+7 (498) 744-65-35

info@cet-mipt.ru

Технологии разведки и добычи трудноизвлекаемых углеводородов

Департамент Технологий разведки и добычи трудноизвлекаемых углеводородов специализируется на разработке технологических и программных решений для повышения эффективности разработки нефтегазовых месторождений. Разрабатываемое программное обеспечение основывается на современных научных подходах и нацелено на оптимальное решение актуальных прикладных задач. В состав разрабатываемых программных комплексов входит расчетное ядро, реализующее физико-математическую модель ключевых процессов (например, многофазное течение), а также набор инженерных инструментов, направленных на решение конкретных прикладных задач (подготовка, анализ и интерпретация данных, оптимизационные задачи по подбору способа разработки, технологических и управляющих параметров и пр.).

Сотрудники департамента обладают сильными компетенциями в области физики, прикладной математики, программирования, нефтегазового инжиниринга.

Руководит департаментом Дмитрий Александрович Митрушкин.

Основные направления:

  • Гидродинамическое моделирование
  • Геомеханическое моделирование
  • Оптимизация обустройства месторождений

 

Ключевые разработки по направлению:

 

Крупные проекты:

Подразделение осуществляет реализацию крупных проектов в составе консорциумов из ведущих вузов и профильных научно-исследовательских институтов:

Гидродинамический симулятор на PEBI-сетках

В Инжиниринговом центре разработан гидродинамический симулятор и набор инженерных инструментов для работы с гидродинамическими моделями, расчета и оптимизации прогнозных вариантов разработки месторождения.

Базовый функционал для расчета гидродинамических моделей:

  • Трехфазная трехкомпонентная трехмерная модель фильтрации (BlackOil) с возможностью растворения газа в нефтяной фазе
  • Учет гравитационных и капиллярных сил, различных моделей аквиферов
  • Расчет на сетках формата Corner Point
  • Поддержка ключевых слов в формате ECLIPSE
  • Групповой контроль скважин, включая ППД
  • Расчет моделей одинарной и двойных сред
  • Параллельные расчеты на многоядерных процессорах
  • Пользовательский интерфейс с инструментами визуализации входных данных и результатов расчетов

 

Дополнительный функционал, отличающий симулятор от существующих коммерческих аналогов:

  • Расчет на автоматически строящихся адаптивных динамических PEBI сетках, учитывающих структурные особенности (скважины, разломы, трещины ГРП/МГРП)
  • Автоматическое локальное измельчение сеток Corner Point с использованием вложенных Octree сеток
  • Загрузка модели трещиноватости в формате DFN
  • Загрузка реальной геометрии трещин ГРП/МГРП из симулятора ГРП/фрак-листов
  • Прямой расчет притока и течения по трещине ГРП (с учетом ее реальной геометрии)
  • Учет отклонения от закона Дарси для низкопроницаемых коллекторов (критический градиент давления)
  • Учет зависимости проницаемости от давления
  • Учет набухания глин при закачке воды
  • Диффузия и десорбция газа

 

Инженерные инструменты:

  • Конструктор гидродинамической модели, автоматизированные инструменты для построение модели на PEBI сетке
  • Модуль латерального и вертикального ремасштабирования моделей, в том числе для создания прокси-моделей
  • Модуль для расчета и интерпретации ГДИС, в том числе для случая ГС с МГРП
  • Модуль автоматизированной адаптации гидродинамических моделей на историю разработки и результаты ГДИС
  • Модуль автоматизированного подбора адресных ГТМ (ГРП, ЗБС, переводы скважин в ППД) и уплотнения сетки скважин с обоснованием эффективности мероприятий

 

 
Пример построения PEBI-сетки в области
с разломом 
   Пример построения Octree-сетки в области SRV
(Stimulated Reservoir Volume)

 

 

 

Специализированный гидродинамический симулятор для моделирования многофазных течений в трещиноватых и трещиновато-поровых коллекторах

На основе гидродинамического симулятора создана специализированная версия, обладающая следующими особенностями:

  • Загрузка/генерация 3D системы пересекающихся трещин (DFN модель) с использованием результатов микротомографии керна, FMI.
  • Прямой расчет течений по системе трещин
  • Учет капиллярных сил, смачиваемости породы, переменного раскрытия трещин
  • Численное моделирование экспериментов по вытеснению на керне, настройка на результаты лабораторных экспериментов
  • Определение тензорных абсолютной и относительных фазовых проницаемостей, учитывающих анизотропию
  • Перенос ФЕС и ОФП с масштаба керна на масштаб ячейки гидродинамической модели
  • Подготовка входных данных для последующего ГД моделирования в рамках моделей одинарной и двойной среды

 

Эффект:

  • Повышение достоверности DFN модели
  • Определение неизвестных параметров трещиноватой среды (смачиваемость, геометрические характеристики, шероховатость, абсолютная проницаемость, ОФП)
  • Повышение предсказательной силы гидродинамических моделей за счет использования при определении их параметров результатов лабораторных и скважинных исследований
  • Интеграция программных инструментов в технологическую цепочку ВИНК по созданию/актуализации ГД моделей

 

Расчет стационарных многофазных течений в системе сбора

Программное обеспечение представляет собой аналог ПО PIPESIM в части построения системы сбора и расчета стационарных многофазных течений. Дополнительно реализована возможность работы с маркшейдерскими данными для автоматической подгрузки рельефа, а также удобные инструменты перехода от представления сети в виде гидравлического графа к реальным географическим координатам.

Основные функциональные возможности:

  • Конструктор системы сбора, увязка с рельефом из маркшейдерских данных
  • Переход между гидравлическим графом и представлением сети в географических координатах
  • Моделирование двухфазных и трехфазных стационарных течений
  • Моделирование различных режимов течений: кольцевой, пузырьковый, распределенный пузырьковый, разделенный, пробковый
  • Учет произвольной топологии сети (не обязательно древовидной), в т.ч. циклов
  • Удобные интерактивные 2D и 3D визуализаторы

Эффект:

  • Балансировка сети
  • Выявление проблемных участков существующего трубопровода (засорение, утечки, нефизичный перепад давлений)
  • Оптимизация режимов течения в системе сбора
 
   

Расчет нестационарных многофазных неизотермических течений в скважине

Данное программное обеспечение предназначено для расчета течений в стволе скважины произвольной конструкции и является стыковочным звеном между пластом и системой сбора.

Основные функциональные возможности:

  • Модель трехфазного трехкомпонентного неизотермического нестационарного течения в стволе скважины (модель потока дрейфа)
  • Многосегментная модель скважины
  • Стыковка с гидродинамическим симулятором пласта
  • Учет установленного оборудования (УЭЦН, сепаратор и др.)
  • Учет сложная нестационарная реология жидкости (жидкости ГРП)
  • Перенос твердых частиц (проппанта)
  • Моделирование процесса выхода скважины на режим
  • Подбор оптимальных параметров периодической работы скважины (ПКВ, газ-лифт)

 

Интегрированное гидродинамическое моделирование в системе “пласт-скважина-система сбора-система ППД”

Стыковка в единую систему симуляторов течения в пласте, скважине и системе сбора с целью комплексного моделирования и оптимизации разработки месторождения

Комплексная оптимизация обустройства нефтяных месторождений на этапе концептуального проектирования

Уникальная разработка Инжинирингового центра, позволяющая проводить оптимизацию кустования, профилей скважин и системы сбора в рамках решения единой оптимизационной задачи. В результате создается цифровая модель обустройства месторождения, соответствующая минимальным капитальным затратам с учетом заданных технологических и нормативных ограничений, плана бурения и добычи.  

Решаемые задачи:

  • Совместное решение оптимизационных задач: кустование, расслотирование, построение профилей скважин и системы сбора
  • Определение оптимального количества кустов и принадлежащих им скважин
  • Определение угла поворота кустовой площадки
  • Определение порядка разбуривания скважин
  • Оптимизация профилей бурения скважин в кусте
  • Построение сети сбора оптимальной топологии
  • Стыковка с существующей системой сбора
  • Подбор диаметров труб
  • Расчет многофазных течений для балансировки сети
  • Построение цифровой модели обустройства месторождения

 

Ключевые исходные данные и ограничения:

  • Положения геологических целей
  • Существующая система сбора и участки предполагаемой врезки новых ветвей
  • Технологические ограничения на конструкцию скважины (количество секций, скорости набора угла, протяженность, участки установки оборудования и др.)
  • Геологическое строение пласта, геомеханические свойства, скорости бурения
  • Риски пересечения скважин
  • Топография и рельеф местности, зоны с ограничениями или запретом на прокладку трубопроводом, соответствующие стоимости прокладки сети сбора по этим участкам
  • Стоимости мобилизации/демобилизации бурового станка, инженерной подготовки и обустройства кустовых площадок
  • График бурения, предполагаемые режимы работы скважин, свойства флюидов

Эффект:

  • Снижение капитальных затрат по сравнению с экспертными вариантами
  • Оценка затрат на обустройство и обоснование для принятия инвестиционных и технических решений
  • Цифровая модель обустройства
  • Существенное сокращение времени на проектирование
  • Снижение человеческого фактора за счет автоматизации и учета большого количества параметров и ограничений
  • Реинжиниринг существующей системы сбора

 

Моделирование многостадийного гидроразрыва пласта

Программное обеспечение представляет собой симулятор ГРП, основанный на модели трещины cell-based Pseudo 3D. 

ПО предназначено моделирования геометрических характеристик трещины гидроразрыва, определения закрепленной на проппант геометрии, а также для анализа и оценки рисков возможных осложнений при проведении ГРП / МГРП (прорывы в нежелательные горизонты, локальный бриджинг проппанта, недостижение целевой геометрии трещины и т.д.). Результаты моделирования ГРП (геометрия трещины, распределение проводимости трещины) могут быть использованы в гидродинамическом симуляторе (разработка ИЦ МФТИ) для оценки притока к скважине с ГРП / МГРП.

Основные функциональные возможности:

  • Расчет гидравлики в стволе скважины (многофазный поток (n жидкостей и m проппантов) с учетом сжимаемости жидкости неньютоновской реологии)
  • Расчет геометрии трещины и переноса смеси жидкости и проппанта (модель cell-based Pseudo 3D; гомогенная многофазная модель массопереноса смеси жидкости с проппантом, учет нестационарных утечек в пласт, моделирование закрытия трещины)
  • Моделирование многостадийного ГРП (расчет локального изменения напряженно-деформированного состояния вблизи трещин; расчет одновременного роста трещин в рамках одной стадии ГРП)
  • Интерактивный пользовательский интерфейс для загрузки данных, визуализации результатов расчетов, анализа фактических кривых PRC и данных ГИС.

 Эффект:

  • Расчет геометрии и проводимости трещин ГРП
  • Анализ технологических рисков операции с учетом имеющихся данных и существующих ограничений
  • Решение оптимизационных задач по повышению эффективности технологии многостадийного ГРП

 

Пример профиля трещины ГРП (модель cell-based Pseudo 3D)
 
гидравлическая геометрия   закрепленная на проппант геометрия

Проект “Кибер ГРП” - Создание отраслевого симулятора гидроразрыва пласта

Проект осуществляется в рамках государственной федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (№426 от 21 мая 2013 года) с октября 2017 года по декабрь 2019 года

(Соглашение №14.581.21.0027 от 03 октября 2017 г.)

Цель: Разработка и опытно-промысловые испытания комплексного программного обеспечения, включающего расчетные модули для моделирования геомеханических и гидродинамических процессов при гидродразрыве пласта (ГРП) и набор инженерных модулей для контроля, анализа, оптимизации и повышения эффективности операций ГРП в условиях залежей трудноизвлекаемых запасов.

Задачи:

  • Разработка физико-математических моделей, описывающих пластовые и технологические процессы, связанные с проведением ГРП / МГРП
  • Программная реализация расчетных модулей программного комплекса
  • Создание единого пользовательского интерфейса модульного программного комплекса
  • Разработка модулей для инженерного анализа, контроля и оптимизации операций ГРП / МГРП
  • Формирование баз данных по жидкостям ГРП, проппанту, кислотным составам, эксплуатационным колоннам и элементам заканчивания скважин
  • Опытно-промышленная эксплуатация разрабатываемого программного комплекса на основе полевых данных о проведенных ГРП / МГРП

Консорциум исполнителей:

  • Московский физико-технический институт - Лидер консорциума
  • Сколковский институт науки и технологий
  • Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН
  • Санкт-Петербургский политехнический университет им. Петра Великого
  • ООО «Инжиниринговый центр МФТИ»
  • Индустриальный партнер - ООО “Газпромнефть НТЦ”

Использование симулятора в технологической цепочке ГРП:

Ключевые особенности проекта:

  • Кибер ГРП - Комплексный программный продукт для решения всего перечня задач технологической цепочки
  • Проект объединяет ведущие научные коллективы, обладающие существенным заделом и необходимыми компетенциями
  • Применяются современные подходы к разработке программного обеспечения
  • Запланирована разработка иерархии моделей (от упрощенных полуаналитических до полностью трехмерных)
  • Разрабатываемый симулятор пройдет все необходимые этапы тестирования, верификации и валидации
  • Проект нацелен на промышленное внедрение результатов для решения технологических вызовов компаний при освоении запасов трудноизвлекаемых запасов