Отчет о научно-технической работе по теме : "Разработка математического и программного обеспечения на основе методов молекулярной динамики для виртуального моделирования керна на Супер ЭВМ с целью прогнозирования основных параметров фильтрационно-емкостных свойств терригенных коллекторов нефти и газа"

Одной из перспективных технологий для нефтегазовой отрасли, позволяющих повысить точность описания свойств системы «флюид» – «порода», является применение «цифрового керна» или «виртуальной лаборатории керна». Сущность такого подхода заключается в математическом моделировании происходящих в пласте процессов на «микроуровне», определяющих как исход макроскопических лабораторных экспериментов, так и динамику фильтрационных процессов в породах – коллекторах нефти. Это позволит сократить количество лабораторных экспериментов и сроков исследований, даст возможность воссоздания в вычислительном эксперименте процесса определения свойств кернового материла при различных пластовых условиях. Для математического моделирования макроскопических свойств пористых сред в ходе реализации Проекта решена задача 3D-реконструкции микроструктуры керна с применением аппарата машинного обучения на материалах, изложенных в отчетах по комплексным исследованиям керна терригенных коллекторов нефти Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, в т.ч. планшеты Керн-ГИС, проведены лабораторные исследования терригенных коллекторов. Разработаны новые численные алгоритмы и их реализация в виде комплекса программ для определения параметров течений микрофлюидов с учетом геометрии микроструктуры и макроскопических свойств рассматриваемых пористых сред. Для моделирования порового пространства керна и оценки его проницаемости использован пакет симуляции молекулярной динамики LAMMPS и стохастической упаковки на гибридной вычислительной платформе. Разработан численный метод определения проницаемости породы на основе методов гидродинамики сглаженных частиц (SPH) и аналитического решения модельного уравнения Вильямса описывающего кинетику процесса переноса. Разработана методика наполнения микроструктуры породы глинистыми цементами на основе проведения симуляции молекулярной динамики раствора в микроканалах и метода Монте-Карло для симуляции прилипания цементов к стенкам пор. Разработана методика для определения пористости породы, основывающаяся на анализе изображений литолого-петрографических шлифов керна, установлены зависимости проницаемости по керну от пористости по ГИС для применения в цифровой модели керна. Разработан программный модуль, позволяющий по динамике давления решать прямую задачу массопереноса в коллекторе трещиновато-порового типа в случае сетки с равномерным шагом. Проведен численный анализ распространения давления в системе «сеть трещин - матрица» для вертикальных добывающих скважин без учета влияния внешних факторов. Проведена валидация модели на основании сравнения результатов численных расчетов и лабораторных экспериментов. Развернут программно-аппаратный комплекс для вычислительной реализации цифровой модели керна с применением супер ЭВМ.