Study of numerical simulation method modelling gas injection into fractured reservoirs

Abstract

Purpose. Fractures are the main flow channels in fractured reservoirs. The rapid flow characteristics of gas are outstanding in fractures. It is a major technical problem in the current oilfield development to calculate and accurately describe the fluid flow of this type of reservoir. Methods. This paper improves the calculation model of oil-water-gas phase equilibrium. Based on the discrete fracture net-work model, the numerical simulation mathematical model, numerical model and solution method of nitrogen injection were established. Findings. A simple discrete fracture network model was designed. Numerical simulations verify the correctness of the method. Originality. A fast solution method for gas injection numerical simulation based on discrete crack network model is proposed. Practical implications. The fractured reservoir numerical simulation method can accurately describe the flow of oil, water and gas in the fracture, which lays a foundation for the gas injection development mechanism and gas injection optimization research.

Мета. Розробка нової методики чисельного моделювання впорскування газу у тріщинуваті колектори на основі моделі дискретної мережі тріщин. Методика. Для досягнення поставленої мети виконано критичний аналіз відомих методів моделювання, що довів відсутність на сьогоднішній день ефективних методів. Для дослідження проблемних питань у статті застосовано метод розрахунку фазової рівноваги на основі вільної енергії Гіббса як основи для чисельного моделювання закачування газу. Використовували ітераційний метод Ньютона для визначення складу кожної фази в мінімумі вільної енергії Гіббса. Результати. На основі моделі дискретної мережі тріщин сформовані математична модель, чисельна модель і метод рішення для чисельного моделювання закачування газу у тріщинуваті колектори. Правильність методу підтверджується спрощеною моделлю мережі дискретного руйнування. Результати чисельного моделювання узгоджуються з результатами теоретичних розрахунків. Отримана імітаційна модель дискретної мережі тріщин. Встановлено рівняння збереження маси нафти, води, газу та закачаного газу у тріщинах і матриці. Створено рівняння багатофазного потоку рідини у різних середовищах. Наукова новизна. Розроблено новий науково-методичний підхід до розрахунку та чисельного моделювання впорскування газу у тріщинуваті колектори, що враховує дискретну модель мережі тріщин. Практична значимість. Методика чисельного моделювання поведінки тріщинуватого колектору може точно описати потоки нафти, води і газу у тріщині, що сприяє більш детальному вивченню механізму розвитку впорскування газу та його оптимізації.

Цель. Разработка новой методики численного моделирования впрыскивания газа в трещиноватые коллекторы на основе модели дискретной сети трещин. Методика. Для достижения поставленной цели выполнен критический анализ известных методов моделирования, доказавший отсутствие на сегодняшний день эффективных методов. Для исследования проблемных вопросов в статье применен метод расчета фазового равновесия на основе свободной энергии Гиббса как основа для численного моделирования закачки газа. Использовали итерационный метод Ньютона для определения состава каждой фазы в минимуме свободной энергии Гиббса. Результаты. На основе модели дискретной сети трещин сформированы математическая модель, численная модель и метод решения для численного моделирования закачки газа в трещиноватые коллекторы. Правильность метода подтверждается упрощенной моделью сети дискретного разрушения. Результаты численного моделирования согласуются с результатами теоретических расчетов. Получена имитационная модель дискретной сети трещин. Установлены уравнения сохранения массы нефти, воды, газа и закачанного газа в трещинах и матрице. Создано уравнение многофазного потока жидкости в различных средах. Научная новизна. Разработан новый научно-методический подход к расчету и численному моделированию впрыскивания газа в трещиноватые коллекторы, учитывающий дискретную модель сети трещин. Практическая значимость. Методика численного моделирования поведения трещиноватого коллектора может точно описать потоки нефти, воды и газа в трещине, что способствует более детальному изучению механизма развития впрыскивания газа и его оптимизации.