Развитие комплексных термогазохимических методов воздействия на сложнопостроенные нефтяные месторождения с применением новых инструментов математического моделирования, учитывающих трансформацию матрицы коллектора и изменения физико-химических свойств флюидов, для анализа, контроля и регулирования разработки

Исследования в рамках проекта направлены на поиск новых подходов в применении термогазохимических методов увеличения нефтеотдачи применительно к сложнопостроенным месторождениям на различной стадии разработки, учитывающих трансформацию матрицы коллектора и изменения физико-химических свойств флюидов, в том числе с позиции актуальной на сегодняшний день стратегии утилизации углекислого газа путем закачки его в нефтяные пласты. Поиск новых подходов в применении термогазохимических методов разработки нетрадиционных коллекторов и интенсификации притока на месторождениях на поздней стадии разработки в рамках проекта проводиться с помощью методов математического моделирования, базирующихся на результатах лабораторных и промысловых исследований, которые позволят описывать процессы фильтрационных течений в насыщенных пористых средах с учетом фазовых переходов, химических реакций, изменения структуры коллекторов и фильтрационно-емкостных свойств пласта. Новым и хорошо зарекомендовавшим себя инструментом математического моделирования разработки (в макромасштабах сложнопостроенных месторождений) на сегодняшний день является CRM-моделирование. Совершенствование принципов CRM-моделирования с учетом двойной пористости и проницаемости путем создания комплекса вычислительных кодов даёт возможность проводить сопровождение промысловых экспериментов и вырабатывать рекомендации для добывающих компаний. Численная реализация математических моделей организована на модифицированных авторских программных кодах. Целью фундаментальных научных исследований в рамках проекта является выявление особенности протекания внутрипластовых процессов на разных стадиях разработки месторождения с учетом геологического строения месторождения, природной и техногенной анизотропии свойств, использования при разработке пласта химически-активных составов с организацией экзотермических реакций непосредственно внутри коллектора, способствующих генерации жидких и газообразных углеводородов и повышению подвижности пластового флюида. Акцент делается на экологическую безопасность процессов, в том числе с решением проблемы декарбонизации. В качестве инструмента решения проблемы используются методы численного анализа физико-химических экспериментов на реальных кернах и результатов опытно-промысловых работ с оценкой их перспективного развития для добычи трудноизвлекаемых запасов. Создание математических моделей, учитывающих фазовые переходы и химические реакции, изменение свойств пластового флюида и трансформацию пористой матрицы, трещиноватости пород (с учетом явления двойной пористости и проницаемости), изменения распределения пор по размерам, капиллярных эффектов позволяет наиболее точно прогнозировать эффективность применения предлагаемых технологий как для повышения коэффициента извлечения нефти на уже разрабатываемых месторождениях, так и даёт возможность использовать описанные подходы для нетрадиционных коллекторов. Научный проект посвящен решению следующих задач: 1 – комплексный анализ теоретических и экспериментальных исследований, направленных на изучение особенностей фильтрации химических-активных составов на базе разлагаемых в пласте экологически безопасных субстанций и поверхностно-активных веществ, увеличивающих коэффициент нефтеотдачи пластов в условиях сложнопостроенных месторождений; разработка математических моделей и собственных численных кодов для проведения симуляционного моделирования лабораторных и промысловых исследований, позволяющих учитывать фазовые переходы, химические реакции, изменение структуры пористого каркаса и физико-химических свойств насыщающих флюидов и другие термобарические особенности протекания рассматриваемых процессов; 2 – создание фундаментальных основ разработки трудноизвлекаемых и нетрадиционных запасов на сложнопостроенных месторождениях для обоснования рекомендаций по применению комплексных термогазохимических методов на указанных месторождениях, а также, в качестве приложения, формулировка методологических рекомендаций по проведению закачки углекислого газа в сложнопостроенные месторождения на основе проведенных численных исследований; 3 – разработка и тестирование новых математических моделей для контроля, анализа, регулирования и прогнозирования разработки нефтяных месторождений с трудноизвлекаемыми запасами, учитывающих взаимодействия скважин при заводнении нефтяного пласта с двойной пористостью в трещиновато-поровом коллекторе или с двойной проницаемостью в слоисто-неоднородном пласте (на базе концепции CRM-моделирования), а также моделей, учитывающих двухфазную фильтрацию (нефть-вода или газ-нефть) в условиях произвольной динамики законов изменения пористости и проницаемости пласта при падении пластового давления (на базе концепции ячейки заводнения); 4 – развитие методических и технологических особенностей гидродинамических исследований скважин и повышение качества их интерпретации путем поиска новых решений уравнения пьезопроводности для неоднородных пластов, вскрываемых нестабильно работающими скважинами. Для этого разрабатываются математические модели с целью повышения качества интерпретации гидродинамических исследований с произвольным изменением дебита, что важно с точки зрения изучения коллекторов с различными конфигурациями границ, с зональной неоднородностью, с двойной проницаемостью и двойной пористостью, характерных для трещиновато-пористых и слоисто-неоднородных карбонатных и терригенных пластов-коллекторов; 5 – развитие численных методов решения прямых и обратных задач теории фильтрации, в том числе с учетом проявления неньютоновских свойств флюидов и сверхкритического состояния фаз, что особенно важно для решения термо-химических задач в условиях закачки в пласт активных химических составов и утилизируемых газов.