науки и технологий представляют курс «Наука нефти», посвященный современным технологиям добычи углеводородов.

Резервуар, пласт, месторождение, залежь — этими терминами обозначают места, которые образовались в результате осадконакопления и миграции. В итоге на какой-то глубине (например, в баженовской свите на глубине 3 километра расположена прослойка с толщиной 30 метров) лежат углеводороды и ждут, чтобы их оттуда добыли. Иногда это получается легко, как в случае с баженовской свитой: просто случайно пробурили, попали в зону, и оттуда пошел мощный поток. Потом оказалось, что, хотя этот поток сильный, залежи не везде расположены равномерно. Поэтому получается, что их еще надо найти. Часть из этих залежей находится не в состоянии уже готового к добыче жидкого флюида, а в состоянии так называемых нефтематеринских пород, которые когда-нибудь, спустя миллионы лет, произведут углеводороды при естественных условиях. Можно ускорить образование углеводородов, воздействуя на них термальными или какими-то другими методами. Все это достаточно непросто. Разработка месторождений требует большой подготовительной работы с точки зрения геомеханических моделей. Потом, когда эти модели построены, инициализированы на лабораторных экспериментах, можно составлять план разработки.

Резервуарная геомеханика имеет несколько достаточно сильно различающихся определений, и все эти определения справедливы. С точки зрения физики резервуарная геомеханика представляет собой дисциплину, которая изучает многофазные, многокомпонентные пластовые системы. В отличие от горной геомеханики, которая занимается выработками, карьерами, в резервуарной геомеханике скелет породы не является чем-то обособленным, а является одной из нескольких фаз, чье агрегатное состояние даже не всегда обязано быть твердым. Например, во многих случаях есть примеры, когда скелет из твердого агрегатного состояния переходит в жидкое. Это касается баженовской свиты, которую мы изучали последние несколько лет. С другой стороны, наполняющие фазы тоже могут быть представлены несколькими фазами, как жидкими, так и твердыми. В этом плане с физической точки зрения резервуарная геомеханика достаточно сложная наука, представляющая собой раздел механики сплошной среды.

Все фазы пласта изначально находятся в состоянии термического и механического равновесия. Но как только начинает пробуриваться первая разведочная скважина, равновесие нарушается. Восстановление равновесия — это неравновесный процесс, характеризующийся разными пространственными масштабами, каждый из которых порождает свой временной масштаб релаксации. Все эти масштабы релаксации формируют в конечном счете локальное механическое, термодинамическое и локальное равновесие. Чтобы описать эти процессы, необходимо написать адекватную систему уравнений, что является нетривиальной задачей, и провести ее грамотную инициализацию.

С другой стороны, с точки зрения резервуарного инжиниринга геомеханика представляет собой дисциплину, позволяющую избежать катастрофических событий, возникающих при ошибке реализации какого-то выбранного сценария. Замечательным примером является месторождение Ekofisk в Северном море, после которого всерьез заговорили о резервуарной геомеханике. Благодаря неправильно выбранной стратегии разработки произошло проседание сразу нескольких платформ на глубину более шести метров, и все платформы пришлось просто перестраивать. Это вылилось в колоссальные затраты.

Изначально резервуарная геомеханика развивалась на масштабе скважин. То есть решались прежде всего задачи об устойчивости ствола, о месте и траектории проводки скважины, о подборе буровых жидкостей, песковыделения и другие задачи. Однако теперь, особенно после случая с Ekofisk, инженерам стало ясно, что процессы на масштабе скважины и на масштабе резервуара связаны друг с другом очень сильно. В частности, в случае с Ekofisk проблемы со скважинами произошли из-за глобального проседания месторождения, вызванного падением в нем давления.

[enrol 159]

Перед инженером стоит очень простая, но практически важная задача: как учесть как можно в более полной мере все важные процессы, происходящие на разных масштабах, но при этом наиболее простым способом. Например, исследуя там, где надо, устойчивость ствола, учитывать все масштабы, происходящие в резервуаре. Как это заранее определить? Ответом на этот вопрос является методика создания так называемых оптимизационных workflow. Она означает, что изначально строится модель со всеми уравнениями, о которых я упомянул ранее, выписанными в наиболее подробном виде. Но при этом выводятся линейки параметров различной природы: физической, математической, вычислительной, геометрической. И по этим параметрам производится система упрощения вплоть до наиболее простой, на которой инженер может получить прикидочное решение с возможностью потом усложнять этот процесс до необходимой точности.

С точки зрения резервуарного менеджмента геомеханика представляет собой краеугольный камень создания системы интеллектуального месторождения. Она называется по-разному в мировой литературе. Или I-Fieldintellectual field, E-Fieldelectronic field. Практически все современные крупные компании занимаются разработкой такого рода системы. Она включает в себя инкорпорацию различных workflow, в том числе оптимизационных, которые описывают процессы как в резервуаре, как в скважине, так и в поверхностных системах. Также в единую систему могут быть включены какие-то процессы на масштабе бассейна. И все они должны инициализироваться различными данными, которые отличаются друг от друга по масштабу и по происхождению.

Масштаб может варьироваться от поры, далее следует керн, потом скважина, затем резервуар и бассейн. Происхождение данных также может быть различным: одно дело — сейсмические данные, другое дело — данные, полученные в процессе бурения, промысловые данные. Это порождает великое количество неопределенности. Люди борются с этим разными способами. Но в любом случае создается краеугольный камень, вокруг которого далее накручивается система дополнительных усилий. В частности, очень популярно создание несколькими компаниями какого-нибудь одного консорциума на базе крупного университета. Например, известен Smart Fields Consortium на базе Стэнфорда. Или компания может развивать самостоятельно совместно с каким-то подрядчиком. Примером является совместный проект Schlumberger и Chevron Corporation по развитию INTERSECT. В этих примерах важно, что все разношерстные данные должны очень тщательно анализироваться на предмет их совместности, непротиворечивости и полноты.

Успешный проект развития геомеханической структуры обязан учитывать все три перечисленных приложения. И это возможно при условии, если система оптимизационных workflow, а также написание и решение уравнений и обеспечение бесшовного сценария в рамках E-Field удовлетворяют еще двум дополнительным условиям.

Первое — это создание вычислительной лаборатории state of the art, которая бы реализовала в рамках своей деятельности современные вычислительные методы, связанные с различной структурой кластеров, и могла бы распараллелить имплементацию тех уравнений, которые мы обсуждали в первом разделе. А второе важное условие заключается в том, что все уравнения и кластеры должны быть «живыми»: они должны быть инициализированы не на каких-то данных, найденных в разношерстной литературе, а на актуальных. По факту этот набор сложной экспериментальной работы делает построение моделей, реализацию технических задач и обслуживание клиента по-настоящему живыми.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с postnauka.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • PostNauka
          • физика
          • университет
          • эксперименты
          • домен postnauka.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции